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一、实习目的及任务
通过对江门浮法玻璃厂进行实地参观、学习,了解建筑玻璃的原片产品的生产工艺过程、原片玻璃产品的深加工工艺、深加工产品的性能以及用途,为今后《玻璃工艺学》这门专业课的学习打下基矗
二、实习要求
1.在工厂技术工作人员的指导下,对我国目前玻璃产品的生产工艺、生产设备、原片玻璃的深加工工艺,以及生产的组织与管理问题,同时进行系统的调查研究。
2.通过校友座谈会和现场参观,对浮法玻璃的生产工艺和深加工技术进行全面了解。
三、实习内容
3.1江门玻璃厂
3.1.1江门浮法玻璃厂浮法玻璃原片的生产工艺
浮法玻璃原片的生产主要有两大部分,一个是配料车间,进行原料加工、混料、配送,另外一个是浮法车间,主要的生产工艺有熔窑、锡槽、退火、切裁、采板包装。
由于时间关系,我们并没有参观配料车间,而是对浮法车间进行了直接的参观。浮法车间的生产工艺主要是这样的,混合料经过料仓投入投料机,进入熔窑,在熔窑内吸热熔融,熔窑两边有蓄热室,起到预热助燃空气的作用,熔窑内采用油枪从熔窑两侧喷火,火焰在上方,混合料在下部。其原料有六种,分别是石英砂、白云石、硅砂、炭粉、石灰石、纯碱、芒硝。在熔化部和冷却部有卡脖,起到阻止熔化部的热量进入冷却部和节能的作用。熔化过程中产生气泡,小气泡变大排出,如果没有排尽气泡,或者温度过高产生二次气泡,都会使玻璃制品产生气泡。
在冷却部,玻璃液经过流道进入锡槽,锡槽内,底部铺砖,上面是锡液,玻璃液浮在锡液的表面。锡槽两侧分布着拉边机,通过调整拉边机的角度和速度,使玻璃变薄或者变厚。接下来是修改段,水泵冷却玻璃盖。锡槽和退火窑之间用过渡辊连接。退火窑,设定退火曲线,每个区域温度不一样,使最终出窑的玻璃达到易切割的要求。退火窑的两侧采用电加热,自动控制温度在适宜的范围内,风机从上面往下鼓风冷却。在退火窑内,分为a、b、c、d、e、f不同的区,每个区的温度都不一样,其中a~c区为密封区。退火期间有应力仪测应力曲线,并对生产自动进行调整,有红外光缺陷探测仪检测曲线,然后再经过切割,采板包装,整条生产线就完成了对平板玻璃的生产。
3.1.2恒辉玻璃镀膜厂浮法玻璃的深加工工艺
恒辉玻璃镀膜厂是对浮法玻璃厂所生产的玻璃原片进行深加工的操作,深加工的形式有镀膜、钢化和中空。
镀膜玻璃对阳光有控制作用,达到节能的功效,另外渡不同的膜,玻璃表面显的`颜色不同,有装饰效果。钢化玻璃强度高不易破碎,即使破碎,破碎后的碎片很小,从高处落下不至于对下面的物体致伤,是一种安全玻璃。中空玻璃是两层或多层玻璃组合而成,玻璃片之间是中空的,达到保温、防止冻结、防止热量损失的效用。
镀膜玻璃的生产:玻璃原片经过自来水、去离子水的清洗,洗去玻璃表面的杂质颗粒或者粉尘等,经初步检验合格后,在溅射室进行镀膜,通过真空加压是仓中的工作气体电离,轰击靶材,是靶材电离,控制不同的气氛,进行不同膜层的镀膜。主要采用的靶材有锡、铬、钛、硅。镀膜玻璃从光强的方向向光弱的方向看看不穿,从光弱的地方向光强的地方看,可以看穿。
钢化玻璃的生产:玻璃原片放入炉中加热至软化点(650度左右,加热温度随玻璃的不同而不同),烘干,出炉,用风栅冷却,急冷。急冷过程中,玻璃表面先硬化,中间后硬化,这样,表面对内部产生较大的压力,玻璃里面有较大的张、压应力。其原理是在玻璃表面上形成一个压应力层,玻璃本身具有较高的抗压强度,不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时,这个压力层可将部分拉应力抵消,避免玻璃的碎裂,虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态,但玻璃的内部无缺陷存在,不会造成破坏,从而达到提高玻璃强度的目的。
中空玻璃的生产:中空玻璃有两层的,有三层的,用铝框作为支架,经过两道密封。第一层是丁基胶,打在铝框侧面,气密性好,水汽难以进入,但粘性较差;第二道是中空胶,打在玻璃截面处,粘性好。铝框内加入分子塞,使用过程中能将水汽干燥。
一、实习时间:
20xx年12月12日
二、实习单位:
北京燃气绿源达CNG加气站
三、实习目的:
了解天然气有关的基本性质以及危险特性,通过参观压缩天然气加气站,了解这种新型的清洁能源的运输,储存以及使用过程,通过现场观察,了解天然气加气站有关的安全设施和安全管理的内容。
四、实习内容:
1、天然气的基本性质及危险特性
天然气是指从气田开采得到的含甲烷等烷烃的气体。其主要成分是甲烷,还有少量的乙烷、丁烷、氮气和二氧化碳。闪点为-188℃,爆炸极限5.3%~15% (V/V)。天然气热值9227大卡/立方米。液化天然气(Liquefied Natural Gas)的主要成分是甲烷,还有少量的乙烷和丙烷,甲烷在国家安监总局首批重点监管的危险化学品名录排第5位,自燃温度537℃,最小点火能0.28mJ,最大爆炸压力0.717MPa,最小点火能为0.28mJ,就是说遇有撞击火花(产生能量为1mJ)或人体静电(0.5mJ以上)就可引发液化天然气的燃烧(或爆炸)。
天然气燃烧爆炸可能产生严重的事故后果。历史上曾经多次发生此类严重的安全事故。1984年11月19日墨西哥城北郊发生液化石油气槽车爆炸事故,造成544人死亡,1800多人受伤,烧毁面积27公顷,35万人流离失所,120万人迁移出危险区。1998年3月5日我国西安煤气公司液化石油气管理所发生爆炸事故,造成22人死亡,44人受伤,近10万居民受到影响。1998年,在湘黔线镇远至大石板间隧道内发生的石油液化气罐车大爆炸,郑州铁路局管内梨子园隧道内的油罐车大爆炸,分别造成铁路干线中断行车20多天。20xx年12月23日, 重庆开县西南油气田分公司川东北气矿罗家16H井发生天然气井喷事故,243人因天然气中硫化氢中毒而死亡。
天然气是石油化工行业的重要基础原料,也是工业生产和民众生活的主要燃料,作为清洁、高效能源广泛应用于化工、发电、运输、商业、居民生活等各个。领域。保障天然气的安全涉及到人们生活的方方面面,是一个至关重要的问题。
保障天然气安全是促进生产安全、公共安全的重要课题
2、压缩天然气―CNG
压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称GNG)是天然气经加气站由压缩机加压后,压到20至25Mpa,再经过高压深度脱水,充装进入高压钢瓶组槽车储存,再运送到各个城市输入管网,向居民用户、商业用户和工业企业用户供应天然气。 CNG是一种燃料用天然气,作为石油替代能源,它是环保清洁燃料中比其他燃料泄漏时中安全得多的选项(天然气比空气轻)。一般通过压缩天然气(主要是甲烷[CH4])将体积压为标准大气压下的1%。存储在2900C3600psi的圆柱或球形压力容器中。
天然气汽车是目前世界上公认的高节能、低污染、经济、安全的新型代用燃料汽车。只要改装为双燃料汽车(汽油/CNG)的传统汽油内燃机汽车都可以使用天然气,相比之下比其他能源更相容于现有设备。其具有:燃料价格便宜;
2、汽车排气污染小;不积炭及车辆部件损耗小;安全可靠;车辆改装简单;车辆运行平稳等优点,目前在我国正处于快速发展普及使用阶段。
3、加气站的系统组成和基本配置 CNG加气站一般由六个子系统组成:
(1) 调压计量系统;
(2) 天然气净化干燥系统;
(3) 天然气压缩系统 ;
(4) 压缩天然气的储存系统;
(5) 控制系统;
(6) 压缩天然气的售气系统;
这六个子系统,对于不同地区,不同环境条件的用户来说,其设备配置可能大不一样,有少,有多,有简单,也有比较复杂的,但作为一个完整的加气站却是缺一不可的。
4、加气站的主要工艺流程
气站的主要工艺流程为:原料天然气进站后,进入压缩机组,由压缩机压缩到25Mpa,此时可直接通过加气装置,将压缩天然气加气给汽车,也可将压缩天然气储存在储气瓶组内,再向汽车加气。主要流程如图1所示:
1)原料天然气
城市输配管网供气的CNG加气站、其低压原料气压力等于或大于0.3MPa、与压缩机要求的进气压力相匹配。此次我们参观的加气站主要原料为西气东输供应的。在我国,随着天然气输气管线的不断完善,以及"西气东输"工程的加快,将更有效地利用我国丰富的天然气资源并保护环境。
2)、进气调压计量系统
低压原料天然气进入CNG加气站后,首先进入调比计量系统、这个系统包括过滤、分离、调压、计量、缓冲等装置。若原料组份中含有超标硫化氢成分时,应设置脱硫装置,进行脱硫处理。
3)、深度脱水
原料天然气进入脱水装置吸附塔、塔内的4A型分子筛能有效吸附天然气中的水分,使天然气中的水含量达到车用压缩天然气水含量的要求。深度脱水装置及其设置有两种:
(1)低压脱水装置,设置在压缩机前,原料天然气经调压计量系统后,即进入深度脱水装置,经过脱除水分的'天然气进入压缩机,对压缩机也有一定的保护作用;
(2)高压脱水装置,设置在压缩机后,原料天然气经调压计量系统后即进入压缩机,压缩后的天然气压力升高至25MPa,然后进入深度脱水装置脱除水分。
4)、压缩机装置
低压天然气经压缩机加压后,天然气压力升高到25MPa。我市使用比较普遍的压缩机是:V-1.55/3-250-III、L-2.5/3-250、L-7/3-250等三种型号。
5)、储气系统
为了满足汽车不均衡加气的需要,CNG加气站必须设置高压储气系统、以储存压缩机加压的高压气。储气系统采用的储气方式有以下几种:
(1)小气瓶储气,单个小气瓶容积仅50升,需要气瓶数量多、接点多、泄漏点多、维护与周检工作量大。
(2)管井储气,使用API进口石油套管加装高压封头,立式深埋地下100米、形成水容积1.9?的储气管井。这种储气管井的有关技术,如全程固井、联接密封、维护与检验等尚需进一步深入与提高。
3)大型容器储气、常用的有以下几种:多层包扎的天然气储气罐、公称直径为DN800。分卧式与立式两种;柱型(球型)单层结构高压储气罐;引进美国CPI公司制造的高压储气瓶,单个储气瓶水容积1.3,系无缝锻造,按需要由多个气瓶组合使用。
6)、售气
售气机是用来给CNG加气汽车添加高压天然气。它由科里奥利质量流量计、微电脑控制售气装置和压缩天然气气路系统组成。其屏幕显示售气单价、累计金额和售气总量。
5、相关的安全管理措施
加气站内严禁使用手机以及其他电子设备。站内设施多采用防爆型装置。同时在东西两侧各有两套燃气检测报警装置。当空气中的泄漏量达到天然气爆炸极限的20%时,就会发出警报。 同时,加气站的布局规划也充分考虑到安全性,选址一般在空旷且远离居民区的地方以利于空气扩散,避免泄露的燃气集聚。由于天然气的危险性较高,需要对加气站的设备进行经常性的检验,所以许多关键设备设施都设置了三套,以备当一台检修时,另一台能正常工作,第三台设备为备用,以防止工作的机器出现故障时能够保证系统正常运行。
通过参观了解,现在北京市的很多公交车和出租车都开始使用这种能源。我们看到了出租车的加气过程。在后备箱里有一只储罐。这种装置是需要有专门的机构生产并经加气站检验批准后方能进行加气使用的。
在此次参观中,我们还看到了位于办公室的紧急疏散图示意图。
五、实习总结
通过此次短暂的参观实习,大家讲书本上的理论知识与实际情况结合起来,进一步巩固书本上的理论知识,加深对天然气的基本性质及危险特性的认识。在此基础之上,了解到天然气作为城市人们生活生产中必不可少的清洁能源,对压缩天然气的加工,运输,使用过程有了简单的认识。
目前,由于石油煤炭资源日益紧张,人们对新能源需求不断加大,压缩天然气作为一种较为清洁,可再生,低碳能源正在逐步广泛的步入人们的生活和生产之中,例如CNG公交车,汽车等。与之同步的加气站建设也是出于快速发展之中。在这过程之中,安全为题是首要考虑的因素。安全有效并且经济的利用这种能源需要安全工作者们的共同努力。
一、实习目的
生产实习是学生大学学习很重要的实践环节。实习是每一个大学毕业生的必修课,它不仅让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔了视野,增长了见识,为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。通过生产实习使我更深入地接触专业知识,进一步了解化工专业工作的实际,了解生产过程中存在的问题和理论与实际相冲突的难点问题,并通过撰写实习报告,使我学会综合应用所学知识,提高分析和解决专业问题的能力。为以后的学习和工作奠定了良好的基础。
二、实习单位简介
(一)陕西红星化工有限责任公司简介
陕西红星化工有限责任公司是一家机械及行业设备的企业,是经国家相关部门批准注册的企业。主营四氟垫、缠绕垫,公司位于中国陕西渭南市开发区。
红星化工厂,主要产品有烧碱、盐酸、液氯和混合甲胺。生产能力为:烧碱20000t/a、盐酸25000 t/a、液氯15000 t/a、混合甲胺40000 t/a。厂区占地面积116951平方米。20xx年实现产值20219万元,年末资产6750万元。在册职工1185人,其中技术人员200余人。
(二)西安化工厂简介
西安化工厂是全国重点氯碱化工企业,始建于1958年,经过多年不懈的努力,现已发展成为全国最大的电石生产企业和西北地区规模最大的氯碱化工生产基地。工厂占地38.5万平方米,资产总额6.1亿元,职工3300人(其中管理技术人员600人)。西安化工厂产品畅销全国二十六个省市、自治区、并远销日本、东南亚各国,为国内外800余家用户提供产品服务。
主要产品年生产能力:烧碱7万吨、电石12万吨、聚氯乙烯树脂4.2万吨(其中糊树脂1.2万吨)、液氯2.5万吨、盐酸7万吨(其中高纯盐酸2万吨)。主要产品均获得化工部陕西省、西安市优质产品称号,“唐城”牌工业用液体氢氧化钠(烧碱)和工业用合成盐酸为陕西省名牌产品。
该厂地处关中平原腹地的历史名城--西安,交通便利,工艺先进,设备精良,技术力量雄厚,管理经验丰富。主要生产装置和关键生产技术引进日本旭化成公司和瑞士勃特拉姆公司具有九十年代中期国际先进水平的四万吨/年离子膜烧碱技改项目,总投产19834万元,已于1998年元月建成投产。使西化每年新增2万吨离子膜片碱、1万吨悬浮聚氯乙烯树脂和2万吨纯净盐酸,使现有技术装备水平和产品结构也得到明显改善。
烧碱是西安化工厂主导产品之一,生产已有40年历史,产品质量稳定,完全符合标准规定,其中隔膜法烧碱年生产能力3万吨/年(折100%NaOH),1998年投产的四万吨/年离子膜法33%的液体烧碱是引进世界上最先进的日本旭化
成技术,产品质量完全可满足照像级和化纤级液体烧碱指标,产品质量稳定,成本低。
(三)陕西兴化集团公司简介
陕西兴化集团公司的前身是陕西省兴平化肥厂。始建于1965年,是我国60年代第一个以重油气化生产合成氨的厂家,主导产品为硝酸铵,1970年投产。 “十五”期间,兴化累计投入3亿多元资金,实施二次创业,使兴化在扩大生产规模、调整产品结构、实现规模经济上取得了跨越式发展。标志企业生产能力的合成氨已达18万吨/年,主导产品硝酸铵能力为33万吨/年。建厂40年来,兴化已发展成为拥有合成氨、硝酸铵、纯碱、氯化铵、复混肥、羰基铁粉、浓硝酸、系列特气、塑料编织、“908”等30余种化工、化肥、军工产品的综合性大型一档企业,企业主导产品硝酸铵的实际产销量位列全国第一。多年来,兴化为国家的工业、农业、国防、航天事业做出了重要贡献。
1997年8月,兴化整体改制为“兴化集团有限责任公司”。总资产近10亿元人民币。以集团公司为母公司,下辖两个全资子公司、两个控股公司、三个参股公司。集团公司的主要生产单位是兴化联碱分厂, 目前规模为12万吨/年纯碱、6万吨重质碱、12万吨/年氯化铵的生产能力。集团下辖的659分厂是国家“908”产品唯一生产单位,目前已形成“一点两套”生产格局,可以保证国家航天事业的需要,是重要的军工配套产品生产基地。
三、实习安排
20xx年3月28日:陕西红星化工有限责任公司进行实习。
20xx年3月29日:西安化工厂进行实习。
20xx年3月30日:陕西兴化集团公司进行实习。
四、实习内容
(一)陕西红星化工有限责任公司
红星化工厂主要生产的产品有烧碱、盐酸、液氯和混合甲胺等。以下将分类作介绍:
1.1烧碱工艺
烧碱由电解食盐水制得,
NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2
电解的生产工艺主要有三种:水银电解法、隔膜电解法以及离子膜电解法。水银电解法指以食盐水为原料采用水银电解槽生产液碱、固碱和氯氢处理过程的生产工艺。隔膜电解法指以食盐为原料采用隔膜电解生产液碱、固碱和氯氢处理过程的生产工艺,废水包括打网水、含氯废水和含碱废水。西化使用的是隔膜电解和离子膜电解法。离子膜制碱生产工艺是当今最为先进的制作烧碱的生产工艺。离子膜电解法生产工艺:经过净化处理的盐水,循环加入到电解槽的阳极室中去。将纯水加入碱液然后一道送入电解槽阴极室,经过电解得到液态烧碱和液氯.
(1)粗盐水的制备
首先将粗食盐(产自青海)通过传送带输送到化盐罐中,加热到55度进行溶解。
(2) 食盐水的净化
将55摄氏度的食盐水进行预处理,加入 NaOH水溶液,除去氢氧化镁浮泥,通入二氧化碳,除去碳酸钙沉淀。再将空气压入盐水中,使NaOH转变为NaCO3,通过戈尔过滤器,用盐酸洗去杂质,最后要求NaCl含量大于或等于315g/L
(3)食盐水的电解
将食盐水加热到80摄氏度左右,通入电解槽,控制温度为85-90度。阳极得氯气,纯度大约为93%;阴极得氢气,纯度大约为98%以及NaOH水溶液,耗量约为10%,若用离子膜电解,则NaOH含量为33%,NaCl含量不超过60-70ppm,直接作为产品。
(4) NaOH水溶液的浓缩
采用三效顺流部分强制循环蒸发工艺。原料液与蒸汽走向相同。一效不加泵,溶液较稀,自然循环;二三效加泵,溶液较浓。使用列纹式蒸发器,盐结晶析出后用离心机分离出来,NaOH含量为30%,NaCl含量小于5%。
1.2盐酸工艺
石墨炉水槽(冷却)降膜吸收塔尾气吸收塔水立泵(抽成负压)
1.3液氯工艺
将电解食盐水得到的氯气通过管道输送到液化器中进行液化,液氯可用于造纸或消毒。
1.4甲胺工艺
甲胺是重要的有机化工原料之一,广泛应用于国民经济的许多行业,是农药、医药、橡胶、制革、合成染料、合成树脂、化学纤维、溶剂、表面活性剂、高能燃料、照相材料等工业原料。
将甲醇和氨以一定比例混合,在一定温度和压力下,以活性氧化铝为催化剂,合成得一、二、三甲胺混合物,然后经热交换、冷凝、脱氨、萃取、脱水、分离,得二甲胺成品。
(二)西安化工厂
厂区领导给我们进行完入场安全教育后,我们首先来到了烧碱工艺流程段进行实习参观
1、烧碱工艺段
1.1烧碱由电解食盐水制得:
NaCl + H2O → NaOH + Cl2+ H2
1.2 食盐水的净化
将55摄氏度的食盐水进行预处理,加入 NaOH水溶液,除去氢氧化镁浮泥,通入二氧化碳,除去碳酸钙沉淀。再将空气压入盐水中,使NaOH转变为NaCO3,通过戈尔过滤器,用盐酸洗去杂质,得到一次盐水NaCl含量大于或等于315g/L
1.3食盐水的电解
隔膜电解:将食盐水加热到80。C左右,通入电解槽,控制温度为85-90。C。阳极得氯气,纯度大约为95%;阴极得氢气,纯度大约为98%以及NaOH水溶液,含量约为10%,若用离子膜电解,则NaOH含量为33%,NaCl含量为100ppm,烧碱经冷却后可直接作为产品。
1.4 NaOH水溶液的浓缩
采用三效顺流部分强制循环蒸发工艺。原料液与蒸汽走向相同。一效不加泵,溶液较稀,自然循环;二三效加泵,溶液较浓。使用列纹式蒸发器,盐结晶析出后用离心机分离出来,NaOH含量为30%,NaCl含量小于5%。
2、盐酸工艺段
合成法制盐酸简要流程
合成法制盐酸可分为:氯化氢气体的合成、冷却和干燥及盐酸的生成三个阶段。
干燥的氢气和氯气以1:1.05的比例在合成塔中燃烧生成氯化氢气体,纯度可达到95%以上。合成塔外壳用钢质材料制成,内有耐热、耐酸衬里材料和特殊的燃烧器。从合成塔导出的高温氯化氢气体腐蚀性很强,管道常用耐热耐腐蚀的工程塑料制作。近300℃的高温氯化氢气体先经空气冷却器冷却,再经不透性石墨冷却器(由石墨和合成树脂制成,耐酸性强,传热性好)进一步冷却到20~30℃,然后经过二个干燥塔用浓硫酸干燥,再送人吸收塔进行吸收,塔顶自上而下喷淋净水,氯化氢气体逆流而上,塔底可获得浓度约为3l%的浓盐酸。吸收过程放热,生成的浓盐酸要经石墨冷却器冷却后送至贮槽贮存,再用泵打至高位槽进行成品包装。
我国生产的合成盐酸浓度大致为31%,其中含铁量0.01%,含砷0.0002%。一般每生产一吨31%的盐酸,消耗氯气为0.310吨,氢气9.8千克,98%的浓硫酸24.8千克。
3、聚氯乙烯PVC(EPVC、SPVC)工艺段
合成方法:电石法和乙炔法
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
生产工艺流程
制取提纯乙炔:电石和水反应生成乙炔,由于是放热反应,乙炔的温度为85度,需要冷却,然后通入NaClO水溶液除去硫化氢和磷化氢,再加碱除去生产的硫酸和磷酸,混合脱水后纯度可达到98%以上。
生成氯乙烯:将乙炔和氯化氢气体混合转化生成氯乙烯,催化剂为HgCl2,乙
炔转化率大于80%,反应放热,温度为130-180。C,冷却后水洗除HCl,第一个塔水洗后氯乙烯纯度达到70%,第二个塔水洗后达到97%,再碱洗除少量的HCl.反应液再通过压缩精馏,到高沸塔低沸塔除去少量的乙炔和二氯乙烷,最后得纯度为99.99%的氯乙烯。
4其他产品生产工艺
4.1液氯
在低温低压下将氯气转变为液体,温度为35度,压力小于0.2MPa。由氨气的压缩膨胀带走热量降温。因为氨气和氯气直接进行热交换很危险,所以用氯化钙盐水作为中介。
4.2次氯酸钠
将开车时不纯或多余的氯气通入15%的NaOH溶液中,生成次氯酸钠,可用作杀菌漂白剂,有效氯含量为10%。
4.3电石
由焦炭和和生石灰以1:0.6的比例在1800-20xx度的熔池中反应,生成粒度为5-50mm的电石。其中焦炭的含碳量不低于84%,粒度为3-18mm,生石灰含CaO量不低于92%,粒度为5-35mm。
(三)陕西兴化集团有限公司
最后一天我们来到了兴平化工厂,该厂主要生产硝酸铵、纯碱、氯化铵、合成氨等。厂区规模很大,产品多样化。
1.1烧碱工艺
烧碱工艺基本上与前两个公司一致,都是电解食盐水。
1.2合成氨 (1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化 对粗原料气进行净化处理,除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
① 一氧化碳变换过程
在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下:
CO+H2O→H2+CO2 ΔH =-41.2kJ/mol
由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO含量降至0.3%左右。因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。
② 脱硫脱碳过程
各种原料制取的粗原料气,都含有一些硫和碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒,必须在氨合成工序前加以脱除,以天然气为原料的蒸汽转化法,第一道工序是脱硫,用以保护转化催化剂,以重油和煤为原料的部分氧化法,根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定。