煤化工企业合成氨生产系统输送管道—衬四氟管道

    煤化工企业合成氨（氨是一种重要的化工原料，特别是生产化肥的原料，它是由氢和氮合成。合成氨工业是氮肥工业的基础。为了生产氨，一般均以各种燃料为原料。首先，制成含H2和CO等组分的煤气，然后，采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气，最后，氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。）生产系统输送专用衬四氟管道是煤化工生产企业合成氨生产系统的首选管道，下面我们就对煤化工生产企业和其企业合成氨生产系统输送工艺以及其输送管道—衬四氟管道在其中的应用进行简要的分析，以便于你对衬四氟管道有更深入透彻的了解：
    生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。
    ①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
    ②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
    ③煤（焦炭）制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。
    用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。
    贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。
    衬四氟管道是以普通碳钢管作为基体，内衬化学稳定性优良的热塑性聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或[PTFE,F4]）塑料，经特定的工艺加工而成。它既有钢管的机械性能，又有四氟塑料的高耐腐蚀，不易生长微生物的特点，是输送强酸、强碱、工业盐及有强烈腐蚀性气体等介质的理想管道。

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    下面，我们对煤化工企业合成氨生产过程中处理系统发展现状及主要特点和在其合成氨处理系统系统中常用的防腐衬里材料以及衬四氟管道在这些流程中的应用进行分析，以便你更清楚的了解衬四氟管道：
    合成氨 - 工艺流程如下：
    合成氨的工艺流程
    (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+H2OH→2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ
    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脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。
    粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。
    一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。
    ③气体精制过程
    经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。
    目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：
CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ
CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ
    (3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：
N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol
    我国的氮肥工业自20 世纪50 年代以来, 不断发展壮大, 目前合成氨产量已跃居世界第一位, 现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术, 形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力为4500 万吨/年左右, 氮肥工业已基本满足了国内需求, 在与国际接轨后, 具备与国际合成氨产品竞争的能力, 今后发展重点是调整原料和产品结构, 进一步改善经济性。
    洛阳耐特管业有限公司的防腐管道之衬四氟管道是以Q235钢管作为基体，内衬化学稳定性优良的热塑性弹体塑料，经冷拉复合、模压、旋转滚塑、缠绕等特殊工艺成型，外壳为无缝钢管，端部焊接法兰(或活套法兰)管内内衬四氟，它既有钢管的机械性能，又有塑料管的耐腐蚀，缓结垢，不易生长微生物的特点，是输送酸、碱、盐、有腐蚀性气体等介质的理想管道。产品特点适用范围广泛，规格品种齐全；生产工艺独特；连接方式可靠快捷；表面防蚀措施完善，美观； 外层焊管壁厚设计合理；内层塑料管的壁厚合理，确保通径；具有极好的耐腐蚀性能，节能环保。广泛用于化工、电力、冶金、食品等待业的介质输送及环保处理系统。
    根据合成氨技术发展的情况分析, 估计未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变, 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性” 的基本目标, 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发，大型化、集成化、自动化, 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。因此各大型煤化工企业对自身企业采用的合成氨处理系统管道越来越重视，如何选择合适的适合自身企业合成氨处理系统用的衬四氟管道越来越成为煤化工生产企业设备采用人员首要关心的问题。我公司生产的衬四氟管道是以普通碳钢管作为基体，内衬化学稳定性优良的热塑性聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或[PTFE,F4]）塑料，经特定的工艺加工而成。它既有钢管的机械性能，又有四氟塑料的高耐腐蚀，不易生长微生物的特点，在强腐蚀介质条件下，可以满足使用温度范围-40℃~+230℃，在此温度范围内（除了熔融碱金属、元素氟及芳香烃类外），可满足所有化学介质，显著的热稳定性，使它可以在冷冻温度下工作而不脆化，在高温下不融化，是输送强酸、强碱、工业盐及有强烈腐蚀性气体等介质的理想管道。衬四氟管道能有效消除煤化工行业在输送强酸性腐蚀性介质的安全隐患，是当前我国发展新型煤化工业，加强煤炭综合利用，发展经济，节约能源、减少污染，是解决我国煤化工企业生产过程中输送合成氨处理系统的强酸性腐蚀性介质，避免输送过程中出现跑冒滴漏问题而造成环境污染的重要设备，实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。生产过程中不生成或很少生成副产物、废物, 实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。并能有效提高煤化工企业生产运转的可靠性, 延长运行周期，是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证，有利于“提高装置生产运转率、延长运行周期”的技术, 包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重视，是煤化工企业对合成氨生产过程进行深度净化综合利用，走可持续发展的循环经济道路的必备设备。