合成氨的工藝流程-資料下載頁

　　

【正文】 程中，其焦點主要集中在關鍵性的工序和設備，即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術、合成氣壓縮機。a．合成氣制備。天然氣自熱轉化技術和非催化部分氧化技術將會在合成氣制備工藝的大型化方面發揮重要作用。Topsose公司和Lurgi公司均認為ATR技術是適合大型化的合成氣制備技術，并推出了基于此的大型化制氨技術。Texaco和中國工程公司研發費催化部分氧化技術，為合成氣制備工藝的大型化進行技術準備。b．合成氣凈化技術。以低溫甲醇洗、低溫液氨洗為代表的低溫凈化工藝，有可能在合成氣凈化大型化中得以應用。c．氨合成技術。以Uhde公司的“雙壓法氨合成工藝”和Kellogg公司的“基于釕基礎催化劑KAAP工藝”將會在案合成工藝的大型化方面發揮重要的作用。[7]d．合成氣壓縮機。針對大型化的合成氣壓縮機正在開發之中，以適應于未來產量可能高達30005000t/d甚至更高的裝置。②在低耗能合成氨裝置的技術開發過程中，其主要工藝技術將會進一步發展。a．合成氣制備工藝單元。預轉化技術、低水碳比轉化技術、換熱式轉化技術。b．CO變換工藝單元。等溫CO變換技術（以Ｌｉｎｄｅ公司的等溫變換塔ＩＳＲ為代表，催化床層內裝Ｕ型旁管或其他型式散熱設備，管內走鍋爐給水，逆向流動；控制反應床層溫度不超過２５０℃，達到降低CO目的），低水氣CO變換技術。c．ＣＯ２脫除工藝單元。無毒、無害、吸收能力更強、再生熱耗更低的凈化技術。d．氨合成工藝單元。增加氨合成轉化率（提高氨凈值），降低合成壓力、減少合成回路壓降、合理利用能量。開發氣體分布更加均勻、阻力更小、結構更加合理的合成塔及其內件；開發低壓、高活性合成催化劑，實現“等壓合成”。（2）以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結構調整和以“多聯產和再加工”為核心的產品結構調整，是合成氨裝置“改善經濟性、增強競爭力”的有效途徑。 全球原油供應處于遞減模式，正處于總遞減曲線的中點，預計到2010年原油將出現自然短缺，需用其他能源補充。石油時代將逐步轉入煤炭時代，原油的加工產品輕油、渣油的價格也將隨之持續升高。目前以輕油和渣油為原料的制氨裝置在市場經濟條件下，已經不具備生存的基礎，以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結構調整勢在必行；借氮肥裝置原料結構的調整之機，及時調整產品結構，聯產氫氣及多種C1化工產品亦是裝置改善經濟性的有效途徑。①潔凈煤氣化技術。以Texaco水煤氣化和Shell粉煤氣化為代表的潔凈煤技術、以及相應的合成氣凈化技術，將在“油改煤”結構調整中發揮重要的作用，并在大型化和低能耗方面將會取得重大的進展和實質性的突破。②天然氣制合成氣技術。天然氣自然轉化技術、非催化部分氧化技術，以及相應的合成氣凈化技術，也將在“油改氣”結構調整中發揮重要的作用，并在大型化和低能耗方面將會取得重大進展和突破。③聯產和再加工技術。聯產氫氣和多種C1化工產品及尿素的再加工技術亦將得到高度重視，并在合成氨、尿素裝置是系統集成、能量優化方面取得進展。（3）實施與環境友好的潔凈生產是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。生產過程中不生產或很少生產副產物、廢物，實現或潔凈“零排放”的潔凈生產技術將日趨成熟和不斷完善。(4)提高生產運轉的可靠性，延長運行周期是為了合成氨裝置“改善經濟性、增強競爭力”的必要保證。有利于“提高裝置生產運轉率、延長運行周期”的技術，包括工藝優化技術、先進控制技術等將越來越受到重視。參考文獻[1]吳玉萍．合成氨工藝[M]．北京：化學工業出版社，2008[2]麥德明．合成氨生產工藝學[M]．北京：烴加工出版社，1989[3]陳留拴．大型合成氨事故預防[M]．北京：化學工業出版社，2000[4]沈浚．合成氨[M]．北京：化學工業出版社，2001[5]楊春升．小型合成氨廠生產操作問答[M]．北京：化學工業出版社，1998[6]趙育詳．合成氨工藝[M]．北京：化學工業出版社，1985[7]錢宏達．高中化學[M]．南京：南京師范大學出版社，2004[8]姜圣階．合成氨工學 第一卷．大連：石油化學工業出版社，1978[9]雷志發．合成氨合成工段的用能研究[M]．西化大學：2009[10]石家俊．1979年以來鍋爐壓力容器壓力管道重大事故簡介[J] .中國鍋爐壓力容器安全，2000，16（2）；3031[11]合成氨．上海吳涇化工廠制造01979年獲上海市化工局優質產品獎[12]蔡榮華．合成氨裝置工藝狀況調查[J] ．化工部化肥司，第一期[13] 雍瑞生，翟小寧．合成氨工藝氮氫比控制方案設計[J] ．2008，12．第27卷，第六期[14]魏葆婷．合成氨生產工藝[Z]．河南化工技校[15]王永清，林永旭合成氨裝置腐蝕與防護[J] ．中國石油天然氣集團大慶石化公司[16]蔣德軍．合成氨工藝技術的現狀及其發展趨勢[J] ．浙江：中國石化寧波工程公司，315207 謝辭畢業論文是大學生畢業的一部分，在這半年的時間里，我首先要感謝山西潞安多晶硅項目部的所有同仁們，特別感謝項目經理陳經理，是他給我機會讓我有時間去學習；其次感謝我的母校安徽新華學院，是他讓我有了四年的大學生活，是他教會了我做人處事的道理，讓我有了在社會上打拼的資本，圖書館里知識的廣博，給我們寫論文提供了比較新的數據；第三我要感謝我的指導老師張先龍教授，在他的指導下，才讓我有了對畢業論文整體的認識，才使得我們能在規定的時間里完成論文的設計。最后我也要感謝我的同班同學，在我寫論文苦惱的日子里，是他們讓我感到快樂，讓我一直堅持下去。在這段時間里，我有兩個月的時間里在山西九化建潞安項目部實習，這是一個年產2500t多晶硅的項目。每天我一邊上班，一邊寫論文，有時間就去工地上看看，學習施工方法與管理技術。熟悉現場施工技術，了解現場安全隱患及處理方法。從去年12月份開始，對畢業論文的申請，之后又是開題報告的撰寫，再就是查資料，了解論文的背景，從圖書館這個庫到那一個庫，從一樓到二樓。在寫論文的過程當中，遇到一些格式、數據時常常暈頭轉向，在寫不下去的時候，心里真的好煩，但想到老師們為我們工作而奔波、煩惱時，我就繼續堅持下去。綜述氨是最為重要的基礎化工產品之一，其產量居各種化工產品的首位；同時也是能源消耗的大戶，世界上大約有10％的能源用于生產合成氨。氨主要用于農業，合成氨是氮肥工業的基礎，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分約占70％的比例，稱之為“化肥氨”；同時氨也是重要的無機化學和有機化學工業基礎原料，用于生產銨、染料、炸藥、制藥、合成纖維，這部分約占30％的比例，稱之為“工業氨”。未來合成氨技術進展的主要趨勢是“大型化、低能耗、結構調整、清潔生產、長周期運行”。合成氨的工藝分析主要是對合成過程進行分析，包括氮氫比的控制、工藝流程、溫度、壓力、催化劑、合成氨工藝中的設備改進方案，以及合成氨的安全防護設計，這主要包括合成氨裝置的防腐、安全管理。合成氨裝置無論是國外還是在國內，在技術和實踐方面都是成熟可靠的，但裝置又有許多自身的特點，在裝置沒有投入運行以前，有些問題無法提早暴露出來。因此，需在實踐中不斷總結經驗教訓，優化工藝運行參數，使裝置達到安全、穩定、經濟運行的目的。這篇論文我主要是從合成氨工藝的生產，加工過程以及在合成過程中對溫度、壓力、催化劑的使用方面進行控制，再就是最合成氨的裝置采用先進節能工藝、新型催化劑和高效節能設備，提高轉化率。其中特別是對合成氨設備的改進以及合成過程當中的幾種重要腐蝕進行了分析，從而使轉化能更有效率。加強余熱回收利用；以天然氣為原料的合成氨推廣一段爐煙氣余熱回收技術，并改造蒸汽系統；以石油為原料的合成氨加快以潔凈煤或天然氣替代原料油改造；中小型合成氨采用節能設備和變壓吸附回收技術，降低能源消耗。煤造氣采用水煤漿或先進粉煤氣化技術替代傳統的固定床造氣技術。到2010年，合成氨行業節能目標是：單位能耗由目前的1 700kg標煤／t下降到1 570kg標煤／t；能源利用效率由目前的42％％；實現節能(570585)104t標煤，減少排放二氧化碳(13771413)104t。最后總結一下氨合成與分離的最優工藝條件:合成工藝參數的選擇除了考慮平衡氨含量外，還要綜合考慮反應速度、催化劑特性及系統的生產能力、原料和能量消耗等。① 壓力 提高壓力有利于提高氨的平衡濃度，也利于總反應速率的增加。高壓法動力消耗大，對設備材料和加工制造要求高。生產上選擇壓力的依據是能耗及包括原料費、設備投資、技術投資在內的綜合費用。經分析，總能耗在1530MPa間相差不大，數值較小；就綜合費用而言，壓力從10MPa提高到30MPa時，下降40％左右，30％左右是氨合成的適宜壓力。從節省能源的觀點出發；，氨合成的壓強為1520MPa的壓力。② 溫度 溫度過高，會使催化劑過早失活。塔內溫度應維持在催化劑的活性溫度范圍（400520℃）內。氨的合成反應存在一個反應速度最大的溫度，即最適宜反應溫度，他除與催化劑活性有關外，還取決于反應氣體組成和壓力。最適宜反應溫度與平衡反應溫度之間存在確定的關系，隨著反應的進行，溫度逐漸升高，當接近最適宜溫度后，再采取冷卻措施。③ 空間速度 空間速度指單位時間內通過體積催化劑的氣體量（標準狀態下的體積）。單位1／h，簡稱空速。空速越大，反應時間越短，轉化率越小，出塔氣中氨含量降低。空速越大，催化劑床層中平衡氨濃度與混合氣體中實際氨含量的差值增大，即推動力增大，發硬速率增加；同時，增大空速混合氣體處理量提高、生產能力增大。采用中壓法合成氨，空速為20000300001／h較適宜。④ 氫氮比 動力學指出，氮的活性吸附是控制階段，適當增加原料氣中氮含量有利于提高反應速率。為達到高的出庫氨濃度、生產穩定的目的，循環氫氮比略低于3，新鮮原料氣中的氫氮比取3：1。⑤ 惰性氣體含量 惰性氣體在新鮮原料氣中一般很低，只是在循環過程中逐漸積累增多，使平衡氨含量下降、反應速度降低。生產中采取放掉一部分循環氣的辦法。以增產為主要目標，惰氣含量，約為1014％，若以降低原料成本為主，約為1620％。⑥ 進口氨的含量 進合成塔氣體中的氨由循環氣帶入，其數量取決于氨分離的條件。溫度越低，分離效果越好。合理的氨含量應由增產與耗能之間的經濟效益來定。在30MPa左右，％；％。在合成氨的裝置中，主要設備是合成塔，氨合成是在高溫、高壓下進行的，氫、氮對碳鋼有明顯的腐蝕作用。將塔設計成外筒和內件兩部分。外筒一般做成圓筒形，可用普通低合金鋼或優質碳鋼制造，氣體的進出口設在塔的上、下兩端頂蓋上。外筒只承受高壓而不承受高溫。41 / 41