合成氨工艺和技术节能探析

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1、合成氨工艺和技术节能探析　　【摘要】合成氨工业是化学工业的支柱产业之一，在国民经济中占有非常重要的地位，氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位，同时也是能源消耗大户，合成氨的节能势在必行。人们对合成氨工艺做出了研究，对合成氨工艺的节能措施进行了探讨。基于此，本文针对合成氨的意义、工艺流程、节能措施以及未来的发展做出了介绍。【关键字】合成氨工艺、节能措施中图分类号：TE08文献标识码：A前言合成氨工业是化学工业中重要的一环，在国民经济中占了重要地位，但是合成氨的耗能十分大，需要采用合理的节能措施

2、为生产节能降耗，因此合成氨的节能技术成为了重要的研究课题。合成氨的意义7合成氨工业是基本无机化工之一。氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务；第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。世界人口不断增长给粮食供应带来压力，而施用化学肥料是农业增产的有效途径。氨水（即氨的水溶液）和液氨体本身就是一种氮肥；农业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料，都是以合成氨加工生产为主

3、。用于生产各种氮肥的氨占氨总产量的80%-90%。氨和这些含氮化合物是生产燃料、炸药、医药、合成纤维、塑料的重要原料。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。经历了发明阶段、技术推广阶段、原料结构变迁阶段、单系列大型化自动化阶段和节能降耗阶段[3]。历时近一个世纪，目前合成氨技术正处于节能降耗阶段。合成氨的工艺流程合成氨工艺是经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部

4、分是合成的氨。合成氨的生产过程，粗略的讲可以分成五步：原料的制取、原料的净化、原料的精炼、氨的合成、氨的分离。1.原料气的制取7合成氨的原料是煤、天然气、重油、石脑油和焦碳等。无论何种原料均可用来表示。这些原料在高温下与水蒸气作用生成以氢和一氧化碳为主体的合成氨原料气。煤气化法是我国合成氨的主要制气方法。煤气化法是指用蒸汽、氧和其他气化剂对煤进行高温加工，使煤转化为氢及一氧化碳等可燃性气体。对于气态烃类，工业上普遍采用二段蒸汽转化法制取合成气。重油部分氧化法是以重油为原料，利用氧气进行不完全燃烧，使烃类在高温下裂

5、解与燃烧产生的水蒸气与二氧化碳在高温下与甲烷进行转化反应，从而获得以氢气和一氧化碳为主体的合成气。2.原料气净化无论任何方法制得的粗原料气，除含氢和氮外，还含有硫化氢、有机硫、一氧化碳、二氧化碳和少量氧等。这些物质对氨合成催化剂有毒害，必须通过脱硫、变换、变压吸附等工序进行脱除[2]。3.原料气精炼经一氧化碳变换和二氧化碳脱除后的原料气尚含有少量残余的一氧化碳、二氧化碳、氧和水等杂质。为了防止它们对合成催化剂的毒害，原料气在送往合成之前，必须经过精炼。原料气的精炼方法一般有三种，即铜氨液吸收法、甲烷化法和深冷液氮

6、洗涤法。4.氨的合成7氨合成工段的任务是将精制的氢气与氮气合成为氨，提供液氨产品。氨的合成工序基本由三部分组成，即在高温、高压和催化剂参与的条件下，氢与氮的混合气在合成塔中合成为氨；反应后的混合气体经回收、冷却、冷凝分离出产品氨；未反应的气体和补充的新鲜气体在升压后返回合成塔继续进行合成氨的反应。整个系统构成一个循环。氨合成工段是整个合成氨工艺流程的核心。氨合成工段的生产状况直接影响到工厂成本的高低，是合成氨厂高产低耗的关键工段。5.氨的分离在合成塔内的合成反应由于受反应平衡的限制。仅有部分氢氮气体合成为氨，尚有

7、大部分氢气和氮气未反应。因此，为了充分利用合成塔出口混合气中未反应的氢气和氮气，同时也为了得到纯净的产品氨，需要将氨从混合气中分离出来。氨的分离一般采用两种方法。一种是水吸收法，另一种是冷凝分离法。目前，我国大型氨厂都采用冷凝分离法分离氨。冷凝分离法是通过氨冷的方法使混合气中的气态氨冷凝为液态氨，然后通过分离器进行气液分离。合成氨的节能措施合成氨生产是能耗巨大的产业，过程中除消耗原料如煤、天然气、石油等一次能源外，还要消耗大量的电力、蒸汽等二次能源。由于世界范围内能源紧缺、造成了世界能源价格不断上涨，而氮肥的价格

8、却保持相对稳定，因此高能耗的合成氨工业面临着严峻的形式和挑战。因此合理高效利用能源，做好节能技改工作，已成为合成氨工业的重要内容。下面是根据合成氨厂的实际情况，提出一些节能措施。71.设备优化节能合成氨操作的设备很多，包括流体输送设备，塔设备，换热设备等，每一类设备都有他独特的节能方式。塔设备的改造：采用塔前预热器的合成氨工艺。采用这种工艺可以大幅度降低冷却水的消耗。通过