合成氨的生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、合成氨的生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢摘要：本文主要介紹了合成氨技術(shù)發(fā)展歷程和基本狀況，分析了生產(chǎn)過程中采用的典型工藝及其技術(shù)特點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)性，指出了合成氨技術(shù)可能的發(fā)展趨勢。介紹了高油價(jià)下合成氨的原料結(jié)構(gòu)變化及相關(guān)技術(shù)進(jìn)展，認(rèn)為未來合成氨技術(shù)進(jìn)展的主要趨勢是大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長周期運(yùn)行。關(guān)鍵詞：合成氨工藝技術(shù)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢一、現(xiàn)狀與發(fā)展概述隨著合成氨技術(shù)的逐步發(fā)展，氨合成的裝置也逐漸向單系列、大型化、節(jié)能型方向發(fā)展。在基礎(chǔ)化工產(chǎn)品中，氨是比較重要的。它的產(chǎn)量高，在各種化工產(chǎn)品中居首位；同時(shí)能源消耗也是最高的。合成氨在農(nóng)業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，同時(shí)氨也是無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化

2、學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料。最近幾年，國內(nèi)外在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，又研發(fā)了節(jié)能氨合成工藝技術(shù)及流程，其主要是通過增加氨合成轉(zhuǎn)化率、降低合成的壓力、減小合成回路壓降、合理利用能源等技術(shù)，我國現(xiàn)有大型合成氨裝置30多套，其中氯合成塔也是國際上廣泛使用的工藝設(shè)備，目前我國大部分中小型氮肥生產(chǎn)企業(yè)，基本采用國產(chǎn)設(shè)備，因此十分希望生產(chǎn)優(yōu)化，但由于設(shè)備改造以及優(yōu)先控制實(shí)施的費(fèi)用過高，在這種情況下就需要挖掘自身潛力，結(jié)合現(xiàn)有裝置設(shè)備特點(diǎn)，對當(dāng)前操作過程進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)與裝置的最優(yōu)搭配。二、我國合成氨技術(shù)的基本情況1.大型氮肥裝置我國目前的型合成氨裝置共計(jì)34套，年生產(chǎn)能力1000萬噸，其中除1套裝置生產(chǎn)硝

3、酸磷肥之外，其他均生產(chǎn)尿素。按照所使用的原料類型劃分，以天燃?xì)鉃樵系脑O(shè)備17套，以輕油為原料的設(shè)備6套，以重油為原料的設(shè)備9套，以煤為原料的設(shè)備2套。2.中、小型氮肥裝置目前有中型合成氨裝置55套，年生產(chǎn)能力約為500萬噸，主要是生產(chǎn)尿素和硝酸銨，其中以煤、焦為原料的裝置有34套，以渣油為原料的裝置有9套，以天然氣為原料的裝置有12套，目前有小型合成氨裝置700多套，年生產(chǎn)能力約為3000萬噸，主要生產(chǎn)碳酸氫銨，如今有112套經(jīng)過設(shè)備改造后生產(chǎn)尿素，原料以煤，焦為主，其中以煤，焦為原料的占96，以氣為原料的僅占4。三、合成氨裝置的結(jié)構(gòu)調(diào)整合成氨裝置的技術(shù)調(diào)整主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：1.“油改

4、氣” 使用天然氣合成氨的裝置一般采用蒸汽轉(zhuǎn)化的技術(shù)，但采用此技術(shù)有它的局限性，采用天然氣部分氧化技術(shù)較之更為合理。采用天然氣部分氧化技術(shù)，不僅可以利用現(xiàn)有的氣化爐調(diào)整操作工藝，進(jìn)行燒嘴改造，而且改造難度小，投資少，改造周期短，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。另外，天然氣部分氧化技術(shù)易于向大型化發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)逐漸被同行業(yè)所認(rèn)同。2.“油改煤”煤氣化技術(shù)相關(guān)的改造內(nèi)容包括新建煤氣化和新建合成氣凈化兩部分。煤氣化技術(shù)逐步走向市場化奠定了合成氨裝置的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要技術(shù)基礎(chǔ)。3.“煤氣化” 煤氣化工藝技術(shù)日益成熟與完善，具有大型的專利工廠。水煤漿氣化工藝生產(chǎn)的粗合成氣已逐漸用于循環(huán)聯(lián)合發(fā)電，化肥，甲醇等行業(yè)的生

5、產(chǎn)，粉煤氣化工藝僅用于循環(huán)聯(lián)合發(fā)電，兩者都發(fā)揮了各自的作用并且各具特色。4.“合成氣凈化” 這個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題在于co的變換工藝，如何脫除酸性氣體，氣體精制等工序的合理工藝流程。其中co變換工藝主要選擇合成氣凈化工藝技術(shù)，co變換工藝技術(shù)全為非硫，由于co具有含量高，分壓大的特點(diǎn)，因此要根據(jù)變換氣的工藝條件，比較適合采用物理吸收法進(jìn)行變換。四、合成氨的工藝流程1.原料氣制備首先將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣，通常采用氣化的方法對固體原料煤和焦炭加工制取合成氣；渣油可通過非催化部分氧化的方法獲得合成氣；現(xiàn)代工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法對氣態(tài)烴類和石腦油提煉制取合成氮。2.凈化對粗原料進(jìn)

6、行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，也是一項(xiàng)重要的工藝。其操作主要是變換的過程。一氧化碳變換過程。在合成氨生產(chǎn)過程中，很多方法制取的原料氣都含有co。其體積分?jǐn)?shù)一般為1240。合成氮需要的兩種成分是h和n，因此操作過程中就需要除去合成氣中的co脫硫脫碳過程。制成的粗原料氣，多少都含有一些硫和碳的氧化物，在合成氨生產(chǎn)過程中，可以引起催化劑的中毒，所以必須在氨合成工序操作前加以脫除。氣體精制過程。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規(guī)定co和co2，總量不得大于10cm3/m3(體積分?jǐn)?shù))。因此，原料氣必須進(jìn)行最終凈化才可以在進(jìn)入合成工序，即精制過程。3.氨合成將純凈的氫，氮混合氣進(jìn)行高壓壓縮，在催化

7、劑的作用下合成氨。氨的合成是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過程的核心工藝。五、工藝技術(shù)改造新建的煤氣化生產(chǎn)線，生產(chǎn)合成氣主要采用煤氣化主流工藝。新建了空氣分離工序。本工序采用全低壓，內(nèi)壓縮空氣工藝技術(shù)，主要提供煤氣化工藝所需要的工藝氧氣和高，中、低壓氮?dú)?。增建的耐硫變換工序。采用三段耐硫變換工藝，進(jìn)行合成氣的高濃度co變換。增建脫除酸性氣體的工序，采有低溫甲醇洗凈化工藝手段，凈化變換氣的脫硫脫碳的工序，使變換氣中的h2s，cos，co2成功脫除，并配合兩級克勞斯脫硫+scot工藝，處理低溫甲醇洗工序的h2s產(chǎn)生的尾氣，改造和利用甲烷化工序完成整個(gè)操作過程。六、合成氨技術(shù)的發(fā)展趨勢1.低能耗與生產(chǎn)環(huán)境將是未來合成氨裝置技術(shù)未來發(fā)展的主流方向。其生產(chǎn)設(shè)備向大型化、集成化、自動化方向發(fā)展。2.以“油改氣”和“油改煤”為主的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以產(chǎn)品再加工為核心的結(jié)構(gòu)的調(diào)整，是企業(yè)增強(qiáng)競爭力的最有效途徑之一。3.清潔生產(chǎn)是未來合成氯裝置發(fā)展的必然的，也是惟一的途徑。在生產(chǎn)過程中不生成或減少副產(chǎn)物，廢物。實(shí)現(xiàn)或接近“零排放”。清潔生產(chǎn)已經(jīng)成為未來工業(yè)產(chǎn)業(yè)重視的問題。國內(nèi)外企業(yè)都將清潔生產(chǎn)作為企業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。4.提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，使生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟。延長運(yùn)行周期是未來合成氨裝置在市場競爭中的重要保證。其中可以“提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率”，延長生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)周期，生產(chǎn)工藝優(yōu)化的新技術(shù)和越來越先進(jìn)的控制技術(shù)