合成氨工藝流程

1、將無煙煤 （或焦炭） 由爐頂加入固定床層煤氣發(fā)生爐中， 并交替向爐內(nèi)通入空氣和水蒸 汽，燃料氣化所生成的半水煤氣經(jīng)燃燒室、廢熱鍋爐回收熱量后送入氣柜。半水煤氣由氣柜進入電除塵器，除去固體顆粒后依次進入壓縮機的i、n、川段，加壓 到1.92.0Mpa，送入脫硫塔，用 A.D.A.溶液或其他脫硫溶液洗滌，以除去硫化氫，隨后，氣 體經(jīng)飽和塔進入熱交換器， 加熱升溫后進入一氧化碳變換爐， 用水蒸汽使氣體中的一氧化碳 變?yōu)闅?。變換后的氣體， 返回?zé)峤粨Q器進行降溫， 并經(jīng)熱水塔的進一步降溫后，進入變換器 脫硫塔，以除去變換時產(chǎn)生的硫化氫。然后， 氣體進入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部 分二氧化碳。脫碳后

2、的原料進入壓縮機W、V段，升壓到壓縮機12.0913.0Mpa后，依次進入銅洗塔和堿洗塔， 使氣體中殘余的一氧化碳和二氧化碳含量進一步降至20（ ppm）以下，以滿足合成氨的要求。凈化后的原料氣進入壓縮機的最后一段，升壓到30.032.0 MPa進入濾油器，在此與循環(huán)壓縮機來的循環(huán)氣混合，經(jīng)除油后，進入冷凝塔和氨冷器的管內(nèi)，再進入冷凝塔的下部， 分離出液氨。 分離出液氨后的氣體進入冷凝塔上部的管間， 與管內(nèi)的氣體換熱升溫后進入氨 合成塔。在高溫高壓并有催化劑存在的條件下，將氮氫氣合成氨。出合成塔的氣體中， 約含氨 1020%，經(jīng)水冷器與氨冷器將氨液化并分離后，其氣體進入循環(huán)壓縮機循環(huán)使用。分離

3、 出的液氨進入液氨貯槽。原料氣的制備 :制備氫氮比為 3:1 的半水煤氣即造氣。將無煙煤（或焦炭）由爐頂加入固定床層煤氣發(fā)生爐中，并交替向爐內(nèi)通入空 氣和水蒸汽，燃料氣化后生成氫氮比為 3:1 的半水煤氣。整個生產(chǎn)過程由煤氣發(fā)生爐、燃燒 室、廢熱鍋爐、氣柜等設(shè)備組成。固定床半水煤氣制造過程由吹風(fēng)、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹、空氣吹凈等5 個階段構(gòu)成， 為了調(diào)節(jié)氫氮比， 在吹風(fēng)末端要將部分吹風(fēng)氣吹入煤氣， 這個過程通常稱為吹風(fēng)回 收。吹風(fēng)階段：空氣從煤氣爐的底部吹入，使燃料燃燒，熱量貯存于燃料中，為制氣階段碳 與水蒸汽的反應(yīng)提供熱量。吹風(fēng)氣經(jīng)過燃燒室和廢熱鍋爐后放空。上吹制氣階段：從煤氣爐的底

4、部通入混有適量空氣的水蒸汽， 和碳反應(yīng)生成的半水煤氣經(jīng)過爐的頂部引出。向水蒸汽中加入的空氣稱為加氮空氣。下吹制氣階段： 將水蒸汽和加氮空氣由爐頂送入， 生成的半水煤氣由爐底引出。二次上吹制氣階段： 水蒸汽和加氮空氣自下而上通過燃料層， 將爐底殘留的半水煤氣排凈， 為下 一步送入空氣創(chuàng)造安全條件?？諝獯祪綦A段： 從爐底部吹入空氣，所得吹風(fēng)氣為半水煤氣中氮的主要來源，并將殘留 的半水煤氣加以回收。以上五個階段完成了制造半水煤氣的主過程，然后重新轉(zhuǎn)入吹風(fēng)階段，進入下一個循環(huán)。 原料氣的凈化： 除去原料氣中的硫化氫、 二氧化碳等雜質(zhì)， 將一氧化碳轉(zhuǎn)化為氫氣 本 階段由原料氣脫硫、 一氧化碳變換、 水洗

5、（脫除二氧化碳） 、銅洗（脫除一氧化碳） 、堿洗（脫 除殘余二氧化碳） 等幾個工段構(gòu)成， 主要設(shè)備有除塵器、 壓縮機、 脫硫塔、 飽和塔、 熱水塔、 一氧化碳變換爐、二氧化碳吸收塔、銅洗塔、堿洗塔等。脫硫：原料氣中硫化物的存在加劇了管道及設(shè)備的腐蝕，而且能引起催化劑中毒，必須 予以除去。 脫硫方法可分為干法脫硫和濕法脫硫兩大類。 干法脫硫是用固體硫化劑， 當氣體 通過脫硫劑時硫化物被固體脫硫劑吸附， 脫除原料氣中的少量硫化氫和有機硫化物。 一般先 進行濕法脫硫，再采用干法脫硫除去有機物和殘余硫化氫。濕法脫硫所用的硫化劑為溶液， 當含硫氣體通過脫硫劑時，硫化物被液體劑吸收，除去氣體中的絕大部分硫

6、化氫。CO 變換：一氧化碳對氨催化劑有毒害，因此在原料氣進入合成氨工序之前必須將一氧 化碳徹底清除。 除去一氧化碳的方法， 工業(yè)上采用兩段法。 第一步是把一氧化碳與水蒸汽作精選范本 ，供參考！用生成氫和二氧化碳； 第二步采用銅氨液洗滌法， 液氨洗滌法或甲烷化法除去變換中殘余的 少量一氧化碳。一氧化碳變換反應(yīng)是在催化劑存在條件下進行的.以三氯化二鐵為主體的催化劑，使用溫度在350C550C稱為中溫變換；使用活性高的氯化銅作催化劑 ，操作溫度控制在 180 C 260 C之間時稱為低溫變換.采用銅氨液洗滌法或液氨洗滌法除去殘余一氧化碳要求 一氧化碳的含量小于 4%,只采用中溫變換即可達到要求。 而

7、甲烷化法要求變換氣中的一氧化 碳含量小于 0.5%,應(yīng)采用中溫變換串聯(lián)低溫變換方法。工業(yè)中，變換過程都有中溫變換而并 非所有過程都有低溫變換。水洗：脫除二氧化碳。經(jīng)過一氧化碳變換后的氣體中一般含有1518%的二氧化碳，二氧化碳的存在會使氨合成的催化劑中毒， 并且對進一步脫除少量的一氧化碳過程帶來許多困 難，因此必須脫除中變氣中的二氧化碳。另一方面，二氧化碳又是生產(chǎn)尿素、純堿、碳酸氫 銨等的重要原料， 應(yīng)完全回收利用。 工業(yè)上把脫除中變氣中二氧化碳的過程稱為脫碳。 脫除 二氧化碳的方法分為物理吸收法、 化學(xué)吸收法和物理化學(xué)吸收法三種， 它們均屬于溶液吸收 過程，利用了各種成分在溶劑中的溶解度不同

8、或化學(xué)反應(yīng)特性不同這一基本原理。工業(yè)生產(chǎn)中以水洗法和有機胺催化熱鉀堿法應(yīng)用最為廣泛。少量一氧化碳及二氧化碳的脫除：脫除殘余一氧化碳和二氧化碳。 經(jīng)過脫碳后的合成氨原料氣中尚含3%左右的一氧化碳、 0.10.3%左右的二氧化碳、 0.10.2%左右的氧和微量的硫化氫等有害氣體。進一步清除這些有害氣體，防止氨合成催化劑中毒， 是原料氣最后的凈化步驟。 一般大型合成氨廠要求合成工序的原料 氣一氧化碳和二氧化碳總量應(yīng)小于10ppm，中、小型廠要求不大于25ppm。用含有銅鹽的氨溶液吸收原料氣中的一氧化碳、 二氧化碳、 硫化氫和氧的工藝過程， 通常稱為銅洗或精煉， 凈化后的氣體成為銅洗氣或精煉氣，銅洗氣

9、含一氧化碳量應(yīng)小于10ppm。在適當?shù)臏囟群痛呋瘎┐嬖诘臈l件下，一氧化碳、二氧化碳與氫作用生成甲烷，稱為甲烷化法。與銅洗方法 相比，它具有工藝簡單、操作方便、費用低的優(yōu)點。另外，原料氣的最后凈化方法還有液氨 洗滌法。詳細資料請看幫助 氨的合成 :氨的合成是合成氨生產(chǎn)的最后一道工序，其任務(wù)是將經(jīng)過精制的氫氮混合氣合成為氨。 工業(yè)上合成氨的各種工藝流程一般以壓力的高低來分類。高壓法：操作壓力70100MPa,溫度為550650度。這種方法的主要優(yōu)點是氨合成效率 高，混合氣中的氨易被分離。 故流程、 設(shè)備都比較緊湊。 但因為合成效率高， 放出的熱量多， 催化劑溫度高，易過熱而失去活性，所以催化劑的使

10、用壽命較短。又因為是高溫高壓操作， 對設(shè)備制造、材質(zhì)要求都比較高，投資費用大。目前工業(yè)上很少采用此法生產(chǎn)。低壓法：操作壓力 10MPa 左右，溫度為 400450度。由于操作壓力和溫度都比較低， 故對設(shè)備要求低，容易管理，且催化劑活性較高， 這是此法的優(yōu)點。但此法所用催化劑對毒 物很敏感，易中毒，使用壽命短，因此對原料氣的精制純度要求嚴格。又因操作壓力低，氨 的合成效率低，分離較困難，流程復(fù)雜。實際工業(yè)生產(chǎn)上此法已不采用了。中壓法：操作壓力2060MPa，溫度為450550度。其優(yōu)缺點介于高壓法與低壓法之間，目前此法技術(shù) 比較成熟， 經(jīng)濟性比較好。 因為合成壓力的確定， 不外乎從設(shè)備投資和壓縮功耗這兩方面來 考慮。 從動力消耗