以天然气为原料合成氨工艺
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介工艺危险特点：1 高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体物料一旦过氧（亦称透氧），极易在设备和管道内发生爆炸。
2 高温、高压气体物料从设备管线泄露时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因郜流速物料与裂（喷）口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸。
3 气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解，在附近管道内造成积炭，可导致积炭燃烧和爆炸。
4 高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织，还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀和渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使其机械强度减弱，引发物理爆炸。
5 液氨大规模事故性泄露会形成低温云团引起大范围人群中毒，遇明火还会发生空间爆炸。
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成氨，为一种基本无机化工流程。
现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。
工艺流程1 原料气制备（制备H2、CO、N2的粗原料气）1-1煤气化煤气化是用气化剂对煤或焦炭等固体燃料进行热加工，使其转变为可燃性气体的过程，简称造气。
气化剂主要是水蒸气、空气（或氧气）及它们的混合气体。
对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；空气煤气：以空气为气化剂制取的煤气，主要成分为N2和CO2。
合成氨生产中也称之为吹风气。
水煤气：以水蒸气为气化剂制得的煤气，主要成分H2和CO。
混合煤气：以空气和适量水蒸气为气化剂。
半水煤气：以适量空气和水蒸气做气化剂，所得气体组成符合([H2]+[CO])/[N2]=3.1~3.2的混合煤气，即合成氨的原料气。
1-1-1 以空气为气化剂-空气煤气，其主要成分为空气和二氧化碳C + O2 = CO2C + 1/2O2 = COC + CO2 = 2COCO + 1/2O2 = 2CO21-1-2 以水蒸气为气化剂-水煤气，其主要成分为氢气和一氧化碳。
C + H2O = CO + H2C + 2H2O = CO2 + 2H2CO + H2O = CO2 + H2C + 2H2 = CH41-1-3 间歇式生产半水煤气1-1-3-1固定床煤气发生炉右图为间歇式固定床煤气发生炉燃料层分区示意图。
以天然气为原料的合成氨工艺
以天然气为原料的合成氨工艺天然气，这个大自然的馈赠，不仅可以供暖供燃料，还可以变身为合成氨的原料！是不是听起来就很神奇！合成氨工艺，就是利用天然气中的氮气和氢气，通过一系列反应，合成出氨气。
下面就让我来为你揭开这个神秘的面纱吧！1. 天然气中的氮气和氢气是合成氨的最佳小伙伴。
氮气大概占据天然气的四分之三，而氢气则是剩下的一部分。
所以，这两个小伙伴一旦相遇，就能发生化学反应啦！而这个反应可不是一蹴而就的，是需要一个叫做催化剂的帮手来加快速度的。
就好像是一对行动派的情侣，催化剂就像是搭档一样，相互配合，促进反应进行。
1.1 催化剂，就像一把魔法杖一样，能够让反应变得更加神速。
它既不是消耗品，也不是反应物，而是一个神秘的存在，可以让氮气和氢气之间的化学键得到打破，从而合成出氨气。
在这个过程中，催化剂扮演着至关重要的角色，就好比是情侣之间的红线，让两个人的关系更加紧密。
1.2 当氮气和氢气经过催化剂的帮助，发生了神奇的变化，合成氨气就产生了。
这个过程就像是一场化学魔法表演，让人不禁惊叹大自然的神奇！合成氨气被广泛应用于农业领域，作为化肥的原料，可以帮助作物生长，增加产量。
简直就是大自然送给农民们的一份珍贵礼物。
2. 合成氨的工艺过程看似简单，但其中却蕴含着无限的奥秘。
从天然气中提取氮气和氢气，再经过催化剂的引导，最终合成出氨气，这一切都需要精密的控制和操作。
就好比是做一道菜，需要掌握火候和调味。
2.1 每一个生产合成氨的工厂，都如同一个巨大的烹饪工坊，工人们在其中如同厨师一般，精心烹饪着每一滴氨气的制作过程。
他们需要时刻监控反应的温度、压力和流速，确保反应能够顺利进行。
就好像是烹饪中的火候把握，一不小心就会让菜肴功亏一篑。
2.2 而合成氨工艺中最神奇的地方在于，它能够将天然气中的氮气和氢气充分利用，将看似废弃的资源转化为妙不可言的氨气。
这种工艺不仅可以减少资源的浪费，还可以为农业生产提供更多的支持。
简直就是把“废”变“宝”，让人感慨大自然的鬼斧神工！3. 合成氨工艺，就像是大自然的一场魔术表演，让人目瞪口呆。
合成氨工艺流程图
合成氨工艺流程图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，世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。
? 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。
? 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。
? 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。
o 合成氨工艺流程图1o 合成氨的在线分析检测点序检测点被测组分典型量程备注号A1 半水煤气 O2 0~1% A2 脱硫 H2S、SO2 0~5% A3 中变出口 CO 0~5% A4 低变出口 CO 0~1% A5 脱碳出口 CO2 0~2% A6 再生CO2(入口) O2 0~15% A7 精练气(甲烷化)出口 CO2+CO2 0~50ppm A8 合成塔入口新鲜气 H2 50~80% CH4 0~15% A9 合成循环气 H2 40~70% A10 天然气制氢一段炉 CH4 0~15% A11 天然气制氢二段炉 CH4 0~1% A12 重油制氢汽化炉 CH4 0~10%23。
合成氨工艺
合成氨工艺————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：合成氨工艺流程(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/mol 0298HΔ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。
合成氨工艺造气炉工作原理
合成氨工艺造气炉工作原理
合成氨工艺的造气炉主要包括催化剂床、还原气发生器、燃烧器、加热器和废气烟气处理装置等组成部分。
其工作原理如下：
1. 还原气发生器产生还原气体，通常使用煤、重油、天然气等作为原料，经过加热燃烧反应，产生含有大量CO和H2的混
合气体。
这一步骤的目的是为了提供合成氨所需的还原剂。
2. 合成气中的CO和H2进入催化剂床。
催化剂床通常使用铁
系或镍系催化剂，并在高温和高压条件下进行反应。
CO和
H2经过一系列催化反应，生成含有高浓度氨气的合成气。
3. 合成气进一步通过换热器进行冷却，以控制反应温度，并减少不需要的副产物。
4. 在燃烧器中，还原气体与空气进行混合燃烧，产生高温高压的燃烧气，用于提供炉内所需的热量。
5. 加热器通过将炉内产生的高温烟气与进料气体进行换热，提高工艺热效率。
6. 废气烟气处理装置用于净化炉内产生的废气和烟气，通常通过脱硫、脱氢、除尘等工艺进行气体处理，以降低对环境的污染。
通过以上工艺步骤，合成氨工艺的造气炉可以将原料转化为合成氨的高纯度气体，用于后续的合成氨生产。
合成氨工艺流程
合成氨工艺流程在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2====2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，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。
世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料生产方法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、卡车运合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的合成氨生成成套项目, 规模有4×104 吨/年,6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准.1. 工艺路线：以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:造气-> 半水煤气脱硫-> 压缩机1，2工段-> 变换-> 变换气脱硫->压缩机3段-> 脱硫->压缩机4，5工段-> 铜洗-> 压缩机6段-> 氨合成-> 产品NH3采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下:造气->半水煤气脱硫->压缩机1,2段->变换-> 变换气脱硫-> 压缩机3段->脱碳-> 精脱硫->甲烷化->压缩机4,5,6段->氨合成->产品NH32. 技术指标:(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%）残留物含量（0.2%）3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)(3) 循环水: 100M3(4) 占地: 29,000M24. 主要设备:(1) 造气炉(2) 压缩机(3) 铜洗(4) 合成塔。
化工工艺复习题
化工工艺学复习题一、简答题：1.氧化锌脱硫的工作原理是什么？其脱硫过程如何？原理：氧化锌法可脱除无机硫和有机硫，主要脱除无机硫，使硫含量＜0.1X10-6。
ZnO (s) + C H SH (g )=ZnS (s) + C H OH (g)ZnO (s) + CH SCH (g )=ZnS (s) + C2 H4(g) + H2O (g)CS 2 + 4 H 2=H 2 S + CH 4分脱硫过程：氧化锌脱硫就是H2S气体在固体ZnO上进行反应，生成H,进入气相，ZnS则沉积在ZnO固体表面上。
需要将氧化锌脱硫剂都做成高孔率的小颗粒以增大反应和沉积面积，反应速度主要是内扩散控制。
2.描述由NH3和CO2合成尿素的化学反应过程与相态。
答：目前，工业合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反应合成的，属于有气相存在的液相反应，如下图所示。
反应被认为分两步进行：汽相NII；S CO：，IhO7NH3+ C5-NH虱:口ONH4 一COCNIIJ. । IkO破相』. J \(1)②(4) ⑺⑶上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应，反应程度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵(Ammonium Carbonate,简写AC,甲铵)；第二个脱水生成尿素(Urea,简写Ur)的反应为慢速吸热反应，且为显著可逆反应。
① 尿素生成反应为液相可逆反应，应该具备一定的压力(液化NH3和CO2)和温度(保证反应速度)。
② 未反应原料必须循环利用，循环的NH3和CO2水溶液也必然携带一定量的水。
③合成尿素的原料中有NH3、CO2和H2O,物料配比中采用NH3过量；④合成反应开始，溶液中的CO2以AC形式存在，溶液中存在NH3、AC和H2O；⑤合成反应过程，溶液中存在NH「AC、H2O 和 Urea。
3.合成氨生产过程主要分为哪几个工序？画出以天然气为原料合成氨的框图。
答：合成氨的生产过程主要分为3个工序：造气：制备含氮、氢气的原料气净化：将原料气中的杂质如CO、CO2、$等脱除到ppm级(10-6)压缩和合成：净化后的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、450℃左右以天然气为原料合成氨的框图：4 .以天然气为原料合成氨工艺中，天然气水蒸汽转化制气的主反应和副反应有哪些？抑制 副反应的策略如何?(1)CH + HO =CO + 3H -206.4kJ mol 4 2 2(2)CO + H 2 O =CO 2 + H 2 + 41.2kJ / molCH 4=2 H 2 + C - 74.9kJ .mol -12CO = CO 2 + C +172.4kJ mol -1CO + H 2=H 2O + C +131.36kJ .mol i抑制副反应的策略：(1)生成碳黑。
以天然气合成氨-催化导论作业
以天然气为原料合成氨摘要：合成氨工业诞生于本世纪初，其规模不断向大型化方向发展。
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。
以天然气为原料，天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，在铁猛脱硫剂和氧化锌脱硫剂的作用下，将天然气中的无机硫和有机硫脱除到0.5ppm以下，配入一定量的水蒸气和空气分别在一段转化触煤和一定温度下将甲烷转化为氢气，制取氨合成所需的氢气和氮气。
合成氨反应式如下：N2+3H2=2NH3关键字：合成氨工艺流程天然气原料气1. 概念氨是一种无色气体，有强烈的刺激气味。
极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。
氨对地球上的生物相当重要，它是所有食物和肥料的重要成分。
氨也是所有药物直接或间接的组成。
氨有很广泛的用途，同时它还具有腐蚀性等危险性质。
由于氨有广泛的用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。
由于氨可以提供孤对电子，所以它也是一种路易斯碱。
20世纪初，工业上开发了氰化法和合成氨法生产氨，前者因能耗远大于后者而被淘汰。
目前,世界上的氨,除从焦炉气中回收一些外，绝大部分是在高压，高温和催化剂存在下由氮气和氢气合成制得。
氮气主要来源于空气；氢气主要来源于含氢和一氧化碳的合成气。
由氮气和氢气组成的混合气即为合成氨原料气。
从燃料化工来的原料气含有硫化合物和碳的氧化物，它们对于合成氨的催化剂是有毒物质，在氨合成前要经过净化处理。
德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。
反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。
合成氨反应式如下：N2+3H2=2NH3合成氨的原料可分为固体原料，液体原料和气体原料。
经过不断地发展，合成氨技术趋于成熟，形成了以有特色的工艺流程。
其工艺流程大都分为三步：即原料气制备过程，净化过程以及氨合成过程。
以天然气为原料合成氨工艺.
The production of liquid ammonia, liquid ammonia production capacity of 100000 tons per year, and Compared with the traditional process this process have the characteristics of energy-saving and low consumption. To design a heat exchanger between the waste heat boilers and water coolers, recycling the residual heat in the waste heat boiler gas through the heat exchanger and at the same time as the feed gas preheating. The other also further reduces the synthesis gas for subsequent condensation temperature,favorable for the subsequent condensation and indirect savings in the consumption of heat and cold.
设计参数
年产10万吨合成氨的合成工段工艺设计（以天然气为原料）
产量：10万吨/年，液氨
合成塔入口惰性气体含量：15%
合成塔进口氨浓度：2.5%
合成塔出口氨浓度：13.2%
合成塔操作压力：30MPa
合成氨工艺及节能分析
化肥厂合成氨工艺过程及节能分析
合成氨 Synthesis of Ammonia
小组成员：王涵森、王文亮、张帆、屈卫、吴位峰、刘伟、邢海轮、姚宝玮
一、 概 述
1、合成氨的重要性 氨的合成使人类从自然界制取含氮化合物的最重要方法。氮则
是进一步合成含氮化合物的最重要原料，而含氮化合物在人民生活 中都是必不可少的。1977~1978年，世界含氮化合物产量为4935万吨 氮，1980~1981则达6284万吨。
综合化:一方面是多种化工过程（传动过程、传热过程、传 质过程、化学反应过程）有机地组合；另一方面是为了提 高原料和热量的综合利用。这种综合利用常使生产过程中 出现大量物料回流和热量回流，以及不同产品的联合生产。 上述两种综合化出是其他工业生产很少有的。
技术经济分析和综合利用
评论化工生产的标准和其它工业一样，概括地讲 就是高产、优质、低耗、安全生产。联系化工实际， 也可以概括成：物料和能量的综合利用率，减少生产 费用和有利于环境保护等。
合成氨工艺流程详解
合成氨工艺流程详解
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化肥、塑料、医药等领域。
本文将详细介绍合成氨的工艺流程。
合成氨的工艺流程主要包括加气制氢、氨合成反应和氨的分离纯化三个步骤。
第一步是加气制氢。
制氢是合成氨过程中的关键步骤，常用的方法是通过蒸汽重整法或者煤气制氢法进行。
蒸汽重整法是将天然气或液化石油气与水蒸汽进行催化反应，生成含有一氧化碳和氢气的合成气。
而煤气制氢法则是利用煤炭、石油焦等作为原料，通过燃烧生成一氧化碳和氢气的混合气体。
制氢过程中需要注意控制反应温度和催化剂的选择，以提高氢气的产率和纯度。
第二步是氨合成反应。
氨合成反应是将制得的合成气经过催化剂床层，与氮气进行反应生成氨气。
常用的催化剂有铁、铑、镍等金属催化剂，反应温度一般在350-550℃之间。
反应过程中需要控制压力、温度和空速的条件，以提高氨气的产率和选择性。
第三步是氨的分离纯化。
合成氨中常含有一氧化碳、二氧化碳、甲烷等杂质，需要进行分离和纯化。
常用的方法是通过吸附剂吸附和脱附的方式进行。
吸附剂通常选择活性炭或分子筛等材料，通过控制温度和压力来实现氨的吸附和脱附。
吸附脱附过程中需要周期性地对吸附剂进行再生和活化，以保证吸附效果和氨气的纯度。
合成氨的工艺流程包括加气制氢、氨合成反应和氨的分离纯化三个步骤。
通过合理控制各个步骤的条件和催化剂的选择，可以提高氨气的产率和纯度，满足不同领域的需求。
合成氨工艺的优化和改进，对于提高工业生产效率和减少能源消耗具有重要意义。
希望本文对读者了解合成氨的工艺流程有所帮助。
合成氨工艺流程图
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，世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。
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。
o合成氨工艺流程图
o合成氨的在线分析检测点。
合成氨工艺总结
合成氨发展的三个典型特点：1. 生产规模大型化2。
能量的合理利用。
用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力，基本不用电能3。
高度自动化Chp2。
原料气的制取2。
1 固体燃料气化法氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。
煤气化技术装置的分类：（1）固定床气化（2）流化床气化（3）气流床气化固定床气化:UGI炉，鲁奇（Lurgi)炉和液态排渣的鲁奇炉流化床气化：Winkler气化炉;Lurgi循环流化床气化炉；U—Gas灰团聚流化床气化炉气流床气化：常压气流床粉煤气化即Koppers—Totzek（柯柏斯—托切克，简称K-T）炉；水煤浆加压气化,即Texaco(德士古）炉和Destec（现E-Gas）炉;粉煤加压气化，即SCGP（Shell 煤气化工艺）.固定床间歇制气：采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉.通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气,制得的煤气叫水煤气;空气煤气与水煤气的混合物称为半水煤气。
间歇式制半水煤气流程:a．空气吹风b．上吹制气c．下吹制气d．二次上吹e．空气吹净德士古气化装置包括煤浆制备、气化、灰水处理。
煤浆气化采用德士古水煤浆加压气化的激冷流程.气化工段关键设备气化炉(参见p56图1-2-39）气化炉分上下两部分，上部为燃烧室，燃烧室内安装三层耐火砖用来防止炉壁烧坏;下部为激冷室。
从燃烧室出来的工艺气通过下降管进入激冷室，激冷室上部有激冷环，下部下降管浸入水中，工艺气在水中冷激。
气化炉是德士古装置核心设备.碳洗塔的作用是洗涤从气化炉来的粗煤气，除去粗煤气中的含杂的灰分以及可容水的反应副产物，保证干净、含灰分少的粗煤气送到下一工段进行使用。
碳洗塔下部主要作用是洗涤，碳洗塔合成气入口管线伸入水下，粗煤气进入碳洗塔水下后，经过塔内灰水的洗涤再进入上部；碳洗塔上部有塔盘,采用筛板结构，用来对合成气进行可溶性气体以及灰分进行吸收.碳洗塔是德士古气化装置中,一个非常重要的中间过程装置.从气化炉出来的粗煤气经过碳洗塔的洗涤送到变换岗位，进行变换反应,或者送到火炬管线进行放空，所有这就对碳洗塔液位的稳定要求很高，碳洗塔液位高了,容易将水带到火炬管线中去；碳洗塔液位低，就会影响粗煤气的洗涤效果，会影响到变换炉的运行。
工业合成氨方法和工艺流程
工业合成氨方法和工艺流程在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2====2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，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。
世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。
生产方法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、卡车运合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的合成氨生成成套项目, 规模有4×104 吨/年, 6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准.1. 工艺路线：以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:造气-> 半水煤气脱硫-> 压缩机1，2工段-> 变换-> 变换气脱硫->压缩机3段-> 脱硫->压缩机4，5工段-> 铜洗-> 压缩机6段-> 氨合成-> 产品NH3采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下:造气->半水煤气脱硫->压缩机1,2段->变换-> 变换气脱硫-> 压缩机3段->脱碳-> 精脱硫->甲烷化->压缩机4,5,6段->氨合成->产品NH32. 技术指标:(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%）残留物含量（0.2%）3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)(3) 循环水: 100M3(4) 占地: 29,000M24. 主要设备:(1) 造气炉(2) 压缩机(3) 铜洗(4) 合成塔。
天然气为原料合成氨气的流程
天然气为原料合成氨气的流程一、原料准备。
1. 天然气预处理。
- 首先呢，天然气从气田开采出来后，里面可能会有一些杂质，像硫化物啊，水啊这些东西。
硫化物要是不除掉，会对后面的反应设备有损害，就像小虫子慢慢腐蚀大树一样。
所以要先把天然气通过脱硫装置，把硫化物去除掉。
一般常用的脱硫方法有湿法脱硫和干法脱硫。
- 湿法脱硫呢，就是让天然气和一种能和硫化物反应的液体接触，就像把脏衣服放到有洗衣液的水里洗一样，把硫化物洗出来。
干法脱硫就是让天然气通过一种能吸附硫化物的固体材料，像活性炭吸附异味那样把硫化物吸附掉。
- 除了硫化物，天然气里的水也得除掉。
这就用到脱水装置啦，可以用吸附法，让天然气通过有吸水能力的材料，比如分子筛，分子筛就像一个个小海绵，把水都吸走了。
2. 天然气转化剂准备。
- 为了让天然气能更好地进行后面的反应，我们还需要准备转化剂。
对于以天然气为原料合成氨气，常用的转化剂是镍催化剂。
这个镍催化剂要提前进行活化处理，就像给运动员做热身运动一样，让它在反应的时候能更好地发挥作用。
活化的过程一般是在一定的温度和气体氛围下处理镍催化剂，使它的活性位点暴露出来。
二、天然气的转化反应。
1. 一段转化。
- 经过预处理的天然气就进入到转化炉进行一段转化啦。
在转化炉里，天然气和水蒸气按照一定的比例混合，这个比例很重要哦，一般是1:3到1:4左右。
就像做饭的时候各种调料要按比例放一样。
- 然后在镍催化剂的作用下发生反应，主要反应是甲烷和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，化学方程式是CH_4 + H_2O→ CO+3H_2。
这个反应需要在高温下进行，温度大概在700 - 800℃左右。
转化炉里要不断地提供热量，就像小火炉一直烧着，保证反应持续进行。
2. 二段转化。
- 一段转化后的气体还不能直接用于合成氨气，还需要进一步转化。
一段转化气进入二段转化炉。
- 在二段转化炉里，会通入空气。
这里通入空气是有讲究的，要控制好空气的量。
以天然气为原料的合成氨工艺的主要工序
以天然气为原料的合成氨工艺的主要工序
以天然气为原料的合成氨工艺的主要工序包括：
1. 石脑油蒸馏：将天然气经过脱硫、脱水等预处理后，经过高温和压力的作用，将其转化为石脑油。
2. 石脑油热氧化：将石脑油与空气进行反应，生成一氧化碳和水。
3. 氨合成反应：将一氧化碳和水与氮气在催化剂的作用下进行反应，生成合成氨。
4. 氨分离和净化：将合成氨与其他杂质进行分离，如二氧化碳和甲烷等。
5. 氨压缩：将合成氨进行压缩，提高其密度和储存能力。
6. 氨液化：将压缩后的氨进行冷凝，使其从气体状态转化为液体状态，方便储存和运输。
这些主要工序构成了以天然气为原料的合成氨工艺。
以天然气为原料的合成氨工艺总流程
以天然气为原料的合成氨工艺总流
程
以天然气为原料的合成氨工艺总流程：
① 加氢反应：将天然气加入加氢塔，在高压、高温条件下，由金属催化剂催化，将气体中的氢气和碳氢气体分别和水热分解成氢气和一氧化碳。
② 选择性氢化反应：将上一步得到的一氧化碳和氢气混合，进行选择性氢化反应，将一氧化碳氢化成一氧化氮气体，即氨气。
③ 穿插反应：将氨气再经过穿插反应，使氨气转化为四氧化三氮，并将产物冷却，形成液体氨溶液。
④ 脱水反应：将液体氨经过脱水装置，进行脱水反应，使氨溶液蒸发，最终获得氨气。
⑤ 浓缩反应：将氨气送入浓缩塔，对氨气进行浓缩，最终形成高浓度的液态氨溶液，即合成氨溶液。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设计标准：按照国家相关化工安全生产标准和化工仪器设备设计标准设计
设计原则：本设计的原则是以绿色化工为准则，低耗能、低成本、无污染的原则。
设计的主要内容及特点：
本工段生产液氨，生产能力为10万吨液氨/年，与传统的流程相比较具有节能低耗的特点。在废热锅炉和水冷器之间设计一个热交换器，通过热交换器回收了废热锅炉出来的气体中剩余的热量并同时为原料气进行了预热，另外也进一步降低了合成气的温度，为对后续的冷凝工作有利，间接的节约了消耗的热量和冷量。
（6）冷交换器设备的使用
分离器为外向型旋流板，上部换热器为列管换热器和下部氨分离器，将热气体在进入氨冷器前用冷气体进行冷却换热，以回收冷气体的冷冻量，使入氨冷器的热气体预冷却，从而节省冷冻量，同时分离经氨冷后含氨混和气中的液氨，安徽淮南化工公司发表与《小氮肥》杂志上的有关资料表明，该设备节能降耗显著。
热交换器热量核算32
水冷器热量核算33
氨分离器热量核算34
3氨合成过程中的绿色化学化工35
绿色化学化工的基本概念35
合成氨工段的原子经济性35
合成氨工段的热能综合利用35
合成氨工段的“三废”处理36
4设备选型37
合成塔催化剂层设计37
换热器：42
废热锅炉设备工艺计算43
计算条件43
官内给热系数α计算43
合成塔进口氨浓度：%
合成塔出口氨浓度：%
合成塔操作压力：30MPa
新鲜补充气：N224%；H275%；CH4%；Ar%
精炼气温度：35℃
水冷器出口气体温度：35℃
循环机进出口压差：
年工作日：300d
产品质量规格：氨含量(wt%)>=99%
以天然气为原料
年产10万吨合成氨厂合成工段的工艺设计
设计说明书
主要设备选型汇总表55
5合成氨合成车间的安全生产57
合成氨车间的职业危害57
安全措施58
合成氨工序重大事故危险与防范59
蒸汽锅炉的重大事故危险与防范59
容器爆炸60
灼烫60
起重伤害60
参考文献62
致谢63
设计参数
年产10万吨合成氨的合成工段工艺设计（以天然气为原料）
产量：10万吨/年，液氨
合成塔入口惰性气体含量：15%
液氨贮槽物料计算13
合成系统物料计算14
进出合成塔物料计算15
进出水冷器物料计算16
进出氨分离器物料计算16
冷交换器物料计算17
氨冷器物料计算：18
冷交换器物料衡算20
液氨贮槽物料计算21
物料计算结果汇总21
热量核算22
交换器热量核算22
氨冷器热量核算25
循环机热量核算27
合成塔热量核算28
废热锅炉热量核算31
关键词：合成氨；物料衡算；热量核算；工艺设计
Using natural gas as raw material with annual output of 100000 tons of synthetic ammonia plant of the section in process design
（7）三废治理及环境保护
①放空气弛放气送膜提氢回收系统，先用氨洗涤塔回收几乎全部氨，制成浓氨水，再回收大部分氨送入高压机压缩后制氨既可以避免氨气进入大气，与放空气作燃料相比又更合理经济。②其他废水废渣集中处理达到国家排放标准后排放。
（8）生产制度：
每年操作日300天，三班连续操作。
（9）结论
本设计主要是对于合成氨的工艺流程的设计；其中包括合成氨各主要工段设备的物料衡算和热量核算包括：合成塔的物料衡算和热量衡算、氨冷器的物料衡算及热量核算、冷交换器的物料衡算和热量核算等；合成氨各主要设备的工艺计算和选型；合成氨车间的安全因素及防范措施；工艺流程、车间中设备布置图以及氨合成塔、废热锅炉、水冷器三个主要设备的CAD图纸。
（3）采用“二进二出”合成流程
全部冷气经合成塔的外围环隙后进入热交换器，可使合成塔塔体各点温度分布均匀，出口气体保持较低温度，确保合成塔长期安全稳定运行，与循环机来的冷气直接进入热交换器相比，使热交换器出口温度增大。进入水冷的气体温度降低意味着合成余热回收率高和水冷器的负荷低。
（4）水冷器和氨冷器的设置
管内给热系数αi计算45
总传热系数K 计算46
平均传热温差Δtm计算46
传热面积46
水冷器设备工艺计算:47
计算条件47
管内给热系数的计算47
管外给热系数48
传热温差49
传热总系数K49
传热面积49
冷交换器设备工艺计算49
计算条件49
管内给热系数的计算50
管外给热系数52
总传热系数55
传热面积核算55
水冷后直接进行分离液氨然后再进行冷交，水冷有利于降低后续氨冷的负荷，边冷却边分离液氨，即提高了液氨的分离效果，又避免了气液两相流的存在，通过设置氨冷器的冷凝充分解决了低压下，水冷后很少有氨冷凝下来的矛盾，达到了进一步冷却，保证合成塔入口氨含量的要求。
（5）新鲜气及放空点位置设置
新鲜气的补充设置在冷交换气的二次入口，以便减少系统阻力，并通过氨冷器进一步洗脱微量二氧化碳和一氧化碳及氨基甲酸等杂质，有利于保护触媒、防止管道和设备堵塞。放空点设置在冷交换器和氨分离器之间，氨分后有效气体浓度较低，惰性气体含量较高，有利于降低新鲜气单耗。
1引言1
氨的性质1
氨的用途2
合成氨的发展历史2
氨气的发现2
合成氨的发现及其发展2
国外合成氨工业发展3
国内合成氨工业发展3
国内合成氨工业的发展趋势4
合成氨工段设计主要参数计算的主要内容5
2工艺计算6
生产流程简述6
原始条件6
物料衡算8
合成塔物料衡算8
氨分离器气液平衡计算9
冷交换器气、液平衡计算11
液氨贮槽气、液平衡计算11
现将具体的设计内容介绍如下：
（1）循环机位置
本工段循环机设置在氨分离系统后，合成塔之前，从而充分利用循环机压缩功，提高进合成塔温度，减少冷量消耗，降低氨冷器负荷，同时提高进塔压力，提高合成率，而进循环机的氨冷量较低，避免了塔后循环机流程容易带液氨而导致循环机泄漏。
（2）反应热回收的方式及利用
热量的回收主要集中在合成塔处，这里涉及到废热锅炉的热量回收利用和合成塔塔外换热器如何科学设置的问题，废热锅炉的配置实际上是如何提高反应热的回收率和获得高品位热的问题，本次设计选择的是塔后换热器及后置锅炉的工艺路线，设置塔后换热器使废热锅炉出口气体与合成塔二进气体换热，充分提高合成塔二进温度，相应提高了合成塔二出温度，进废热锅炉的气体温度为365度，副产兆帕的中压蒸汽，充分提高回收热量品位。