合成氨文献综述

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合成氨催化剂研究综述

合成氨催化剂研究综述

产 过 程 中 的 能源 消耗 。 才 高。 现 阶 段 我 国在 合 成 氨 催 化 剂 工 业 方 面 的 主 要 研 究 方 向 包 1 . 4 铁锰催化剂 。这种催 化剂 主要是将锰离子用于修饰工
业 Al l 0 . 3 催 化剂 ,能够在 2 . 1 MP a以及 3 0 0 度高温 下表现 出比 原催化剂更高的活性 。通过这一点研究 ,为低温高活性合成氨 催化剂的研究奠定 了基础 。 2钌基催化剂研究 钌基催化剂也是负载型催化剂 的一种 ,与传 统催化及制各 方式存在较大 的差异性 ,主 要是通过浸渍法,将助剂与钌 的混 合物 负载 到载体 中,然 后通过 一系列的条件 ,最后还原和转化 为 高活性组分 。在 制备过程 中,载体不同 ,制备过程 以及钌基 催化 剂的活性等也呈现 出不 同的特点 。世界上关于钌基催化剂 制备载体的相关研究报道有很多 ,上个世纪三十年代相 关报道 中 ,报道 了钌基催化 剂活性 比铁 要低 ; 而在 上世纪七 十年代 , 相关学者研究发现 ,如果将金属钾作为钌基促进 剂,并且载体 选用活性炭 ,能够 大大提 升钌基 催化 剂的活性 。而德国鲁尔大 学 中一项研 究表明 ,一种金 属钌、金属 钡 以及氧化 镁催化剂 , 活性远远 高于钌基 催化剂 以及传 统的合成氨催化剂 。 在最近的十几年中 ,我 国国 内也对钌基合成氨催化剂进行 了大量的科研研究 ,并取得 了显著的成果 ,其 中碳纳米管 、活 性炭等合成氨催化剂的稳定性 、活性等 以及接近或领先 于世 界
化肥等的重要原料 。在合成氨生产过程 中,如何开发低温 高活 属钾 以及金属钡双助剂 的石 墨化 钌基催化剂实验开始 ,并建立 性的催化剂 ,有效 的降低合成氨过程 的反应温度 ,提 高氨单程 了钌基催化剂示 范性产业 工程。 转化率 以及平衡转化率 ,是合成氨 工业生产 中理想的 目标 。铁 然而工业合成 的过程 中,助剂 以及钌会与活性炭 发生 一定 基催化剂 以及钌基催化剂 的发 明,花 费了科研 工作者大量 的心 的化学反应 , 如 甲烷化反应等 , 对钌基 催化剂造 成较大的影响 , 血 ,有效 的提升 了合成氨 的效 率,增强了合成氨的稳定性 。并 影响合成氨工 业生产。为 了能够提高合成氨制备 的稳 定性,近 且 随着我 国科研 水平 的提 升,合成氨催化 剂 的种类 越来越 多, 年来相关领域 的人员对钌基催化剂 中加入高稳 定性氧 化物 做 了 工艺越来越先进 ,对我 国化工 工业 发展做出 了巨大的贡献 。 详细 的工作 。另外,影响钌基催化剂产业化 的因素还 包括其工 1铁基催化 剂研 究 业成本 ,价格低廉的钌基催化剂也 是现 阶段 国 内主要 的研 究方 1 . 1 传统熔铁型催化剂 ,这种 催化 剂主要成分为磁铁 ,然 向 之 一 。 后 加 入 Mg O、C a O、K 2 O、Al O 、B a O等 不 同的助 剂 ,形成 3我 国对 合成氨催化剂的研究现状 分析 不同型号与功效的催化剂 [ 1 】 。陈林深等人通过 F e ¨ ( c ) 0. F e 我 国是现 阶段 世界 上氨 生产 量最大 的国家 ,每年对 合成 混合离子 以及氨 水,利用沉淀 的方式 ,制成 F e O ( F e , O )结 氨催化剂 的需求量高 达 3 0 k t 以上,但我 国合成氨单耗 量过大 , 晶体,以此作 为催化剂 ,大大提 升了合成氨过程 C O 的转化率 , 明显高于 国际平均水平 。 提升转化率到 9 7 %。这种方法不仅简单 ,同时还 有有 效的利用 我 国已经逐步建立成 了亚铁基熔铁剂催化剂体系 ,有七种 废催 化剂 中的 F e 离子 ,同时能够在 沉淀阶段 ,将一些有 用 的 型号 的含铬 的催化剂 ,主要是方便操作 ,有 效的降低 了合成氨 铁离子渗入 到尖 晶石结构 ,提 高了催化 剂的稳定性,增强 了催 操作的温度 ,在 一些 中小型合成氨 的设备装 置中 已经 大量 的推 广使用 。 化 效果 。 1 . 2铁 . 钴型催化剂 。 这种催化剂是王文祥等人 , 通 过母体 : 中石化 集 团名 下一 个催 化剂 生 产厂 家生 产 的 A1 1 0 . 1 . H、 1 . 1 型合 成氨催化剂 ,在投入 使用后 ,取得 了 良好 的应用效 F e ( c o ) 载体 : 活性炭制备的负载型催化剂 。这种催化剂 Al 能够在 4 0 0 度 以上温度 以及 1 5 MP a 压强下具有较 高的活性 ,然 果 ,为催化 剂生产厂创造 了巨大 的经济 效益,是我 国现阶段使 用 最长时间的催化剂产 品之一 [ 4 ] 。 而这种催化剂在常压 以及低温情况下活性几乎为 0 【 2 】 。 1 . 3 亚铁 型催化剂。F e O 具有 亚稳定性 、养护型 以及 非整 中 国 自行 设 计 和 建 造 的 上 海 吴 泾 化 工 厂 也 是 年 产 3 O 万 吨 比性等特地看 ,在常温下的歧化反应 以及氧化反应速度 极慢 ; 氮 肥的大型化肥厂 。这些化肥 厂 以天然气 、石油 、炼 油气 等为 从动 力学角度 来说 ,F e 1 . XO基催化剂 具有稳定 性特 点,其母 原料,生产 中能量损耗低 、产 量高 ,技术和设备都很 先进。在 体有一种 晶体 结构和仅有 一种 铁氧化物组成,其高活性需要有 合成氨催化剂研 究方面还 需要借鉴化工 、石化等 生产 的有效经 定的限制条件 ,也就是在 维氏体 单独 在催化剂中时,其活性 验 ,不断 的提升合成氨催 化剂产量与工艺技术 ,降低 催化剂生

合成氨综述

合成氨综述

氨是一种重要的化工产品,主要用于化学肥料的生产。

合成氨生产经过多年的发展,现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。

合成氨的生产主要分为:原料气的制取;原料气的净化与合成。

粗原料气中常含有大量的C,由于CO是合成氨催化剂的毒物,所以必须进行净化处理,通常,先经过CO变换反应,使其转化为易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。

因此,CO变换既是原料气的净化过程,又是原料气造气的继续。

最后,少量的CO用液氨洗涤法,或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。

变换工段是指CO与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。

在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。

目前,变换工段主要采用中变串低变的工艺流程,这是从80年代中期发展起来的。

所谓中变串低变流程,就是在B107等Fe-Cr系催化剂之后串入Co-Mo 系宽温变换催化剂。

在中变串低变流程中,由于宽变催化剂的串入,操作条件发生了较大的变化。

一方面入炉的蒸汽比有了较大幅度的降低;另一方面变换气中的CO含量也大幅度降低。

由于中变后串了宽变催化剂,使操作系统的操作弹性大大增加,使变换系统便于操作,也大幅度降低了能耗。

工艺原理:一氧化碳变换反应式为:CO+H2O=CO2+H2+Q (1-1)CO+H2 = C+H2O (1-2)其中反应(1)是主反应,反应(2)是副反应,为了控制反应向生成目的产物的方向进行,工业上采用对式反应(1—1)具有良好选择性催化剂,进而抑制其它副反应的发生。

一氧化碳与水蒸气的反应是一个可逆的放热反应,反应热是温度的函数。

变换过程中还包括下列反应式:H 2+O2=H2O+Q中变气中HO/CO可达15以上,不必再添加蒸汽即可满足低温变换的要求。

2工艺流程确定目前的变化工艺有:中温变换,中串低,全低及中低低4种工艺。

本设计参考四川省自贡市鸿鹤化工厂的生产工艺,选用中串低工艺。

转化气从转化炉进入废热锅炉,在废热锅炉中变换气从920℃降到330℃,在废热锅炉出口加入水蒸汽使汽气比达到3到5之间,以后再进入中变炉将转换气中一氧化碳含量降到3%以下。

合成氨综述

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合成氨综述一、序言众所周知,自然界能够合成氨,不过这只是极少量的,由于世界工业化和全球人口的增长,所以这远远不能满足社会发展的需求。

由此合成氨工业本世纪初诞生了,其规模也不断向大型化方向发展。

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。

合成氨反应式如下:N2+3H2≈2NH3合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟,形成了一大批各有特色的工艺流程,但都是由三个基本部分组成,即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

氨是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位。

除氨水可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都是以氨为原料的。

合成氨是大宗化工产品之一,世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有百分之八十氨用来生产化学肥料,百分之二十为其它化工产品的原料。

因此,随着当今社会发展需求,合成氨在这一个世纪以来取得了快速发展,于此同时,合成氨还将在未来的发展中扮演着更加重要的角色。

二、合成氨简介合成氨工业中,虽然合成气制备的原料和方法、合成气的净化、合成塔的设计等因素不同,合成氨的生产工艺流程也不相同,但是具有一些相同步骤。

由于主要有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等作为生产原料,因此,氨的合成主要有以下三种方法。

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。

文献综述

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文献综述摘要本设计年产30万吨合成氨脱碳工段的设计,采用碳酸丙烯酯法来脱除合成气中的二氧化碳,并对吸收液进行再生。

脱除原料气中的二氧化碳,在合成氨生产中意义重大,而且回收的二氧化碳可以用来合成其他化工产品。

关键词:合成氨、碳酸丙烯酯、填料塔设计1.选题意义氨在工业上主要用来制造炸药和各种纤维及塑料。

从氨可以制得硝酸,进而在制造硝酸铵、硝化甘油、硝基纤维素等。

在化纤和塑料工业中,则以氨、硝酸尿素等作为氮源,生产己二氨、人造丝等产品。

农业在国民经济中起着举足轻重的作用,而农业的发展离不开化肥。

氮肥是农业生产中需求量最大的化肥之一,合成氨则是氮肥的主要来源,因而合成氨工业在国民经济中占有及其重要的地位。

然而无论是固体燃料还是以烃类为原料制得的原料气经一氧化碳变换后都含有15%~40%的二氧化碳,它不仅会使氨合成催化剂中毒,而且给清除少量一氧化碳的过程带来困难。

此外,二氧化碳又是制造尿素、碳酸氢氨、纯碱的原料。

因此二氧化碳的脱除在合成氨中十分必要。

碳酸丙烯酯具有溶粘度小、解热低、、蒸汽压低、无毒、化学性质稳定、无腐蚀和流程操作简单等优点。

该工艺二氧化碳的回收率较高,能源消耗耗低,而且在现有的脱碳方法中,由于它能同时脱除二氧化碳、硫化氢及有机硫化物,再加上再生无需热能,能耗较低等优势,此法在国外合成氨和制氢工业上已得到广泛应用。

[2]2.国内外研究现状我国合成氨工业始于20世纪30年代,进过多年的努力,我国的合成氨工业得到了很大的发展,建国以来合成氨工业发展十分迅速,从六十年代末、七十年代初至今,我国陆续引进了三十多套现代化大型合成氨装置,已形成我国特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小规模并存的合成氨生产格局,目前我国合成氨产能和产量已跃居世界前列。

国内目前使用的脱碳方法主要由两种,即化学吸收法和物理吸收法。

化学的分压较低。

净化度要求高的条件,此方法吸收溶剂需要吸收法适用于CO2的分压较高,处理量大的外部供热,热能消耗较高。

合成氨文献综述

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攀枝花学院Panzhihua University本科毕业设计(论文)文献综述院(系):生物与化学工程学院专业:化学工程与工艺班级: 2007级化工(2)班学生姓名:陈有源学号: 2007109010062011 年 3 月 13 日本科生毕业设计(论文)文献综述评价表文献综述:合成氨工业综述1.氨的性质合成氨的化学名称为氨,氮含量为82.3%。

氨是一种无色具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭气的无色气体,比空气轻,相对密度0.596,熔点-77.7℃,沸点-33.4℃。

标准状况下,1米3气氨重0.771公斤;1米3液氨重638.6公斤。

极易溶于水,常温(20℃)常压下,一体积的水能溶解600个体积的氨; 标准状况下,一体积水能溶解1300体积的氨的水溶液称为氨水,呈强碱性。

因此,用水喷淋处理跑氨事故,能收到较好的效果【1】。

氨与酸或酸酐可以直接作用,生成各种铵盐;氨与二氧化碳作用可生成氨基甲铵,脱水成尿素;在铂催化剂存在的条件下,氨与氧作用生成一氧化氮,一氧化氮继续氧化并与水作用,便能得到硝酸。

氨在高温下(800℃以上)分解成氮和氢;氨具有易燃易爆和有毒的性质。

氨的自燃点为630℃,氨在氧中易燃烧,燃烧时生成蓝色火焰。

氨与空气或氧按一定比例混合后,遇明火能引起爆炸。

常温下氨在空气中的爆炸范围为15.5~28%,在氧气中为13.5~82%。

液氨或干燥的气氨,对大部分物质没有腐蚀性,但在有水的条件下,对铜、银、锌等有腐蚀作用【2】。

2.合成氨工艺2.1依据合成条件—压力的不同的几种合成方法氨的合成是合成氨生产的最后一道工序,其任务是将经过精制的氢氮混合气在催化剂的作用下多快好省地合成为氨。

对于合成系统来说,液体氨即是它的产品。

20世纪初先后实现了电弧法、氰化法和直接合成法生产合成氨的工业方法。

工业上合成氨的各种工艺流程一般以压力的高低来分类【2】。

(1)高压法操作压力70~100MPa,温度为550~650℃,这种方法的主要优点是氨合成效率高,混合气中的氨易被分离。

7.第八章合成氨综述

7.第八章合成氨综述

(二)天然气为原料生产原料气 (三)油渣制合成气
(四)原料气的净化
(一)焦碳为原料生产原料气
1、固体燃料气化的基本概念
什么是固体燃料气化? 进行气化的设备叫什么? 固体燃料气化的产物是什么?
所谓固体燃料气化,就是指用氧或含氧 气化剂对其热加工,使碳转化变为可燃性 气体的过程。
通常所用的气化剂有空气、富氧空气、水 蒸气或空气—水蒸气混合物等 进行气化的设备叫煤气发生炉,简称煤气炉。
改良ADA法
脱硫塔中的反应 : Na2CO3 H 2 S NaHS NaHCO3 2 NaHS 4 NaVO3 H 2O Na2V4O9 4 NaOH 2S Na2V4O9 2 ADA(氧化态) 2 NaOH H 2O 4 NaVO3 2 ADA(还原态) 再生塔的反应 : 2 ADA(还原态) O2 2 ADA(氧化态) H 2O
(一)焦碳为原料生产原料气
1、固体燃料气化的基本概念
各种工业煤气的组成
CO H 2O CO2 H 2
由CO变换反应可知,1体积CO可变换为1体积H2 所以煤气中的CO和H2均为合成氨的有效成分 合成氨要求原料气中(H2+CO)/N2=3.1~3.2 故半水煤气是适宜于生产氨的原料气 二、原料气的制备与净化
(三)油渣制原料气
2、油渣部分氧化工艺流程
1-预热罐;2-供料泵;3-气化炉;4-文丘里洗涤器;5-碳黑洗涤器 二、原料气的制备与净化
(三)油渣制原料气
3、油渣部分氧化反应器
急泠式气化炉 示意图
二、原料气的制备与净化
(四)原料气的净化
1、原料气的脱硫
原料气中的硫化物以什么形态存在? 脱除的方法有哪些? 典型的脱硫工艺又如何?

合成氨论文

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论文写作与指导姓名:学号:专业班级:指导老师:合成氨合成工艺的现状The present status of synthetic ammonia processWang西北民族大学化工学院,甘肃兰州 730124Northwest university for nationalities institute of chemical, lanzhou, gansu ,730124 摘要:合成氨是重要的化工原料, 在国民经济中占有重要地位,本文在文献调研的基础上综述了合成氨设备、催化剂、合成氨工艺三方面的现状和未来发展趋势。

在设备方面,通过对冷管型合成塔和绝热型合成塔新技术的综述和两种设备的对比,阐述了国内外合成氨设备的不同之处,及国内外合成氨设备的优劣,提出了国内合成氨设备的发展建议。

合成氨工艺方面,通过转化、变换、脱碳、合成四方面综合阐述了目前合成氨工艺技术的现状和发展趋势,介绍了近年来国内外合成氨工艺的新技术和工艺流程方面的新进展。

关键词:合成氨;新工艺;合成塔Abstract:Ammonia is one of the most important chemical production,It has an important station in national economy. This article has summarized the ammonia synthesis by ammonia equipment, catalyze, and technology to describe the actuality and the future which based the literature disquisition. For the equipment through the difference of the cold tube compose tower and insulate compose tower, we can know which is better and it can also give some advice of the development for our country equipment.For the technology, through the transform, commutation, decarburization and compose which tell the technology at present and development in future .introduce the new technology and the new development in technology flow.Key words: ammonia synthesis; new technology; catalyst; reactor1 、合成氨的历史过去制氢是在水煤气发生炉中加水蒸汽使其焦炭气化,氮则以空气形式通入,使氢氮维持正确比例。

合成氨毕业设计论文

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合成氨毕业设计论文【篇一:毕业论文合成氨】目录前言 (2)第一章总论 (3)1.1生产方法论述 (4)1.2氨合成催化剂的使用 (5)第二章氨合成工艺 (5)2.1氨合成工艺流程叙述 (5)2.2主要设备特点 (6)2.2.1氨合成塔(r1801) (7)第三章冷冻工艺流程说明 (8)3.1冷冻工艺流程叙述及简图 (9)第四章自动控制 (10)4.1控制原则 (10)4.2 仪表选型 (10)第五章安全技术与节能 (11)5.1 生产性质及消防措施 (11)5.1.1生产性质 (11)5.1.2消防措施 (11)5.2节能措施 (12)参考文献 (13)致谢 (14)前言在常温常压下,氨是有强烈刺激臭味的无色气体,氨有毒,且易燃易爆,空气中含氨0.5%,在很短时间内即能使人窒息而死,含氨0.2%,在几秒钟内灼烧皮肤起泡,含氨0.07%,即会损伤眼睛。

氨的燃点150℃,在空气中的爆炸范围为16%~25%(体积)。

在标准状态下氨的密度0.771克/升,沸点-33.35℃,熔点(三相点)-77.75℃,气态氨加热到132.4℃以上时,在任何压力下都不会变成液态,此温度称为氨的临界温度。

氨极易溶于水,在常温常压下1升水约可溶解700升氨,氨溶于水时放出大量的热氨易与许多物质发生反应,例如:在催化剂的作用下能与氧反应生成no与co2反应生成氨基甲酸铵,然后脱水生成尿素。

4nh3?5o2?4no?6h2o2nh3?co2?nh4coonh2 (氨基甲酸铵)nh4coonh2?co(nh2)2?h2o氨还可与一些无机酸(如硫酸、硝酸、磷酸)反应,生成硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵等。

除了化肥工业以外,氨在工业上主要用来制造炸药和化学纤维及塑料。

氨还可以用作制冷剂,在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属,在医药工业中用做生产磺胺类药物、维生素、蛋氨酸和其他氨基酸等。

氨是在1754年由普利斯特里(priestly)加热氯化铵与石灰而制得。

_文献综述

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文献综述毕业论文名称:年产25万吨合成氨精制工段工艺设计院系:化学系专业年级:应用化学专业2007级本科姓名:指导教师:前言氨是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位,特别是对农业生产有重要意义。

除液氨可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都是以氨为原料的。

同时,氨也广泛用于化学纤维和塑料等工业中,亦常用作制冷剂。

世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有80%的氨用来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。

合成氨生产源于20世纪初德国等人的研究。

1912年在德国建成了日产30t的合成氨工厂。

我国合成氨生产始于20世纪30年代,新中国成立后,化肥工业得到迅速发展,70年代后,随着石油天然气工业的迅速发展和农业发展的需要,相继从外国引进大型合成氨装置,现在已形成大中小合成氨厂相结合的工艺布局。

从技术上讲,我国合成氨工业已迈进了世界先进行列,生产操作高度自动化,生产规模大型化,热能综合利用合理,技术经济指标先进。

在原料方面,已从单一煤炭发展到煤粉、天然气、轻油、重油多种原料。

我国自行研究和制造的各种催化剂,已具备良好的性能。

随着工业的发展,我国的合成氨将有更大的发展。

1 合成氨概述1.1 氨的性质1.1.1 氨的物理性质氨为无色气体,具特有的强烈刺激性气味。

密度0.771g/L(标准状况),比空气轻。

沸点-33.35℃,高于同族氢化物PH3、AsH3,易液化。

熔点-77.7℃。

液氨密度0.7253g/cm3,气化热大,达23.35kJ/mol,是常用的致冷剂。

极易溶于水,20℃时1体积水能溶解702体积NH3。

充满NH3的烧瓶做喷泉实验后得到的稀氨水约为0.045mol/L。

用水吸收NH3时要用“倒放漏斗”装置以防倒吸。

液氨是极性分子,似水,可发生电离。

也能溶解一些无机盐如NH4NO3、AgI。

空气中允许NH3最高含量规定为0.02mg/L,若达0.5%则强烈刺激粘膜,引起眼睛和呼吸器官的症状。

合成氨研究报告

合成氨研究报告

合成氨研究报告
合成氨是一种重要的化学品,广泛应用于农业、化工、医药等领域。

本报告主要介绍了合成氨的生产方法、工艺流程、催化剂选择、反应条件等方面的研究进展。

合成氨的生产方法包括加热压缩空气和甲烷反应、催化氢气和氮气反应,以及氮气和氢气经过电弧放电等多种方法。

其中,催化氢气和氮气反应是目前最为常用的方法。

在催化剂的选择方面,铁、铑、铂、钼等金属催化剂都被广泛应用于合成氨的催化反应中。

其中,铁催化剂是最为经济和环保的选择。

在反应条件的优化方面,反应温度、压力、氢气和氮气的比例等因素都对反应效率和产物质量有着重要的影响。

目前,一些新型反应器和反应控制技术正在被研发和应用,以提高合成氨生产的效率和质量。

总体来说,合成氨的研究和生产技术已经相当成熟,但仍然存在一些挑战和机遇。

未来,随着能源和环保的重要性日益凸显,合成氨的研究和生产将进一步向着高效、环保和可持续的方向发展。

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合成氨国内外综述

合成氨国内外综述

合成氨国内外综述第一篇:合成氨国内外综述二、设计项目的国内外研究综述及及设计项目的背景、意义和应用前景1、国内研究概况和发展趋势我国的氮肥工业自20世纪50年代以来,不断发展壮大,目前合成氨产量已跃居世界第一位,现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨的技术,形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。

我国合成氨在与国际接轨后,具备与国际合成氨产品竞争的能力,今后发展重点是调整原料和产品结构,其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期,改善经济性”的基本目标,进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发,进一步改善经济性。

(1)国内天然气蒸汽转化工艺国内就天然气蒸汽转化制氨工艺而言,其发展主要是以节能、降耗、扩产、缩小装置尺寸、降低投资费用以及延长运转周期等为目标进行工艺改进。

例如:将传统流程转化炉的热效率从原有的85%提高到90%~92%,烟气排出温度降至120~125 ℃,增加燃烧空气预热器等;提高一段炉操作压力,由原来的2.8MPa提高到4.0~4.8MPa;转化炉管采用新型材料25Cr235Ni2Nb2Ti,使管壁厚度降低,并使管壁中因温度梯度造成的热应力降低至接近内部压力的水平;增加二段炉燃烧空气量,提高燃烧空气温度至610~630 ℃,采用性能更好的二段燃烧器。

而在转化催化剂方面,主要是围绕不同原料和不同工艺开发新型转化催化剂,并且还要保证开发的新催化剂在适合于不同原料和工艺的前提下,提高催化剂的活性、抗压强度、抗碳性和抗毒性等。

(2)国内天然气脱硫工艺在我国,天然气脱硫是比较成熟的技术,其脱硫方法也很多。

大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法,干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广,而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。

干法脱硫技术最早应用于煤气脱硫。

合成氨文献综述

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第一章文献综述1.1国内外合成氨的发展技术1.1.1国外合成氨工业发展状况20世纪初,法国的一位化学家勒夏特列以平衡移动为基础进行研究,并且通过进行理论计算,认为在高压下由氮气和氢气可以直接化合生成氨,勒夏特列通过实验来进行验证,但是在实验过程中发生了爆炸。

他没有去调查爆炸事故发生的原因,只是觉得这个实验有危险,就这样放弃了合成氨的研究工作,导致了就此宣告结束。

失败的原因后来查明是由于实验所用的混合气体中含有氧气,因为氢气和氧气混合在一定的比例就会发生爆炸。

不久后,德国化学家能斯特通过理论计算,认为使用氮气和氢气作为原料来合成氨反应不可能进行。

这个结论使得人工合成氨研究又遭到了严重的打击。

后来才发现是因为在计算时能斯特误用了一个热力学数据,所以才导致了得到错误的结论。

需然合成氨研究进过了多次失败,但是还是哈伯知难而上,对合成氨研究进行了全面系统的研究和实验,在1908年7月,终于在600℃、200个大气压的条件下用氮气和氢气合成了氨,需然产率仅有2%,但是这个结果对于合成氨研究来说,是非常重要的突破。

合成氨产量在化学工业生产中占有非常大的比重。

1950年左右,天然气作为新的能源被成功开发,天然气从此作为制氨的原料开始广泛应用。

到了20世纪60年代末,而用焦炭、煤作为原料来合成氨的部分国家都先后停止了,改为使用天然气、重油等为原料,这也使得天然气作为原料的比重不断上升。

20世纪80年代,世界合成氨产量为125Mt氨,但由于原料供应不足、市场需求的提高,合成氨使用量远远合成氨量远远要高得多。

近年,苏联、中国、美国、印度等十国的合成氨产量最高,占世界总产量的50%以上。

合成氨主要用来生产化肥,非化肥用氨(主要是高分子化工、炸药工业等),统称工业用氨。

目前,合成氨每年的总消费量(以N计)大约为78.2Mt,工业用氨量约为10Mt,约占总量的12%。

合成氨的原料主要有天然气、石脑油、重质油和煤等。

20世纪80年代,世界以天然气制氨的比例约占71%,苏联为92.2%、美国为96%、荷兰为100%;而我国仍以煤、焦炭为主要原料制氨,天然气的使用率仅占到了20%。

化学合成氨历史

化学合成氨历史

人类合成氨的研究二十世纪初最惊心动魄的化学反应莫过于合成氨的反应,当时合成氨反应对人类的震撼力不亚于现在的“超导材料”。

在十九世纪以前,农业上所需的氮肥主要来源于粪类、天然硝石等有限的物质。

随着农业和军工生产的发展,迫切需要建立生产氮的化合物的工业。

如何将空气中的氮气转化为氮的化合物,是当时人类面对的一大难题。

利用氮气和氢气为原料实现合成氨,从第一次试验室的研制到工业化生产,大约经历了150年的时间。

人类最终之所以能获得合成氨,不光是因为当时有社会生产的迫切需求,更因为有许多前辈科学家在氨其合成研究中积累了许多经验和教训。

以下为:时间顺序合成氨简史1774年化学家普利斯德里重作了化学家哈尔斯(Hales,S.1677-1761)于1727 年进行的试验:用氯化铵与石灰的混合物进行反应,终于制得了碱空气(氨),并研究了它的性质。

还发现它可以分解为两种气体:氢气和氮气,证实了氨是氮和氢的化合物。

随着农业的发展和军工生产的需要,社会迫切要求研究能不能把空气中大量的氮气固定下来作为氮肥和炸药的原料,这种社会需求促使社会开展以氮和氢为原料合成氨的研究。

1795年希尔德布兰德就曾试图在常压下合成氨,后来其他人也曾试过高达50大气压的条件下进行,但都由于反应过慢而失败。

1847年,德国发生农业危机,柏林爆发了抢夺粮食的“土豆革命”,引起政府对粮食生产的重视,开展土壤和土壤肥料问题的研究。

著名化学家李比希在分析各种植物的汁液时,发现其中都含有氨,同时发现雨水中也有氨。

他判断植物是通过吸收氨来获得含氮养料的。

指明了开辟新的氮肥源的重要性。

1847年,德国发生农业危机,柏林爆发了抢夺粮食的“土豆革命”,引起政府对粮食生产的重视,开展土壤和土壤肥料问题的研究。

著名化学家李比希在分析各种植物的汁液时,发现其中都含有氨,同时发现雨水中也有氨。

他判断植物是通过吸收氨来获得含氮养料的。

指明了开辟新的氮肥源的重要性。

1850年至1900年期间,人们对化学平衡原理的研究取得了较大的突破,从而认识到,氮气和氢气合成氨的反应是可逆的,增大压强有利用向生成氨的方向进行,升高温度将利于合成氨的方向进行,但温度过低又会使反应速率过小,而催化剂又是影响合成氨反应速率的一个重要因素,从而为合成氨的反应提供了理论基础。

科研论文(合成氨工艺综述)

科研论文(合成氨工艺综述)

科研训练论文(文献综述)(题目:合成氨工艺综述学生姓名:学号:学院:化工学院班级:二〇一四年三月合成氨工艺综述摘要:本文总结了全国合成氨的主要生产方法,从工艺选择、合成氨原料来源、原料及组成、工艺流程,以及合成氨当今的技术结构进行了重点的分析介绍。

关键词:合成氨;工艺技术;原料;流程合成氨是由氮和氢在高温高压下并在催化剂的作用下合成的,世界上除少量从焦炉气中回收外,工业上绝大多数合成氨是由合成法制得。

生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重油、煤炭等等。

其合成的工艺技术也有多种,其中以天然气蒸汽转化法和水煤浆气化法制取合成气最为常见。

一合成氨原料及组成(一)气态烃原料合成氨的气态原料主要包括天然气、油田气、炼厂气和焦炉气等等,其中天然气的主要组份为:90%以上的甲烷和少量氮气、氢气。

焦炉气的主要成分是:50%多的氢气和25%的甲烷,还有一些其他碳氢化合物。

炼厂干气的主要成分是:气体碳氢化合物为主,以及氮气和氧气,还有一氧化碳和二氧化氮。

(二)液态烃原料合成氨的液态烃原料有:重油、渣油。

其不同厂的渣油成分有些细微的差别,但其主要成分碳含量86%以上,氢含量基本在11%以上还有一些别的物质。

(三)固态原料固态原料主要是煤,有有烟煤、无烟煤、褐煤等等。

物质不同其燃烧值也不同,无烟煤热值最高,烟煤其次。

这也就说明无烟煤的碳含量最高,为89%-98%。

二合成氨工艺技术(一)以天然气为原料制造合成氨工艺技术以天然气为原料制造合成氨的生产过程采用的是蒸汽转化法和加氧催化法,其中以蒸汽转化法为主。

主要流程是天然气和蒸汽在一段转化炉中在催化剂的作用下将天然气中的烷烃转化为以氢气和一氧化碳为主的合成气。

合成气在经过二段转化炉,同时在加入空气,这样一方面使得残余的甲烷进一步燃烧,另一方面配入合成氨所需要的氮气,使得原料气中的氢氮比达到3:1;从二段转化炉出来的转化气中含有一定的一氧化碳,在经过变换工段把一氧化碳变化成二氧化碳,由于二氧化碳对合成氨是无用且有害的气体,会使得合成氨的催化剂中毒,所以必须进行脱除,分别进入低温甲醇洗和液氮洗;脱碳后的气体经过压缩机送往合成塔进行氨的合成。

合成氨综述

合成氨综述

合成氨综述一、概述德国化学家哈伯,从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。

于1908年申请专利,即“循环法”,在此基础上,他继续研究,于1909年改进了合成,氨的含量达到6%以上。

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟,形成了一大批各有特色的工艺流程,但都是由三个基本部分组成,即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

氨的合成,必须制备合成氨的氢、氮原料气。

氮可取之于空气或将空气液化分离而制得,氮气或使空气通过燃料层汽化将产生CO或CO2转化为原料气。

氢气一般常用含有烃类的各种燃料制取,亦通过焦碳,无烟煤,重油等为原料与水作用的方法制取。

由于我国煤储量丰富,所以以煤为原料制氨在我国工业生产中广泛使用。

合成氨的过程一般可分为三个步骤:1 原料气制取:即利用一些物质制备出含有氢、氮一定比例的原料气。

2 原料气净化:任何制气方法所得的粗原料气,除含有氢和氮外,还含有硫化氢、有机硫、一氧化碳、二氧化碳和少量氧,这些物质对氨合成催化剂均有害,需进行脱除,直至百万分之几的数量级为止。

在间歇式煤气炉制气流程中,脱硫置于变换之前,以保护变换催化剂的活性。

3 合成:将合格的氢氮混合气体压缩到高压,在催化剂作用下合成氨气。

二、粗原料气的制取1、气态烃类蒸汽转化法烃类蒸气转化系将烃类与蒸汽的混合物流经管式炉管内催化剂床层,管外加燃料供热,使管内大部分烃类转化为H2、CO和CO2。

然后将此高温(850~860℃)气体送入二段炉。

此处送入合成氨原料气所需的加N2空气,以便转化气氧化并升温至1000℃左右,使CH4的残余含量降至约0.3%,从而制得合格的原料气。

天然气的主要成分为CH4,以天然气为原料的蒸汽转化反应为:(1)一段转化反应422CH +H O g CO+3H →()222CO+H O g CO +H →()(2)二段转化反应催化剂床层顶部空间燃烧反应:2222H +O 2H O(g)→ 22CO+O 2CO →催化剂床层中进行甲烷转化和变换反应:422CH +H O g CO+3H →()222CO+H O g CO +H →()镍催化剂是目前工业上常用的催化剂。

合成氨

合成氨

合成氨生产技术综述一.合成氨生产技术的发展过程及生产技术现状1.传统型蒸汽转化制氨工艺阶段从20世纪20年代世界第一套合成氨装置投产,到20世纪60年代中期,合成氨工业在欧洲、美国、日本等国家和地区已发展到了相当高的水平。

美国Kellogg公司首先开发出以天然气为原料、日产1 000 t的大型合成氨技术,其装置在美国投产后每吨氨能耗达到了42.o GJ的先进水平。

Keuogg传统合成氨工艺首次在合成氨装置中应用了离心式压缩机,并将装置中工艺系统与动力系统有机结合起来,实现了装置的单系列大型化(无并行装置)和系统能量自我平衡(即无能量输入),是传统型制氨工艺的最显著特征,成为合成氨工艺的“经典之作”。

之后英国ICI、德国uhde、丹麦T0psoe、德国Br肌n公司等合成氨技术专利商也相继开发出与KeⅡogg工艺水平相当、各具特色的工艺技术,其中Topsoe、ICI公司在以轻油为原料的制氨技术方面处于世界领先地位。

这是合成氨工业历史上第一次技术变革和飞跃。

2.低能耗制氨工艺阶段2.1低能耗制氨工艺具有代表性的低能耗制氨工艺有4种:Kellogg公司的KREP工艺、Braun公司的低能耗深冷净化工艺、uHDE—ICI—AMv工艺、Topsoe工艺。

与上述4种代表性低能耗工艺同期开发成功的工艺还包括:①以换热式转化工艺为核心的IcI公司LCA工艺、俄罗斯GIAP公司的Tandem工艺、Kel.1099公司的KRES工艺、Uhde公司的CAR工艺;②基于“一段蒸汽转化+等温变换+PSA”制氢工艺单元和“低温制氮”工艺单元,再加上高效氨合成工艺单元等成熟技术结合而成的德国Linde公司IAC工艺;③以“钌基催化剂”为核心的Kellogg公司的KAPP工艺。

低能耗制氨工艺技术主要以节能降耗为目的,立足于改进和发展工艺单元技术,其主要技术进展包括:①温和转化。

一段转化炉采用低水碳比、低出口温度、较高的出口cH4含量操作,将负荷转移至二段转化炉;同时二段转化炉引入过量空气,以提高转化系统能力。

氨合成催化剂综述

氨合成催化剂综述

总结
低耗能的优点,引起了人们的广泛关注,但这些 技术还很不成熟,要想大规模的工业化还需要深 入研究。但是我们相信随着新技术的不断地发展, 新材料的不断涌现,生物质技术的研发,高性能的 合成氨催化剂必将制备出来。随着机械制造工艺 的发展与工艺流程的进一步完善,氨合成工艺也 相应地不断有所改善。相信氨合成工艺将有一个 美好的明天。
含稀土元素 的合成氨催化剂 在大型化肥厂的 使用还不多,在 中型化肥厂的使 用占11.4%。
铁锰催化剂
• 用Mn2+离子浸渍修饰工业A110-3催化剂,在 300℃,2.1MPa条件下,其活性比原工业A110-3 催化剂提高了17.4%,这为研制低温高活性氨合 成催化剂提供了一些有效信息
02
PART TWO
纳米氧化铜
CuO是合成氨变换工序低变 催化剂的活性组分。 有学者以硝酸铜和碳酸 钠为原料,用沉淀法制备出了 5-9nm的CuO微粒。
纳米NiO
NiO是合成氨工业中烃类蒸气转化制气工和热 法精炼甲烷化工序催化剂的活性组分。
纳米氧化锌
ZnO是合成氨工业中烃类蒸气转 化脱硫工序和低变(防护)工序催化 剂的活性组分。
自1991年以来,许多学者相继 以锌盐为原料,用各种方法制备出 了粒径8-100 nm的ZnO微粒成都汇 丰化工厂、江苏常泰化工集团等企 业还投入了一定规模的生产。
当前,合成氨工业多采用铁基催化剂,但催 化剂存在使用条件苛刻(需高温、高压)、活性 较低、耗能高,单程转化率低、危害环境等缺点。 而新型催化剂如钌基催化剂、铝土基催化剂、纳 米型催化剂、金属氮化物催化剂等,具有高活性、
纳米催化剂
目前合成氨纳米催化剂主要有: 1.纳米四氧化三铁 2.纳米三氧化二铁 3.纳米氧化铜 4.3O4是合成氨工业中合成工序催化剂的 性组分,现有许多学者对纳米Fe3O4的制备进 了研究。

合成氨文献综述

合成氨文献综述

第一章文献综述1.1合成氨的发展技术1900年,法国化学家勒夏特列在研究平衡移动的基础上通过理论计算,认为氮气和氢气在高压下可以直接化合生成氨,接着,他用实验来验证,但在实验过程中发生了爆炸。

他没有调查事故发生的原因,而是觉得这个实验有危险,于是放弃了这项研究工作,他的合成氨实验就这样夭折了。

后来才查明实验失败的原因,是他所用混合气体中含有氧气,在实验过程中氢气和氧气发生了爆炸的反应。

稍后,德国化学家能斯特通过理论计算,认为合成氨是不能进行的。

因此人工合成氨的研究又惨遭厄运。

后来才发现,他在计算时误用一个热力学数据,以致得到错误的结论。

在合成氨研究屡屡受挫的情况下,哈伯知难而进,对合成氨进行全面系统的研究和实验,终于在1908年7月在实验室用氮气和氢气在600℃、200个大气压下合成氨,产率仅有2%,却也是一项重大突破。

当哈伯的工艺流程展示之后,立即引起了早有用战争吞并欧洲称霸世界野心的德国军政要员的高度重视,为了利用哈伯,德国皇帝也屈尊下驾请哈伯出任德国威廉研究所所长之职。

而恶魔需要正好迎合了哈伯想成百万富翁的贪婪心理。

从1911年到1913年短短的两年内,哈伯不仅提高了合成氨的产率,而且合成了1000吨液氨,并且用它制造出3500吨烈性炸药TNT。

到1913年的第一次世界大战时,哈伯已为德国建成了无数个大大小小的合成氨工厂,为侵略者制造了数百万吨炸药,因而导致并蔓延了这场殃祸全球的世界大战。

这就是第一次世界大战德国为什么能够坚持这么久的不解之谜谜底。

当事实真相大白于天下时,哈伯爱到了世界各国科学家的猛烈抨击,尤其当他获得1918年诺贝尔化学奖时,更激起世界人民的愤怒。

人工合成氨实验的成功令人欢欣鼓舞,它对工业、农业生产和国际科技的重大意义是不言而喻的,但对三位杰出的科学家而言则是黑色的“水门事件”。

1949年前,全国仅在南京、大连有两家合成氨厂,在上海有一个以水电解法制氢为原料的小型合成氨车间,年生产能力共为46kt氨。

化学工业生产中中合成氨工艺综述

化学工业生产中中合成氨工艺综述

化学工业生产中中合成氨工艺综述发布时间:2021-06-03T08:25:39.712Z 来源:《中国科技人才》2021年第9期作者:刘天鹏[导读] 1900年法国化学家勒夏特列在平衡移动基础上理论计算,认为氮气和氢气可以在高压条件下直接合成氨气,但是实验过程发生爆炸,放弃了这个合成研究工作。

黑龙江昊华化工有限公司黑龙江齐齐哈尔 161000摘要:合成氨工业是基础化工行业的重要组成部分,有十分广泛的用途。

是生产硫酸铵,硝酸铵,碳酸氢铵,氯化铵,尿素等化学肥料主要原料.也是生产生产硝酸染料,炸药,医药,有机合成,塑料,合成纤维,石油化工等工业产品的重要原料,合成氨在国民经济中占据十分重要的地位。

关键词:化工工艺;合成氨工艺1.合成氨的历史发展1900年法国化学家勒夏特列在平衡移动基础上理论计算,认为氮气和氢气可以在高压条件下直接合成氨气,但是实验过程发生爆炸,放弃了这个合成研究工作。

德国化学家哈伯知难而进,经过了全面的研究和实验,在1908年在实验室用氮气和氢气在600°C,200?个大气压的条件下合成氨,产率只有8%。

这个是合成氨工业的重大突破。

哈伯于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。

经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟,形成了一大批各有特色的工艺流程,但都是由三个基本部分组成,即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程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根据哈伯的工艺流程,德国当时最大的化工企业--一巴登苯胺和纯碱制造公司,组织了以化工专家波施为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施。

工程师们改进了哈伯所使用的催化剂,两年间,他们进行了多达6500次试验,测试了2500种?不同的配方,最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。

6.文献综述改.

6.文献综述改.

文献综述( 2010届题目:年产15万吨合成氨车间的工艺及合成氨塔的设计学院: 化学与材料工程学院专业: 化学工程与工艺班级: 06 化工姓名: 徐亚琴学号: 0611401131指导老师: 唐天地完成日期: 2010年5月31 日【前言】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。

随着科学技术的发展,对氨的需要量日益增长,近30年来合成氨工业发展很快。

目前,全国有规模以上基础化肥生产企业近1000家,其中,氮肥厂约500家,合成氨年生产能力30万吨以上的大型企业有26家,合成氨年生产能力10万吨以上的中型企业也有100多家,其他还有800多家小氮肥厂也生产合成氨,而其产量约占氮肥总量的60%。

但我国合成氨工业还不够发达,比外国的氮肥企业还有些距离。

合成氨工业的发展趋势:①原料路线的变化方向。

煤的储量约为石油、天然气总和的10倍,自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。

②节能和降耗。

合成氨成本中能源费用占较大比重,合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上,主要方向是研制性能更好的催化剂、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。

③与其他产品联合生产。

合成氨生产中副产大量的二氧化碳,不仅可用于冷冻、饮料、灭火,也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。

如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品,则可以简化流程、减少能耗、降低成本。

合成氨工业是氮肥工业的基础,也是一些工业部门的重要原料,它的迅速发展促进了一系列科学技术和化学合成工业的发展,随着科学技术的发展,合成氨工业在国民经济中的作用必将日益显著。

【主题】1国内外合成氨工艺简介1.1各种生产方法与特点合成氨的生产主要包括三个步骤:第一步是造气,即制备含有氢、氮的原料气;第二步是净化,不论选择什么原料,用什么方法造气,都必须对原料气进行净化处理,以除去氢、氮以外的杂质;第三步是压缩和合成,将纯净的氢、氮混合压缩到高压,在铁催化剂与高温条件下合成为氨[2] 。

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攀枝花学院Panzhihua University本科毕业设计(论文)文献综述院(系):生物与化学工程学院专业:化学工程与工艺班级: 2007级化工(2)班学生姓名:陈有源学号: ************2011 年 3 月 13 日本科生毕业设计(论文)文献综述评价表文献综述:合成氨工业综述1.氨的性质合成氨的化学名称为氨,氮含量为82.3%。

氨是一种无色具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭气的无色气体,比空气轻,相对密度0.596,熔点-77.7℃,沸点-33.4℃。

标准状况下,1米3气氨重0.771公斤;1米3液氨重638.6公斤。

极易溶于水,常温(20℃)常压下,一体积的水能溶解600个体积的氨; 标准状况下,一体积水能溶解1300体积的氨的水溶液称为氨水,呈强碱性。

因此,用水喷淋处理跑氨事故,能收到较好的效果【1】。

氨与酸或酸酐可以直接作用,生成各种铵盐;氨与二氧化碳作用可生成氨基甲铵,脱水成尿素;在铂催化剂存在的条件下,氨与氧作用生成一氧化氮,一氧化氮继续氧化并与水作用,便能得到硝酸。

氨在高温下(800℃以上)分解成氮和氢;氨具有易燃易爆和有毒的性质。

氨的自燃点为630℃,氨在氧中易燃烧,燃烧时生成蓝色火焰。

氨与空气或氧按一定比例混合后,遇明火能引起爆炸。

常温下氨在空气中的爆炸范围为15.5~28%,在氧气中为13.5~82%。

液氨或干燥的气氨,对大部分物质没有腐蚀性,但在有水的条件下,对铜、银、锌等有腐蚀作用【2】。

2.合成氨工艺2.1依据合成条件—压力的不同的几种合成方法氨的合成是合成氨生产的最后一道工序,其任务是将经过精制的氢氮混合气在催化剂的作用下多快好省地合成为氨。

对于合成系统来说,液体氨即是它的产品。

20世纪初先后实现了电弧法、氰化法和直接合成法生产合成氨的工业方法。

工业上合成氨的各种工艺流程一般以压力的高低来分类【2】。

(1)高压法操作压力70~100MPa,温度为550~650℃,这种方法的主要优点是氨合成效率高,混合气中的氨易被分离。

故流程、设备都比较紧凑。

但因为合成效率高,放出的热量多,催化剂温度高,易过热而失去活性,所以催化剂的使用寿命较短。

又因为是高温高压操作,对设备制造、材质要求都较高,投资费用大。

目前工业上很少采用此法生产。

(2)中压法操作压力为20~60MPa,温度450~550℃,其优缺点介于高压法与低压法之间,目前此法技术比较成熟,经济性比较好。

因为合成压力的确定,不外乎从设备投资和压缩功耗这两方面来考虑。

从动力消耗看,合成系统的功耗占全厂总功耗的比重最大。

但功耗决不但取决于压力一项,还要看其它工艺指标和流程的布置情况。

总的来看,在15~30Pa的范围内,功耗的差别是不大的,因此世界上采用此法的很多。

(3)低压法操作压力10MPa左右,温度400~450℃。

由于操作压力和温度都比较低,故对设备要求低,容易管理,且催化剂的活性较高,这是此法的优点。

但此法所用催化剂对毒物很敏感,易中毒,使用寿命短,因此对原料气的精制纯度要求严格。

又因操作压力低,氨的合成效率低,分离较困难,流程复杂。

实际工业生产上此法已不采用了。

2.2合成氨生产工艺流程工业上由于制造粗原料气的方法与气体净化方法的不同,而导致生产合成氨的工艺流程也不尽相同。

现将我国目前以煤、天然气和重油为原料,生产合成氨的常用流程介绍如下。

(1)以煤为原料生产合成氨的工艺流程我国以煤为原料的中型合成氨厂多数采用20世纪60年代开发的三催化剂净化流程,即采用脱硫、变换及甲醇化三种催化剂来净化气体,以代替传统的铜氨液洗涤工艺。

以煤为原料的小型氨厂则采用碳化工艺,用浓氨水吸收二氧化碳,得到碳酸氢铵产品,将脱碳过程与产品生产过程结合起来。

以无烟煤为原料的中型合成氨厂,将粒度为25~100mm的无烟煤(或焦炭)加到固定床煤气发生炉中,交替地向炉内通入空气和蒸汽,气化所产生的半水煤气经燃烧室,废热锅炉回收热量后,送到气柜储存,半水煤气经电除尘器除去其中固体小颗粒后,通过风机送到半水煤气脱硫塔中,用栲胶(或其他脱硫剂)脱硫,以除去气体中硫化氢;依次进入原料气压缩机的前三段,加压到1.9~2.0MPa,然后气体进入饱和塔,用热水使气体变成饱和水蒸汽,经热交换器被由变换炉来的变换气加热后,进入变换炉,用蒸汽使气体中一氧化碳变换成氢气,变换后的气体返回换热器与半水煤气换热后,再经热水塔使气体冷却,进入变换气脱硫塔用栲胶溶液脱硫,以脱除变换时有机硫转化而成的硫化氢。

此后,气体进入原料气压缩机的后两段,加压到12~13MPa,依次进入铜洗塔和碱洗塔中,使气体中的CO和CO的含量降至20×10-6以下。

净化后的氢氮混合气进入原料气2压缩机最后一段,压缩到30~32MPa,进入油分离器,在此与循环气压缩机来的循环气混合并除去其中油雾后,进入冷凝塔和氨冷器的管内,再进入冷凝塔上部的管间3.国内外合成氨工业发展状况和发展趋势3.1国外合成氨工业发展状况和发展趋势3.1.1 国外合成氨工业发展状况合成氨是化学工业中产量很大的化工产品。

20世纪50年代,由于北美成功开发了天然气资源,从此天然气作为制氨的原料开始盛行。

到了20世纪60年代末,国外主要产氨国都已先后停止用焦炭、煤为原料,取而代之的是以天然气、重油等为原料,天然气所占的比重不断上升。

1982年,世界合成氨的生产能力为125Mt氨,但因原料供应、市场需求的变化,合成氨的产量远比生产能力要低。

近年,合成氨产量以苏联、中国、美国、印度等十国最高,占世界总产量的一半以上。

合成氨主要消费部门为化肥工业,用于其他领域的(主要是高分子化工、火炸药工业等)非化肥用氨,统称为工业用氨。

目前,合成氨年总消费量(以N计)约为78.2Mt,其中工业用氨量约为10Mt,约占总氨消费量的12%。

合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等。

1981年,世界以天然气制氨的比例约占71%,苏联为92.2%、美国为96%、荷兰为100%;中国仍以煤、焦炭为主要原料制氨,天然气制氨仅占20%。

70年代原油涨价后,一些采用石脑油为原料的合成氨老厂改用天然气,新建厂绝大部分采用天然气作原料。

生产合成氨的方法主要区别在原料气的制造,其中最广泛采用的为蒸汽转化法和部分氧化法【3】。

3.1.2 国外合成氨工业发展趋势从世界燃料储量来看,煤的储量约为石油、天然气总和的10倍,自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。

合成氨成本中能源费用占较大比重,合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上,主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。

现在已提出以天然气为原料的节能型合成氨新流程多种,每吨液氨的设计能耗可降低到约29.3GJ。

合成氨生产中副产大量的二氧化碳,不仅可用于冷冻、饮料、灭火,也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。

如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品,则可以简化流程、减少能耗、降低成本。

中国开发的用氨水脱除二氧化碳直接制碳酸氢铵新工艺,以及中国、意大利等国开发的变换气气提法联合生产尿素工艺,都有明显的优点。

3.2国内合成氨工业发展状况和发展趋势3.2.1国内合成氨工业发展状况建国前,国内的合成氨工业基础非常薄弱,规模小,厂家少,并且技术落后。

建国后,合成氨工业发展很快,产量也不断增加。

中国的合成氨工业是在20世纪30年代开始的,当时仅在南京和大连两地建有规模不大的两个合成氨工厂,此外在上海还有一个电解水制氢生产合成氨的小型车间,全国年产量不到1万吨。

建国以来,基于农业的迫切需要,我国的合成氨工业得到了快速发展。

在原料方面,由单一的焦炭发展到煤、天然气、焦炉气、石油炼厂气、轻油和重油等多种原料制氢。

研制并生产多种合成氨工艺所需的催化剂,在品种、产量和质量上都能满足工业生产的要求,一些品种的质量已达到国际先进水平;我国已完成大型合成氨厂的设计及关键设备的制造。

具有因地制宜特点的我国小型合成氨工业,经过多年的改进,工艺日趋完善,能耗也有明显降低。

经过50多年的努力,我国已拥有多种原料、不同流程的大、中、小型合成氨工厂550余个。

在技术力量方面,我国已拥有一支能从事合成氨生产的科研、设计、制造和施工的高素质技术队伍。

在生产能力方面,1980年中国合成氨产量为1498万吨,到1990年上升至2129万吨,仅次于前苏联名列世界第二。

1994年中国氨产量达到2442万吨,2005年中国氨产量为4596万吨,2006年中国合成氨产量为4937.9万吨,2007年中国合成氨产量已超过5000万吨,从1994年后中国合成氨产量位列世界第一。

2006年8月国务院下发了《关于加强节能工作的决定》,要求将“十一五”节能目标逐级分解,落实责任,重点行业主要产品能耗总体要达到或接近本世纪初国际先进水品。

为了落实“十一五”节能目标,国家发改委还制定发布了《千家企业节能行动实施方案》,千家企业是指钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺织、造纸等九个重点耗能行业规模以上独立核算企业,其中有16.4%的是氮肥企业【4】。

3.2.2 国内合成氨工业的发展趋势合成氨工业的迅速发展促进了一系列科学技术和近代化学合成工业的发展。

随着科学技术的进步和生产能力的不断发展,合成氨工业在国民经济中的基础作用必将日益显著。

展望21世纪,合成氨装置将继续朝着大型化、集中化、自动化、低能耗与环境友好型方向发展,并形成具有一定规模的生产中心,单系列合成氨装置的能力将从1000~1350t/d提高至1500~2000t/d【4】。

合成氨生产包括三个主要步骤。

第一步是制造含氮和氢的原料气;第二步是将原料气进行净化处理,以除去各种杂质和有毒成分,从而获得纯净的氮氢混合气体;第三步是氨的合成。

目前工业上采用的原料气主要分为三种:固体原料(焦炭、无烟煤、褐煤等)、液体原料(重油、原油、轻油等)、气体原料(天然气、油田气、焦炉气、炼厂气等)【5】。

21世纪,由于能源危机、清洁环保因素的制约,而且近年来提倡的低碳生活,根据合成氨技术发展的情况分析, 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变,其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性”的基本目标, 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。

在这种大环境下,最理想的原料气就是天然气,也是下一阶段合成氨的清洁技术方面发展的重点。

过去被合成氨工业认为没有太多困难的环境保护问题,由于对污染控制变得日益严格,一些认为已经解决的问题,现在又得重新加以评价。

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