煤为原料的合成氨工艺流程简图
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。
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介一合成氨工艺简介中小型氮肥厂是以煤为要紧原料，采纳固定层间歇气化法制造合成氨原料气。
从原料气的制备、净化到氨的合成，通过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。
工艺流程简图如下所示：该装置要紧的操纵回路有：（1）洗涤塔液位；（2）洗涤气流量；（3）合成塔触媒温度；（4）中置锅炉液位；（5）中置锅炉压力；（6）冷凝塔液位；（7）分离器液位；（8）蒸发器液位。
其中触媒温度操纵可采纳全系数法自适应操纵，其他回路采纳PID操纵。
二要紧操纵方案（一）造气工段操纵工艺简介：固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料，周期循环操作，在每一循环时刻里具体分为五个时期；(1)吹风时期约37s；(2)上吹时期约3 9s；(3)下吹时期约56s；(4)二上吹时期约12s；(5)吹净时期约6s.l、吹风时期现在期是为了提升炉温为制气作预备的。
这一时期时刻的长短决定炉温的高低，时刻过长，炉温过高；时刻过短，炉温偏低同时都阻碍发气量，炉温要紧由这一时期操纵。
般工艺要求现在期的操作时刻约为整个循环周期的18％左右。
2、上吹加氮制气时期在现在期是将水蒸汽和空气同时加入。
空气的加入增加了气体中的氮气含量，是调剂H2/N2的要紧手段。
然而为了保证造气炉的安全该段时刻最多不超过整个循环周期的26％。
3、上吹制气时期该时期与上吹加氯制气总时刻为整个循环的32％，随着上吹制气的进行下部炉温逐步下降，为了保证炉况和提升发气量，在现在期蒸汽的流量最好能得以操纵。
4、下吹制气时期为了充分地利用炉顶部高温、提升发气量，下吹制气也是专门重要的一个时期。
这段时刻约占整个循环的40％左右。
5、二次上吹时期为了确保生产安全，造气炉再度进行吹风升温之前，须把下吹制气时留在炉底及下部管道中的半水煤气吹净以防不测，故进行第二次上映。
这段时刻约占7％左右。
6、吹净时期这段时刻要紧是回收上行煤气管线及设备内的半水煤气。
约占整个循环的3％。
工业合成氨装置生产工艺流程与失效模式及检验关注要点
工业合成氨装置生产工艺流程与失效模式及检验关注要点发布时间：2021-11-07T10:23:56.349Z 来源：《中国科技信息》2021年10月下30期作者：韩世勋[导读] 氨是重要的化工产品之一，用途广泛。
在农业方面，以氨为主要原料可以生产各种氮素化肥，如尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等，作为各种含氮复合肥料。
液氨本身就是一种高效氮素肥料。
可以直接施用。
目前世界上氨产量的85％～90％用于生产各种氮肥。
合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。
合成氨工业的迅速发展，也促进了高压催化、特殊金属材料、固体燃料气化、低温等科学技术的发展。
同时，尿素和甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是在合成氨工业的基础上发展起来的。
所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门。
甘肃省特种设备检验检测研究院韩世勋甘肃兰州 730050摘要：氨是重要的化工产品之一，用途广泛。
在农业方面，以氨为主要原料可以生产各种氮素化肥，如尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等，作为各种含氮复合肥料。
液氨本身就是一种高效氮素肥料。
可以直接施用。
目前世界上氨产量的85％～90％用于生产各种氮肥。
合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。
合成氨工业的迅速发展，也促进了高压催化、特殊金属材料、固体燃料气化、低温等科学技术的发展。
同时，尿素和甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是在合成氨工业的基础上发展起来的。
所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门。
关键词：合成氨；生产工艺流程；失效模式；检验。
1 典型生产工艺流程由于原料和净化方法的不同，生产合成氨的工艺流程不相同。
但其合成的过程一般包括三个基本步骤：造气、净化、压缩合成。
这三个基本步骤中净化在整个合成氨生产过程中起着合成气制备和氨合成两者之间的联络和纽带关系。
煤化工合成氨生产工艺流程
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在煤化工合成氨生产开始之前，需做好充分的准备工作。
煤制合成氨合成全流程
煤制合成氨合成全流程氨可是个很重要的东西呢，在很多地方都能用到。
那煤制合成氨这个流程啊，就像是一场奇妙的化学之旅。
一、原料准备。
煤可是这个流程里的大主角啦。
咱们得先把煤好好处理一下。
这煤啊，有各种各样的，不是拿来就能用的哦。
要先把煤进行气化，这就像是给煤来个大变身。
把煤弄成煤气，这里面主要有一氧化碳、氢气之类的气体。
这个过程就像是给煤做个魔法，让它从固体变成气体，方便后面的操作。
这煤气里面还会有一些杂质呢，像什么硫化物之类的，这些杂质可不好，得把它们去掉。
就像给煤气洗个澡，让它变得干干净净的，这样才不会影响后面合成氨的质量。
二、合成气的调整。
经过前面的步骤得到的煤气还不能直接用来合成氨哦。
咱们要调整一下它的组成。
要把一氧化碳和水反应，变成二氧化碳和氢气。
这个反应可有趣啦，就像把两种东西重新组合一下。
然后呢，再把二氧化碳给除掉。
这二氧化碳在合成氨里是个多余的家伙，得把它弄走。
这时候得到的气体就比较适合用来合成氨啦，主要就是氢气和氮气的混合气体，这个混合气体就叫做合成气。
三、氨的合成。
现在到了最关键的氨合成步骤啦。
合成气要在高温、高压还有催化剂的作用下才能变成氨。
这个高温高压的环境就像是给合成气一个特殊的训练场地，在这个场地里，再加上催化剂这个小助手，氢气和氮气就开始拉手啦，它们结合在一起就变成了氨。
这个过程就像一场神奇的聚会，氢气和氮气在特定的条件下凑到一起，然后就变成了咱们想要的氨。
不过这个反应也不是一下子就完成的，需要一定的时间，就像做饭一样，火候到了，菜才能做好。
四、产品的分离和精制。
合成出来的氨可不是孤零零的在那，它还和其他的气体混在一起呢。
咱们得把氨从混合气体里分离出来。
这就像从一群小伙伴里把氨这个小朋友找出来一样。
可以用冷却的方法，氨比较容易液化，一冷却就变成液体了，就可以和其他气体分开啦。
但是这个时候的氨可能还不是特别纯，还需要再精制一下，把里面残留的一点点杂质去掉，这样得到的氨就很纯净啦，可以去发挥它各种各样的作用啦。
合成氨工艺简介
摘要煤气化法是我国合成氨的主要制气方法，也是未来更替天然气和石油资源所必将采用的制气方法。
即利用无烟煤、蒸汽和空气在碳发生炉内生产合成氨所需要的气体，俗称半水煤气。
在已制得的半水煤气中，除了含有按合成工艺所需要的氮气和氢气外，还含有许多杂质和有害气体。
由于这些杂质和有害气体很容易使合成触媒中毒而降低触媒效能。
为保护触媒，延长其使用寿命，保证合成氨生产的正常进行，半水煤气中的杂质和有害气体必须在合成之前得以及时清除，这就需要对混合气体进行净化处理，并且要求连续性作业，以达到化学反应稳定进行，从而构成了合成氨工艺流程错综复杂和连续性强的生产特点。
一合成氨的生产方法简介氨的合成，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四个步骤：1．造气：即制备出含有氮一定比例的原料气。
2．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．精炼：原料气的最终精炼包括清除微量一氧化碳、二氧化碳、氧、甲烷和过量氮，以确保氨合成催化剂活性和氨合成过程的经济运行。
4．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。
二合成氨反应的基本原理1. 造气：合成氨的原料——氢氮可以用下列两种方法取得（1）以焦碳与空气、水蒸气作用（2）将空气分离制取氮，由焦炉气分离制氢采用煤焦固定床间歇式汽化法。
反应方程如下：C+H2O=CO +H2 (1)CO+O2=CO2(2)2．脱硫：无论以固体煤作原料还是以天然气、石油为原料制备氢氮原料气都含有一定成分的硫元素，无机硫主要含有硫化氢；有机硫主要含有二硫化碳、硫化氧碳等等。
合成氨生产工艺简介
合成氨生产工艺简介目前国内生产合成氨的工艺大同小异，忽略各自的设备差异和工艺上的微小不同，我们可以将氨的生产过程，粗略的讲可分成一下几步：造气；脱硫；变换；变换后脱硫；铜洗；氨合成几个步骤，如下是此类流程的一个极简示意图：图1合成氨的极简化流程1造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。
所制的半水煤气（主要成分为CO 和H 2，另有其他杂质气体）进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。
造气工段脱硫工段变换工段煤块 水蒸汽CO, N 2, H 2 H 2S 等其他杂质 CO, N 2, H 2变换气脱硫工段CO 2, N 2, H 2H 2S 等其他杂质 甲醇合成工段少量CO, CO 2, N 2, H 2精炼工段N 2, H 2 极少量CO X 等其他杂质 氨合成工段N 2, H 2冷冻工段NH 3 液氨图2 造气工艺流程示意图2脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。
气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。
脱硫液再生后循环使用。
图3 脱硫工艺流程图3变换工段气体从脱硫工艺中处理过后，已不含H2S等有毒气体。
变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。
经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。
说明：合成气的中的CO（一氧化碳）经蒸汽转换成CO2（二氧化碳）与H2，转换后气体称为“变换气”。
以煤为原料合成氨工艺流程
以煤为原料合成氨工艺流程
《以煤为原料合成氨工艺流程》
合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于制造化肥、合成塑料和其他化工产品。
传统上，合成氨是通过对空气和天然气进行催化反应而得到的，但是这些原料资源的有限性以及能源消耗等问题促使科学家们转向寻找其他合成氨的方法。
以煤作为原料合成氨的工艺流程就是其中之一。
这种工艺流程利用煤炭中的碳和氢元素，通过一系列复杂的化学反应制得合成氨。
以下是合成氨工艺流程的概述：
首先，煤炭经过气化反应，将煤炭转化为一种气体混合物，包括一氧化碳、氢气和其他气体。
然后，这种气体混合物经过水气转化反应，将一氧化碳和水反应生成一氧化碳和氢气。
接着，这些气体再经过一系列反应步骤，包括变换反应和氨合成反应，逐步转化为合成氨。
整个工艺流程中涉及到多种催化剂和反应条件的控制，以保证反应的高效性和选择性。
此外，工艺流程中涉及到的一些中间产物和废气也需要进行有效的回收和处理，以减少对环境的影响。
以煤为原料合成氨的工艺流程具有一些优势，比如煤炭资源丰富、分布广泛，可以减少对天然气等其他资源的依赖，同时也可以降低能源成本。
然而，由于工艺流程较为复杂，催化剂的耗损和废气的处理等问题仍然需要进一步的研究和改进。
总的来说，以煤为原料合成氨的工艺流程为合成氨的生产提供了另一条新的途径，虽然还存在着一些挑战，但是随着科技的进步和工艺的改进，相信这种工艺流程将会在未来发挥越来越重要的作用。
合成氨工艺流程图
概述氮肥生产是高能耗的工业，其生产成本主要取决于系统的能耗，系统能耗除了与采用的工艺流程有关外，在很大程度上取决于系统控制的算法及稳定性，因此，化肥生产过程的控制系统对整个生产成本具有关键意义。
氮肥生产系统是由一个个相对独立的单元（工段）组成的。
各单元之间具有密切关系。
上一单元的产品或输出，即为下一单元的原料或输入，各个单元相互紧密联系形成一个连续的生产过程。
各个单元在地域上相互分散，但距离又不很远。
整个生产过程可以分为造气、脱硫、压缩、变换、脱碳、合成、甲醇、尿素等主要单元（工段）。
上述各单元（工段）的操作在工艺上密切联系，但在地域上分散、在控制上相对独立。
浙江威盛DCS在氮肥生产过程控制方面具有许多特点：●生产工艺的优化控制。
●各单元工艺参数的集中监控。
●在紧急情况下的遥控措施（阀门、马达等）。
●必要的报警和联锁。
●方便地查阅实时趋势和历史趋势。
●可以与企业管理网相连，实现数据共享。
1、造气造气一般是以块煤为原料，采用间歇式固定层常压气化法，在高温和程控机油传动控制下，交替与空气和过热蒸汽反应。
反应方程式：吹风C+O2→CO2+QCO2+C→2CO-Q上、下吹C+H2O(g)→CO+H2-QA、吹风阶段吹风阶段的主要作用是产生热量，提高燃料温度。
B、上吹（加氮）阶段上吹阶段的主要作用是置换炉底空气，吸收热量、制造半水煤气，同时加入部分氮气。
C、下吹阶段下吹阶段作用是制取半水煤气，吸收热量，使上吹后上移的气化层下移。
D、二上吹阶段二上吹的主要作用是将炉底及进风管道中煤气吹净并回收，确保生产安全。
E、吹净阶段吹净的主要作用是回收造气炉上层空间的煤气及补充适量的氮气，以满足合成氨生产对氮氢比的要求。
造气工艺流程图控制方案在生产中，一般均是多个造气炉组成一组。
在多台造气炉同时投入运行时，为了保证造气炉在吹风阶段的风量，必须对造气炉的吹风阶段进行顺序控制。
对造气炉进行吹风排序，也就是要实现吹风时间自寻优及动态跟踪。
煤合成氨
前言氨（Ammonia，旧称阿莫尼亚）是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、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生产的。
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80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。
德国化学家哈伯(F.Haber，1868-1934)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。
这是目前工业普遍采用的直接合成法。
铵根离子：NH4+ ；其中氮的化学价为+ 3；NH3是氨气。
本设计主要是介绍以煤为原料制合成氨的大型氨厂。
本设计由滁州职业技术学院张坡设计，并统稿定稿，由刘义章老师指导。
在此向他表示谢意。
目录第一章合成氨的生产概述-----------------------------------------------一、NH3的性质和用途-------------------------------------------------------二、合成氨工业的发展和特点以及原料三、合成氨生产的流程图--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4合成氨的生产原料--------------------------------------------------5合成氨的生产流程------------------------------------------------------------ 1．压缩机-----------------------------------------------------------------1．概述--------------------------------------------------------------2．原理----------------------------------------------------------------------3．离心压缩机的操作-------------------------------------------------4．离心压缩机的工作原理------------------------------------------5．离心压缩机的结构图----------------------------------3 脱硫------------------------------------------------------------ 1．几种硫化物及脱硫作用-------------------------------------------2．脱硫的作用与方法---------------------------------------------------3．操作控制和事故处理-------------------------------------4 天然气蒸汽转化-------------------------------------------- 1．转化反应原理---------------------------------------2．转化反应特点------------------------------------------------3．转化反应条件--------------------------------------4．一，二段转化-----------------------------------------------5．催化剂------------------------------------------------------6．设备--------------------------------------------------------5 变换-----------------------------------------------------1．变换反应的基本原理------------------------------------------------------------- 2．影响因素-------------------------------------------------------------------------3．变换率---------------------------------------------------------------------------4．变换工艺流程---------------------------------------------------------------------6 脱除二氧化碳-----------------------------------------------1．热钾碱法的原理------------------------------------------------------------------2．工艺条件---------------------------------------------------------------------3．设备结构----------------------------------------------------------------------4．操作注意------------------------------------------------------------------------7 原料气的最终净化----------------------------------------------------- 1．概述------------------------------------------------------------------------2．原理---------------------------------------------------------------------------3．催化剂------------------------------------------------------------------------8 气体的压缩------------------------------------------------- 1．离心式压缩机的优缺点--------------------------------------------------2 离心压缩机的正常操作---------------------------------------------------9 氨的合成--------------------------------------------------1．反应原理-------------------------------------------------------------------2．氨净值-------------------------------------------------------------------3．合成回路的循环--------------------------------------------------------4．工艺控制---------------------------------------------------------------5．合成系统流程图-------------------------------------------------------6 三废处理--------------------------------------------------------------第一章：概述一、NH3的性质和用途1．性质⑴物理性质无色、有毒、刺激性气味，易溶于水、易被液化、密度比空气轻（常温常压）⑵化学性质氨与酸反应生成盐类，是制造氮肥的基本反应：2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4NH3+HNO3=NH4NO3氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸氨，进一步脱水生成尿素：2NH3+CO2=COONH2NH4COONH2NH4=CO（NH2）2+H2O氨与氧作用生成一氧化氮，并能进一步与水作用，制得硝酸：4NH3+3O2=6H2O+2N22．用途：在国民经济中，氨占有重要的地位，特别是对农业生产有着重大意义。
合成氨工艺介绍
合成氨工艺一：以煤为原料的合成氨工艺以煤为原料的大型合成氨工艺流程如图1-1所示，各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。
典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。
①固定床碎煤气化固定床碎煤加压气化，以鲁奇炉为代表，是指一定粒度范围(5。
50mm)的碎煤，在1.0。
3.0MPa 的压力下与气化剂逆流气化的反应过程。
碎煤加压气化最先由德国鲁奇公司开发成功，是当今世界上用于生产城市煤气、合成天然气、合成气的重要煤气化技术。
在鲁奇加压气化工艺中，气化压力3.0MPa，可使用弱粘结性烟煤和褐煤，由于采用加压气化，碳转化率高达90%左右，单炉生产能力大大提高，所得煤气的热值也高，但是其缺点是不能使用强粘结性、热稳定性差、灰熔点低的煤种及粉状煤，且生成气中CH4含量较高，生产过程中有大量焦油和含氰废水存在，使整个工艺流程复杂化，与其配套的后序工艺为耐硫一氧化碳变换、鲁奇和林德公司的低温甲醇洗、法国液化空气公司的液氮洗及空分装置、甲烷蒸汽转化、高温变换、S-100型径向流合成塔。
由于采用加压气化及热能的综合利用系统，使其吨氨能耗降至50GJ左右，单炉生产能力也大大提高② 德士古水煤浆加压气化工艺美国德士古发展公司(Texaco DevelopmentCorporation TDC)从开发重油气化工艺中得到启发，于1948年首先提出水煤浆气化的概念，取名为德士古煤气化工艺，简称Texaco法。
通过不断的改进整个装置在工艺设计中充分考虑了工艺的先进性和能量的综合利用，使吨氨能耗可以降至46～47 GJ。
水煤浆制氨工艺不论在工艺路线、工艺设计上都是煤制氨工业的一个新起点。
20世纪90年代，我国渭河化肥厂引进美国Texaco公司的水煤浆加压气化技术的新型工艺装置其方法是将煤制成一定浓度(65%～70%)的水煤浆，然后在高温高压下进行气化，气化压力可高达6.4MPa，压缩功耗大大降低，碳转化率高达96%以上，而且合成气中CH4 含量较低(0.01%左右)，是一种高效低污染的煤气化工艺。
以煤为原料的合成氨工艺选择
名 称
原料煤/ kg 电/ kW·h 冷却水/ t 炉渣回收去锅炉/ kg 合计
耗用量
1600 1400 374 320
单位能量 / kJ
21673 11832 2510 - 1674
能耗值 / GJ 34. 68 16. 57 0. 73 - 0. 54 51. 44
以无烟块煤或焦炭为原料的常压造气技术 ,目 前有空气间歇气化及富氧连续气化二种 。空气间歇
造气有多年使用经验 ,中 、小氮肥厂普遍采用 ,投资 少 ,不用氧气 ,但能耗高 ,吹风气排放时对环境有污 染 。富氧气化效率高 ,节省用煤 ,单炉生产能力及蒸 汽分解率高 ,流程简单 ,无吹风气 ,不影响环境 。但 要加氧气或富氧空气 ,制备氧气及富氧空气的装置 造价昂贵 ,耗电量大 。
(2) 造气用煤合理分配 ,大 、中块造气用 ,小颗粒 及炉渣作为锅炉用煤 。
(3) 设置造气吹风气锅炉 ,吹除气夹带的可燃成 份及本身的热量加以利用 。
(4) 采用全低温变换 ,加入软水取代蒸汽 ,节省 变换用工艺蒸汽 。变换余热加热软水 。
(5) 脱 CO2 采用物理吸收 。 (6) 合成选用适当压力的废热锅炉 ,产生的蒸汽 在工艺中使用 。 (7) 合成吹除气用氢回收装置回收氢气 ,其余 CH4 等作为燃料气 。 (8) 全装置热能综合利用 ,如合成废热产饱和蒸 汽供变换 ,变换 、造气产低压蒸汽供造气 ,全装置做 到蒸汽自给 。 采用上述节能措施后 ,可使常压气化的氨装置 达到化工部颁要求的能耗水平 ,初步能耗计算见表 4。
以煤为原料制氨的总体流程选择 ,大体上可分 为水煤浆气化工艺路线及常压气化路线 。
·16 ·
化学工业与工程技术
2000 年第 21 卷第 4 期
以煤为原料合成氨的工艺流程
以煤为原料合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程可以分为以下几个步骤：
1. 煤气化：首先将煤通过气化炉加热，使其分解产生含有一氧化碳和氢气的煤气。
2. 甲醇制备：将煤气经过深冷和净化后，进一步加氢催化制备甲醇。
3. 氨合成：将甲醇与氮气反应，在高压、高温和催化剂的作用下，发生氨合成反应。
反应产生的氨气经过冷凝和净化后，得到高纯度的合成氨。
4. 氨制氢：将一部分合成氨通过水煤气变换反应，与过量的水蒸气反应，产生氢气和氮气。
得到的氢气可以循环使用，为氨合成反应提供反应物。
需要注意的是，煤为原料合成氨的过程中涉及多个反应和中间产物，也需要经过多个步骤的反应和净化才能得到高纯度的合成氨。
具体的工艺流程在不同的工厂和技术路线可能会有差异。
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煤为原料的合成氨工艺
流程简图
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
以煤为原料的合成氨工艺
煤合成氨工艺的核心问题是制备纯净的氢气，而制备纯净的氢气，就涉及到脱硫脱碳工序！含硫、含碳的气体，都是酸性气体！
C+H
2O(水蒸气)=CO+H
2
（水煤气法） CO+H
2
O=CO
2
+H
2
拥有氢气与氮气，即可制得氨。
氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵（简称甲铵），进一步脱水生成尿素！
2NH
3+CO
2
==COONH
2
NH
4
（放热），COONH
2
NH
4
==CO(NH
2
)
2
+H
2
O（吸热）。
尿素加热分解可以制成三聚氰胺
6CO(NH
2)
2
==C
3
N
3
(NH
2
)
3
(三聚氰胺)+3CO
2
+6NH
3。
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%到
40%。
合成氨需要的两种组分是H
2和N
2
，因此需要除去合成气中的CO。
变换反是：
CO+H
2O→H
2
+CO
2
=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CO
2和H
2
；第二步是低温变
换，将CO含量降至%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H 2外，还有CO 2、CO 和CH 4等组分，其中以CO 2含量最多。
CO 2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CO 2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CO 2。
根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。
一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。
一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA 法，MEA 法等。
③气体精制过程
经CO 变换和CO 2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO 和CO 2。
为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO 和CO 2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。
因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。
目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。
深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO ，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。
甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO 、CO 2与H 2反应生成CH 4和H 2O 的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于%。
甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO 2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H 2，并且增加了惰性气体CH 4的含量。
甲烷化反应如下：
CO+3H 2→CH 4+H 2O =mol 0298H Δ CO 2+4H 2→CH 4+2H 2O =mol 0298H Δ
(3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。
氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。
氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%到20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。
氨合成反应式：N 2+3H 2→2NH 3(g) =mol。