合成氨工艺与设备

1、基本概念-合成氨
为什么要合成氨？
① 制造氮肥和复合肥料（化肥加工）：占80～90%， 主要品种有尿素、碳铵、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵 等氮肥，以及磷酸一铵、磷酸二铵和NPK复合肥等含 氮复合肥。
② 作为工业原料和氨化饲料：用量约占世界产量的10 ％。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 料生产。其他如纯碱、硝酸、甲铵、冶金、医药、 石油加工等；
3、各工段工艺及设备-造气工段
以空气为气化剂制取的空气煤气—粉煤直接气化：荷兰 壳牌技术（鲁奇炉）：
C+O2 CO2+Q ； 2C+O2 2CO ； C+CO2 2CO-Q ； CO+O2 CO2-Q
以蒸汽为气化剂制取的半水煤气：型煤、间歇式制气 C+O2 CO2+Q （吹风气）供热； C+H2O（g） 2CO+H2 ；
2 C+H2O（g） 2CO2+2H2 ； CO+ H2O（g） CO2+H2
3、各工段工艺及设备-脱硫工段
为什么脱硫？
3、各工段工艺及设备-脱硫工段
为什么脱硫？
不论是以固体原料，还是以天然气、重油为原料制备的氢氮原料 气中，都含有一定成分的硫化物。煤气化半水煤气中硫化物主要 是H2S（90%）,其次是CS2,COS,RSH等有机硫。其含量取决于原料 的含硫量及其加工方法，以煤为原料时，所得原料气中H2S含量 一般为 1～3g/m3，有的高达 8～15g/m3。
主要设备:煤气发生炉、旋风除尘器、显热回收器、洗气 塔、蒸汽缓冲罐、夹套汽包、空气鼓风机、煤气气柜 等。
工艺原理：在固体燃料气化过程中，分别通入空气和水 蒸汽制得空气煤气和水煤气,并成为具有一定比例的 混合气体。这种混合气体称之为半水煤气，它是生产 合成氨的基本原料气。
3、各工段工艺及设备-造气工段
成NaHS和NaHCO3,其反应方程式如下： 碱的溶解(Na2CO3+H2O→NaHCO3+NaOH/NaHCO3+H2O→N aOH+H2O+CO2 ） Na2CO3＋H2S→NaHS+NaHCO3 /H2S+NaOH→NaHS+H2O NH3+H2S→NH4HS（氨水脱硫） 2）再生：溶液中的HS-被氧化析出硫(催化剂作用下)：
硫的危害：
硫化物对合成氨生产有着严重的危害，它对设备和管道有腐蚀作用， 可使变换、甲醇及合成系统的催化剂中毒，还可使铜洗系统的低价铜生 成硫化亚铜沉淀，使操作恶化，增加铜耗。对产品质量产生影响（硫脲红尿素；FeS-黑碳铵；黑重碱）
3、各工段工艺及设备-脱硫工段
脱硫方法的分类： 按脱硫剂的状态可分为干法和湿法两种。
NaHS+O2=NaOH+S↓ NH4HS+O2→NH3+S↓+H2O
3、各工段工艺及设备-脱硫工段
静电除焦
静电除焦结构：静电除 焦由塔体部分和电器部分组 成。塔体为同心圆式结构。 电器部分由高压电源、控制 系统、电晕电极组成。
煤气发生炉
壳牌炉
3、各工段工艺及设备-造气工段
流程简述： 向煤气发生炉内交替通入空气和 蒸汽，与炉内灼热的炭进行气化反应，吹风阶 段生成的吹风气根据要求送三气岗位回收热量 或直接由烟囱放空，并根据需要回收一少部分 入气柜，用以调节循环氢，煤气炉出来的煤气 经显热回收、洗气塔冷却和除尘后，在气柜中 混合，然后去脱硫，
干法是用固体脱硫剂(如氧化铁、活性炭、分子筛 等)将气体中的硫化物吸收除掉；
湿法用碱性物质或氧化剂的水溶液即液体脱硫剂 (如氨水法、碳酸盐法、乙醇胺法、腐酸二磺酸 钠法及砷碱法等)吸收气体中的硫化物。
3、各工段工艺及设备-脱硫工段
反应原理： 1）吸收：半水煤气中的酸性气体H2S被碱性溶液（Na2CO3）吸收生
1、基本概念-合成氨
什么是合Biblioteka Baidu氨？
发展简史： 世界上第一个合成氨厂于1913年在德国噢
堡建成，实现了工业化生产（30吨/天） 。 我国第一个合成氨厂上世纪三十年代在永
利公司（就是现在的吉化公司）建成，到194 9年我国合成氨年产量为0.6万吨，2008年产 量达到了4500万吨,占世界总产量的1/3.为世 界第一 。
2、工艺流程-氨的生产原料
合成氨生产的原料： 氮气来自空气，氢气来自原料气制取，原
料有固体（煤、焦炭等）、液体（石脑油、重 质油等）和气体（天然气、焦炉气等）三种。 小氮肥一般以煤为原料。
2、工艺流程-小氮肥工艺流程
产品尿素 产品粗醇
液氨
氨 氨库
合成
精炼
粗甲醇
PC脱碳
尿素
电机
六六段段 三段
四段 五段
CO2气
PSA脱碳
CO2压缩
煤
原料制棒 脱硫
煤棒
空气
造气
气柜
蒸汽
煤气
一段 二段
4M20-75/31.4压缩机
变换
蒸汽
3、各工段工艺及设备-造气工段
岗位任务：就是将空气和水蒸汽通入固定层煤气发生炉 中,在高温下将固体燃料进行气化制得合格的半水煤 气 。（ CO 29%、H2 40%、CO2 8%、N2 21%、 CH41.5% 、O2 0.4%、H2S 0.5-2.0g/m3）
1、基本概念-合成氨
什么是合成氨？
性质：无色有辛辣臭味气体，化学式为NH3,分 子量为17.03，沸点-33.35℃ ,熔点-77.7℃ , 比重(液态)0.597。气氨常温加压液化为液氨 （ 25℃— 1.0MPa）,易溶于水,酒精等,溶解 时放出大量的热，氨是一种可燃性气体，氨 与空气混合可以形成爆炸性气体，爆炸极限 为15.5 ～27%。
合成氨工艺与设备
宜化化机 崔娟 2016年3月
❖目 录
1 基本概念
2
合成氨工艺流程简述
3
各工段工艺与设备
4 结束语
1、基本概念-合成氨
什么是合成氨？
氮是自然界分布较广的一种元素，氮是植 物生长的第一需要，由于植物只能吸收化合 物中固定状态的氮，因而必须把空气中游离 的氮转变为氮的化合物。
由于采用合成的方法生产氨，所以习惯上 称为合成氨。
③ 液氨作为制冷剂在冷冻行业也得到广泛应用。
1、基本概念-合成氨
怎样合成氨？
1、基本概念-合成氨
怎样合成氨？
N2+3H2=2NH3+Q
2NH3（液）+CO2（气）CO（NH2）2（液）+H2O（液）+Q
2、工艺流程-氨的生产过程
合成氨生产的三个过程： ① 原料气的制造（制气），包括原料工段和造 气工段； ② 原料气的净化，包括脱硫、变换、变脱、脱 碳、精炼等工段； ③ 气体的压缩和合成，主要是压缩和合成工段。