合成氨生产工艺讲义
合成氨生产工艺介绍
1、合成氨生产工艺介绍1）造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，主要过程为吹风和制气。
具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。
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。
所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。
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。
脱硫工艺流程图3）变换工段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。
河南中科化工有限责任公司采用的是中变串低变工艺流程。
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。
变换工艺流程图4）变换气脱硫与脱碳经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。
脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除，对气体进行净化，河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳工艺。
来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气，进入水分离器，分离出来的水排到地沟。
变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。
被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常压的解吸气经阻火器排入大气。
变换与脱硫工艺流程图5)碳化工段5.1、气体流程来自变换工段的变换气，依次由塔底进入碳化主塔、碳化付塔，变换气中的二氧化碳分别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反应而被吸收。
精选合成氨生产工艺知识讲座
四.合成氨的条件 ：
氨的合成是一个放热、气体总体积缩小的可逆反应。
有研究表明，400-500°C，压强一般采用 20MPa~50MPa. 采用铁触媒（以铁为主，混合的催 化剂）。制得的氨量也不算多，还可以采取迅速冷 却，使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。
催化剂活化
• 使用时需预先用H2S或CS2硫化变成Co9S8和MoS2 才有活性。 钴钼加氢转化后用氧化锌脱除生成 的H2S。
• 氧化锌- 钴钼加氢转化-氧化锌组合，可达到精 脱硫的目的。
湿法脱硫
用于含硫高、处理量大的气体的脱 硫。按其脱硫机理的不同又分为化 学吸收法、物理吸收法、物理-化学 吸收法和湿式氧化法。
水煤浆制气原理
• 煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送
来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆 与氧发生如下主要反应：
• CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S
CO+H2O—→H2+CO2
•
反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。
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。
变换炉
脱碳
本公司用于尿素生产
3、脱 硫
脱硫主要是H2S, 其次是CS2,COS,RSH等有机硫。 其含量取决于原料的含硫量及加工方 法.
气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、
合成氨生产工艺流程演示文稿
合成氨生产工艺流程演示文稿合成氨是一种用于生产肥料、塑料、药品等的重要化学物质。
下面是合成氨生产工艺流程的演示文稿，详细介绍了合成氨的生产过程。
一、引言大家好！我今天将为大家介绍合成氨的生产工艺流程。
合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工、制药等领域。
通过合成氨工艺，我们能够高效地生产出大量的氨气。
二、生产工艺流程1.原料准备合成氨的主要原料是氢气和氮气。
氢气通常由天然气蒸气重整或煤气化等方法获得，氮气则可以通过空分设备进行分离。
这两种原料首先需要进行净化和压缩，以满足反应装置的要求。
2.合成反应合成氨工艺的核心是合成反应。
合成反应通常在高温（400-500℃）和高压（20-30MPa）下进行。
反应需要一个催化剂，常用的催化剂是铁-铬体系。
催化剂的作用是降低反应的活化能，促进氨气的生成。
在反应过程中，氢气和氮气以一定的比例进入催化剂床层。
催化剂床层中的铁-铬催化剂将氢气和氮气转化为氨气。
反应产物经过冷却、净化和压缩处理后，得到高纯度的合成氨。
3.副反应控制在合成氨反应中，除了产生氨气外，还会产生一些副产物，如一氧化碳、二氧化碳和甲烷等。
这些副产物会降低氨气的产量和质量，因此需要采取相应的措施进行控制。
一种常用的副反应控制方法是增加氮气的用量。
通过提高氮气的进料比例，可以降低副产物的生成，同时提高氨气的选择性。
此外，也可以通过改进催化剂的配方和反应条件等手段，进一步减少副产物的生成。
4.废气处理合成氨工艺中产生的废气中含有一定量的副产物，如一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物等。
这些副产物对环境具有一定的污染作用，因此需要进行处理。
常用的废气处理方法是采用催化燃烧技术。
废气被引入燃烧室，与催化剂进行混合并加热，使副产物发生氧化反应。
经过处理后，废气中的有害物质被还原为无害的二氧化碳和水。
三、总结通过合成氨生产工艺流程，我们可以高效地生产出大量的合成氨。
生产过程中，需要准备原料、进行合成反应、控制副反应和处理废气等环节。
化工工艺学合成氨课件
化工工艺学合成氨课件
图3-34 以重油为原料合成氨流程
第13页
3.2.2 原料气制备
•
合成氨中原料气中氢氢气碳比是：由表含示碳某种燃原料料转与化水
得到。
蒸气反应时释放氢比从水中
•
现在工业上采取天然释放气氢（轻包易含程度油。田气）、
炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤生
产合成氨。这些原料均可看做是有不一样氢碳
我国合成氨装置是大、中、小规模并存格局， 总生产能力为4260万t/a。
大型合成氨装置有30套，设计能力为900万
t/a，实际生产能力为1000万t/a；
中型合成氨装置有55套，生产能力为460万
t/a；
小型合成氨装置有700多套，生产能力为
2800万t/a。
❖我国产量为4222万吨，居世界第一。
化工工艺学合成氨课件
化工工艺学合成氨课件
第18页
一、烃类蒸气转化法
• ①催化剂活性组分、助催化剂和载体
• a活性组分：从性能和经济方面考虑，活 性组分，镍为最正确，含量在4%~30%较 为适宜。
• b助催化剂：提升镍活性、延长寿命和 增加抗析碳能力。可加入MgO作助催化剂。
• c镍催化剂载体：使镍高度分散、晶料变 细、抗老化和抗析碳等作用。惯用有氧化 铝、氧化镁、氧化钾、氧化钙、氧化铬、 氧化钛和氧化钡等。
化工工艺学合成氨课件
第33页
二、重油部分氧化法
• 2、反应条件 • 反应温度：1200~1370℃ • 反应压力：3.2~8.37MPa • 催化剂：无 • 水蒸气用量：每吨原料加水蒸气400~500kg • 水蒸气作用： • （1）起气化剂作用。 • （2）能够缓冲炉温及抑制析碳反应。
《合成氨工业》课件
定期对设备进行维护保养，包括清洗、润滑、紧固等，以延长设备使 用寿命和保证生产安全。
故障诊断与处理
对设备运行过程中出现的故障进行诊断和处理，及时排除故障，恢复 设备正常运行。
安全措施
为确保设备和人员安全，需要采取一系列安全措施，如设置安全阀、 压力表、温度计等安全附件，以及进行定期的安全检查和评估。
工艺流程的能量分析
总结词
对合成氨工艺流程的能量利用进行评估 和分析。
VS
详细描述
合成氨工艺需要消耗大量的能量，包括燃 料、蒸汽和电能等。通过对工艺流程的能 量分析，可以优化工艺过程，提高能量利 用效率，降低生产成本。同时，还可以采 取节能措施，如余热回收、能量梯级利用 等，进一步降低能耗。
03
合成氨工业的设备与操作
合成氨工业的应用领域
总结词
合成氨是农业、化工、制药等领域的重要原料，其在化肥、硝酸、炸药等方面有广泛应 用。
详细描述
合成氨是农业生产中重要的化肥原料之一，用于制造氮肥和复合肥等。此外，合成氨也 是化工和制药领域的重要原料，用于生产硝酸、己内酰胺、尼龙等化学品和炸药等军用
物资。随着科技的不断进步和应用领域的拓展，合成氨工业将继续发挥重要作用。
事故预防措施
采取多种预防措施，如定期检查设备、加强通风、设置安全警示标 识等，降低事故发生的风险。
应急处理
针对可能发生的事故，制定应急处理方案，确保在事故发生时能够 迅速、有效地应对，减少损失。
THANKS。
详细描述
原料气中可能含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等杂质，这 些杂质会影响合成氨的效率和产品质量。因此，需要经过一 氧化碳的变换和二氧化碳的脱除等净化过程，以获得高纯度 的氢气和氮气。
合成氨生产工艺合成岗位1知识交流
合成氨生产工艺合成岗位1知识交流合成工段（包括冷冻）第一节工艺流程及主要设备一、本工段任务合成工段在合成氨生产中是最后一道工序，但在以碳化法生产碳酸氢铵的小氮肥厂里却只是一道中间工序。
它的主要任务是在髙温、髙压和有触媒存在的条件下，将由精炼工段来的经过一系列处理的合格的氢氮混合气在合成塔内进行化合反应，合成为氨；气态氨经冷凝、分离得液氨。
液氨在氨冷器中气化后，送往碳化系统加工，制取小氮肥厂的最终产品碳酸氢铵。
多余的液氨可以作为商品氨出厂。
未合成为氨的氢氮混合气继续在合成系统中循环。
合成放空气和氨罐弛放气回收利用。
二、工艺流程简述由精炼工段来的氢氮比约为3:1，含C0+C02<25ppm和少量CI^+Ar（1％左右）的氢氮混合气，经压缩机将其压力提髙至30MPa 左右后送至合成系统，经过最终净化并换热升温后进入合成塔，在催化剂的作用下于450?500℃左右进行氨合成反应。
反应后，气体经冷却，冷凝成液氨，再在氨分离器中与没有反应的氢氮气分离，送往液氨贮槽。
在合成塔内，化学反应方程式如下：3Hz+N2=一^2NH3+Q贮槽内的液氨经氨冷器蒸发为气氨，送往吸收岗位制成氨水后送至碳化塔内吸收co2得碳酸氢铵、分离液氨后的氢氮气再循环使用。
图12-1所示是年产5000吨型氨合成工艺所采用的一种流程。
液氨由来冷却水液氬去球图12-1合成工艺流程图1一油分离器，2—氨冷器；3—冷交换器；4一合成塔,5—软水加热器；6—水冷器丨7—氨分离器如图，来自压缩机六段出口（七段压缩机则为七段出口）。
加压至30MPa左右的精炼气（新鲜气）送至合成系统，在油分离器内与由循环机来的循环气混合；除去气体中的油水和微量C02,然后温度为30?35'C的混合气进入冷交换器上部的换热器管内，和管外冷气体进行换热，被冷却至10?20℃后进入氨冷器。
气体被进一步冷却至一5?0℃，至此气体中大部分气氨被冷凝为液氨，微量的水份被进一步除去；这部分气体再回到冷交下部的氨分离器，将气体中的液氨分离，气体则上升至冷交上部的换热器管外进行预热，温度达20℃左右，分主、副线两路进入合成塔进行反应。
《合成氨生产》PPT课件
精选PPT
15
精选PPT
11
（3）蓄热法
该法又称为间歇气化法。所用设备为煤气 发生炉，内装固体燃料。往炉内先送入空气以 提高燃料层温度，生成的气体（吹风气）大部 分放空；然后送入水蒸汽进行气化反应，此时 燃料层温度下降。如此间歇地往炉内送入空气 和水蒸汽重复进行，所得水煤气配入部分吹风 气即成半水煤气。该法是我国多数中小型合成 氨厂采用的气化方法。
强调：温度升高，CO、H2的平衡含量增加， H2O（g）、CO2、CH4的平衡含量下降； 0.1MPa、900℃时，CO与H2的平衡含量相等， 其它组分的平衡含量接近于0。
精选PPT
7
为什么提高反应温度能提高煤气中CO与H2 的含量、降低CO2和CH4的含量？
分析：综合前三个吸热可逆反应，有：
C ﹢ H2O（g） ≒ CO ﹢ H2 △H﹥0 吸热反 应
（2）反应速率
气化剂粒度逐渐减小，不断生成气体产物。反应 过程由五个步骤组成：扩散→表面吸附→表面 反应→脱附→反扩散。
精选PPT
4
气化速率取绝于气体扩散速率和化学反应 速率。若气体扩散速率小于化学反应速率，此 时为扩散控制，反之为反应动力学控制。
精选PPT
10
（1）外热法
须采用高温热源（如原子能反应堆余热）， 以熔融盐、熔融铁作加热介质。由于固体导热 性差，需优质耐火砖，故未推广。
（2）富氧空气氧化法
用富氧空气替代空气，可满足系统热量平 衡及半水煤气成份的双重要求，实现连续制气。
在实际生产中，由于存在热损失，富氧空气 中的O2含量控制在50％左右。
气化区：是气化反应的发生场所。以空气为 气化剂时气化区的下部主要进行碳的燃烧反应， 称为氧化层；上部主要进行碳与CO2的反应， 称为还原层。以水蒸汽为气化剂时气化区进行 碳与水蒸汽的反应，不再区分氧化层和还原层。
- 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)。
个反应叫做变换反应。
以上转化工序和变换工序构成了合成氨装 置的造气系统，制出了合成氨所用的粗原料 气，主要成分是H2和CO2
a
17
粗原料气进入脱碳工序，在这里用一种
MDEA溶液把气体中的CO2吸收掉，随后又使溶 液加热并减压，把CO2释放出作为副产品。溶液 循环使用。
❖ 年操作时间 333天
❖ 年操作时数 8000小时
（小时产量15吨）
a
13
第二节
❖ 本装置合成氨工艺全流程、装置特点和催化 剂知识简介
❖ 一、本装置合成氨工艺全流程方块示意图如 下：
a
14
a
15
❖ 说明：
❖ 来自焦化装置的焦炉气送入合成氨装置界区后， 首先经过电捕焦油器和脱硫工序，脱除焦炉气中 的焦油、尘及硫化物后，送至转化工序。在这过 程中，焦炉气用焦炉气压缩机压缩3.75Mp（G）。
组成 59.2 4.0
3.2
0.8 7.5 22.3 3.0
微 焦炉气杂质较多）
项目 H2S NH3 粗苯 焦油+尘
萘
HCN
有机 硫
总硫
含量
(mg/N 1000 100 4000
156
300 500 500 1500
m3)
a
12
❖ 五、本装置生产规模（设计值）
❖ 合成氨产能 12万吨/年 （日产量360.36吨）
哈伯完成了合成氨的基础研发工作，布什 实现了合成氨的工业化。两人密切合作， 1913年9月9日世界上第一座工业化的合成氨 工厂在德国建成投产，氨厂的生产能力为 30t/d。所以，合成氨工业的发展史迄今将近 100年。
a
5
二、氨的性质和用途
1、氨的性质
氨为无色透明、有强烈刺激臭味的气体， 能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官粘膜。
❖ 干 馏：在隔绝空气的条件下，将煤、木材、 油母页岩等固体加热至高温，使其分解的过程， 叫做干馏。
❖ 如煤的干馏，得到焦炭、煤焦油、焦炉气、粗 氨水和粗苯等，因此，干馏是一个伴随物理变 化和化学变化的复杂过程。是固体燃料的热化 学加工方法。
a
10
2、本装置原料焦炉气的主要成分
（1）组成
项目 H2 CO2 CmHn O2 N2 CH4 CO Ar
❖ 1、包括三个主要步骤
⑴造气 ⑵净化 ⑶合成
❖ 2、氨合成化学反应式：
3H2+N2 = 2NH3 无论以煤、天然气、轻油等为原料，制备的 粗合成气都必须要经过净化，除去H2、N2外 的其他杂质气体，获得纯净的氢氮混合气。
a
9
四、以焦炉气为原料制氨
1、焦炉气定义：焦炉气是在煤炼焦过程中进行干 馏所产生的煤气。
氨的自燃点630℃，在空气中燃烧分解 为氮和水。氨与空气遇火能爆炸，在常压常 温下氨的爆炸范围为15.5～28%，或13.5～ 82%（在氧气中）。
氨是活泼性化合物，与酸作用生成盐
类。例如，氨与硝酸作用生成硝酸铵，与二
氧化碳作用生成氨基甲酸铵，然后脱水生成
尿素。
a
7
❖ 2、氨的用途
❖ 氨主要用于农业。除氨本身就可作为化肥外， 几乎所有的氮肥、复合肥料都离不开氨。
❖ 氨不仅对发展农业有着重要的意义，而且也 是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、 合成纤维、合成树脂等工业部门。
❖ 将氨硝化可制成硝酸。硝酸用来制造氮肥， 也是生产炸药、染料等产品的化工原料。
❖ 液氨是常用的冷冻剂。 ❖ 所以，氨是基本化工的产品之一，在国民经
济中占有十分重要的地位。
a
8
三、合成氨的生产过程
❖ 压力3.75Mpa（G）焦炉气送入转化工序，先进 入饱和塔被工艺水饱和增湿，然后经加热炉，再 进入转化炉，在此引入来自空分的氧气。氧气在 炉内燃烧掉一部分CH4，放出热量供转化反应。 出转化炉的焦炉气中残余的CH4已经很少了。
a
16
接下去的中温变换和低温变换（简称中变
和低变），各自在不同的温度下使气体中的
氨的密度为0.771Kg/Nm3 ，液氨的比重 0.667（20℃），液氨挥发性很强、气化热较 大。
氨极易溶于水，可生产含氨15～30% （重量）的商品氨水，氨溶解时放出大量的 热。氨的水溶液呈弱碱性，易挥发。
a
6
液氨或干燥的氨气对大部分物质没有腐 蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等 金属有腐蚀作用。
合成氨生产工艺及 其试车和开车
吴云龙
2010年3月
a
1
讲课内容目录
第一部分 合成氨生产工艺流程和操作原理简介 第二部分 合成氨装置化工试车 第三部分 合成氨装置原始开车
a
2
第一部分
合成氨生产工艺流程和操作原理简介
a
3
第一节 概 述
一、氨的生产简史
世界上第一个研究成功合成氨技术的科学 家是德国巴斯夫荷技术大学的哈伯教授，他在 1901年开始研究氢与氮直接合成氨的研究， 1908年在实验室研究取得成功。
为提供分离产品氨所需要的冷源，专门设有 冷冻工序，以氨作为冷冻介质循环使用。
a
19
以上所述工艺流程大体上可分为造气、净 化和合成三个部分。此外，但凡有生产余热 可利用之处，都安排有热回收设备，构成了 全厂的热回收系统，穿插于各个工艺工序之 内。
另外，为合成氨主体装置正常运行配套的 空分、循环冷却水、除盐水、仪表空气等公 用工程设施，都未画入合成氨装置全流程方 块示意图内。
哈伯经研究发现：氨的合成转化率非常小， 只有把高压的气体进行循环并将生成的氨在高 压下除去，氨合成的技术方法是可行的。哈伯 的这一著名的“循环法”专利一直被应用到现 今的合成氨厂。
a
4
德国的巴斯夫（BASF）公司对哈伯的氨 合成研究很感兴趣，购买了哈伯的专利，并 授予布什伟氨合成工业化项目的负责人。
a
20
❖ 二、本装置的特点
❖ 1.单系列生产。关键的设备基本上都是只有一台。 这样就节省了投资，简化了操作。
来自脱碳的工艺气，首先按氢氮比约为3：1
配入来自空分的氮气，然后进入甲烷化工序，把
工艺气中残余的少量CO2和CO经甲烷化反应变 成水蒸气和CH4。水蒸气经过冷凝排出，而CH4 对后续工序是无害的惰性气体。
脱碳和甲烷化合称净化，即把粗原料气净化
为合成氨所需要的纯净的氢氮混合气。
a
18
氢氮混合气用合成气压缩机压缩到 14.1Mpa（G），送入合成塔进行合成氨反应。 由于气体一次通过合成塔后只能有10～20%的 氢氮气反应，因此需要将出塔气冷却，使产品 氨冷凝分离出。未反应的气体重新送回合成塔。