合成氨生产工艺知识讲座
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合成氨生产工艺知识讲 座
2020/11/7
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产工艺知识讲座
主要内容
1.合成氨生产概述 2.合成氨生产过程 3.合成氨生产流程 4.氨的合成生产流程
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产概述
合成氨生产工艺知识讲座
一.氨的发现与制取
氨的发现
1754年 普里斯特利(J．Priestley)
范围内，预测煤炭资源远景总量
达50529亿吨。我国保有储量总量
中的精查储量2299亿吨，与世界
探明可采储量相比，中国煤炭储
量位于独联体、美国之后，居世
界第三位。
合成氨生产工艺知识讲座
• 石油资源
• 中国是石油资源较为丰富的国家之一，分 布比较广泛，在32个油区地质储量探明地 质储量181.4亿吨。居世界第11位。
德国物理化学家
1909年7月2日,哈伯在实验室内在17.5～20MPa和 500 ～ 600℃下进行合成氨的实验，得到6％氨。其后, 在博施的协助下,成功地解决了工业生产中的技术问 题（如氢对钢材的腐蚀、高压反应器的结构、制取氢 氮原料气的方法）。
合成氨生产工艺知识讲座
他是天使，为人 类带来丰收和喜 悦，是用空气制 造面包的圣人
以重油为原料制氨流程
重油
空气
氧气 空分
部分氧化
蒸汽
炭黑清理
炭黑
CO+H2O=CO2+H2 氮气
耐硫变换
甲醇
洗
H2S、COS CO2
氮 洗 CO
压缩
氨
合
成
3H +N =2NH 2 2 合成氨生产工艺知识讲座
3
流程比较
合成氨生产工艺知识讲座
我国第一套自主设计自主建设的年产2.5万吨合成氨装置 1963年9月投产时的上海吴泾化工厂，因厂区及环保问 题已于2007年9月拆除。
合成氨生产工艺知识讲座
我国小氮肥的发展和壮大
目前，大约60000吨/年
九十年代，40000吨/年
八十年代，15000吨/年
文化大革命，5000吨/ 年
他是魔鬼，给人 类带来灾难、痛 苦和死亡
合成氨生产工艺知识讲座
？
N2 + 3H2
2 NH3
？ N2、H2
制得的呢？
合成氨生产工艺知识讲座
三.我国氨合成工业的发展及方向 ------从建设中型氮肥厂开始
1956年，化工部化工设计院自行设计年产7.5万吨合成氨装置以及建设 了四川化工厂。 1958年，原化工部氮肥设计院编制了年产5万吨合成氨的定型设计，相 继建成了衢州化工厂合成氨分厂、吴泾化工厂和广州氮肥厂。 1964～1966年，我国建设了四川泸州天然气化工厂。其合成氨装置从 英国引进，采用天然气加压蒸汽转化法制合成氨原料气，年产合成氨10 万吨；其尿素装置从荷兰引进，采用水溶液全循环法，年产尿素16万吨。 1965年，陕西兴平化肥厂开始建设从意大利引进的年产5万吨合成氨重 油加压部分氧化法装置，国内配套合成氨、硝酸、硝铵部分，于1970年 建成投产。与此同时，还采用加压碳化法合成氨流程制碳酸氢铵工艺， 之后又相继建成了宝鸡等8个厂。
1000℃
CaC2＋N2 _→CaCN2+C
CaCN2+H2O →CaCO3+2NH3
1905年在德国建成世界第一座氰氨化钙的 工业装置。氨主要用于炸药。
合成氨生产工艺知识讲座
2、直接合成法
N2+3H2 →2NH3
高压、高温和有催化剂
1901年，法国化学家吕.查得利进 行实验，不幸混入空气
爆炸
失败
氨 的
• 其他化工产品的原料：如硝酸、硝酸
主 盐、铵盐、氰化物等无机物。
要 • 制造胺、磺胺、腈等有机物。 用 途 • 高科技原料如生产甘油等。
• 制冷剂
合成氨生产工艺知识讲座
二.合成氨的原料
合成氨生产工艺知识讲座
焦炉气 煤
水煤浆
合成氨生产工艺知识讲座
•
煤资源
• 中国煤炭资源相当丰富，在距地
表以下2000米深以内的地壳表层
％。
合成氨生产工艺知识讲座
三.合成氨生产的典型流程
按压力划分 按原料划分
中压 (10MPa)
高压 (30MPa)
固体（煤） 气体（天然气） 液体（石脑油）
合成氨生产工艺知识讲座
以煤为原料的制氨流程
煤 空气 蒸汽 造气 除尘
CO+H2O=CO2+H2 脱硫 变换
精脱 C+O2+N2=CO 2+N2 2C+O2+N2=2 CO+N2
压缩
脱碳
合成
3H2 +N2=2NH3
氨
合成氨生产工艺知识讲座
以天然气为原料的制氨流程
天然气 蒸汽 空气
压缩 压缩
CO+H2O=CO2+H2
二氧化碳
氨
合成
3H2 +N2=2NH3
脱硫 一段转化CH4+H2O=CO+3H2 二段转化 高温变换 低温变换
压缩
脱碳 甲烷化
CO+2H2=CH4
合成氨生产工艺知识讲座
始于大跃进，800吨/年 200个
合成氨生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工艺知识讲座
总 产 量： 5万吨→4500万吨 世界第一
生
产 生产规模： 1000吨→45万吨(50万吨) 能 日 产 量： 1040吨
力
流程改进： 高能耗→节能型
45.6GJ
28.9GJ
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产过程
合成氨生产工艺知识讲座
一 • 制造化学肥料：尿素、硝酸铵、硫酸 铵、碳酸氢铵、磷酸铵等。
• 天然气资源
• 天然气是重要能源矿产资源之一，也是国 内外很有发展前景的一种清洁能源。在石
油盆地和煤盆地中均有不同程度的产出，
资源量也比较丰富，专家预测我国天然气
资源量约有70万亿立方米，中国约居世界
第21位。
合成氨生产工艺知识讲座
目前： • 以煤为原料的合成氨产量约占其总产
量的64％。 • 以油为原料的合成氨产量约占14％， • 以天然气为原料的合成氨产量约占22
在加热氯化铵和石灰混合物时发现了氨
1784年 伯托利(CLBenhdle)
30年
确定氨的组成：氮和氢
19世纪中叶，炼焦工业兴起
焦炉气除氢、甲烷等外。含氨8-11g/m3。 但因回收的氨量不能满足需要，促使人们研究从空 气中将游离态氮转变成氨的方法。
合成氨生产工艺知识讲座
1、氰化法
氨的制取
1898年弗兰克(A．Frank)等人发现
德国物理化学家纳斯特根据化学 热力学原理计算
错误热力 学数据
不可能
1905年，德国化学家哈伯计算不同 压力温度下氨的平衡含量，从理论 上证明此反应可行
催化剂： 锇
铀
循环法
2500配方 6500次实验 铁 合成氨生产工艺知识讲座
1918年诺贝尔化学奖
哈伯,F. Fritz Haber 1868～1934
2020/11/7
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产工艺知识讲座
主要内容
1.合成氨生产概述 2.合成氨生产过程 3.合成氨生产流程 4.氨的合成生产流程
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产概述
合成氨生产工艺知识讲座
一.氨的发现与制取
氨的发现
1754年 普里斯特利(J．Priestley)
范围内，预测煤炭资源远景总量
达50529亿吨。我国保有储量总量
中的精查储量2299亿吨，与世界
探明可采储量相比，中国煤炭储
量位于独联体、美国之后，居世
界第三位。
合成氨生产工艺知识讲座
• 石油资源
• 中国是石油资源较为丰富的国家之一，分 布比较广泛，在32个油区地质储量探明地 质储量181.4亿吨。居世界第11位。
德国物理化学家
1909年7月2日,哈伯在实验室内在17.5～20MPa和 500 ～ 600℃下进行合成氨的实验，得到6％氨。其后, 在博施的协助下,成功地解决了工业生产中的技术问 题（如氢对钢材的腐蚀、高压反应器的结构、制取氢 氮原料气的方法）。
合成氨生产工艺知识讲座
他是天使，为人 类带来丰收和喜 悦，是用空气制 造面包的圣人
以重油为原料制氨流程
重油
空气
氧气 空分
部分氧化
蒸汽
炭黑清理
炭黑
CO+H2O=CO2+H2 氮气
耐硫变换
甲醇
洗
H2S、COS CO2
氮 洗 CO
压缩
氨
合
成
3H +N =2NH 2 2 合成氨生产工艺知识讲座
3
流程比较
合成氨生产工艺知识讲座
我国第一套自主设计自主建设的年产2.5万吨合成氨装置 1963年9月投产时的上海吴泾化工厂，因厂区及环保问 题已于2007年9月拆除。
合成氨生产工艺知识讲座
我国小氮肥的发展和壮大
目前，大约60000吨/年
九十年代，40000吨/年
八十年代，15000吨/年
文化大革命，5000吨/ 年
他是魔鬼，给人 类带来灾难、痛 苦和死亡
合成氨生产工艺知识讲座
？
N2 + 3H2
2 NH3
？ N2、H2
制得的呢？
合成氨生产工艺知识讲座
三.我国氨合成工业的发展及方向 ------从建设中型氮肥厂开始
1956年，化工部化工设计院自行设计年产7.5万吨合成氨装置以及建设 了四川化工厂。 1958年，原化工部氮肥设计院编制了年产5万吨合成氨的定型设计，相 继建成了衢州化工厂合成氨分厂、吴泾化工厂和广州氮肥厂。 1964～1966年，我国建设了四川泸州天然气化工厂。其合成氨装置从 英国引进，采用天然气加压蒸汽转化法制合成氨原料气，年产合成氨10 万吨；其尿素装置从荷兰引进，采用水溶液全循环法，年产尿素16万吨。 1965年，陕西兴平化肥厂开始建设从意大利引进的年产5万吨合成氨重 油加压部分氧化法装置，国内配套合成氨、硝酸、硝铵部分，于1970年 建成投产。与此同时，还采用加压碳化法合成氨流程制碳酸氢铵工艺， 之后又相继建成了宝鸡等8个厂。
1000℃
CaC2＋N2 _→CaCN2+C
CaCN2+H2O →CaCO3+2NH3
1905年在德国建成世界第一座氰氨化钙的 工业装置。氨主要用于炸药。
合成氨生产工艺知识讲座
2、直接合成法
N2+3H2 →2NH3
高压、高温和有催化剂
1901年，法国化学家吕.查得利进 行实验，不幸混入空气
爆炸
失败
氨 的
• 其他化工产品的原料：如硝酸、硝酸
主 盐、铵盐、氰化物等无机物。
要 • 制造胺、磺胺、腈等有机物。 用 途 • 高科技原料如生产甘油等。
• 制冷剂
合成氨生产工艺知识讲座
二.合成氨的原料
合成氨生产工艺知识讲座
焦炉气 煤
水煤浆
合成氨生产工艺知识讲座
•
煤资源
• 中国煤炭资源相当丰富，在距地
表以下2000米深以内的地壳表层
％。
合成氨生产工艺知识讲座
三.合成氨生产的典型流程
按压力划分 按原料划分
中压 (10MPa)
高压 (30MPa)
固体（煤） 气体（天然气） 液体（石脑油）
合成氨生产工艺知识讲座
以煤为原料的制氨流程
煤 空气 蒸汽 造气 除尘
CO+H2O=CO2+H2 脱硫 变换
精脱 C+O2+N2=CO 2+N2 2C+O2+N2=2 CO+N2
压缩
脱碳
合成
3H2 +N2=2NH3
氨
合成氨生产工艺知识讲座
以天然气为原料的制氨流程
天然气 蒸汽 空气
压缩 压缩
CO+H2O=CO2+H2
二氧化碳
氨
合成
3H2 +N2=2NH3
脱硫 一段转化CH4+H2O=CO+3H2 二段转化 高温变换 低温变换
压缩
脱碳 甲烷化
CO+2H2=CH4
合成氨生产工艺知识讲座
始于大跃进，800吨/年 200个
合成氨生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工艺知识讲座
总 产 量： 5万吨→4500万吨 世界第一
生
产 生产规模： 1000吨→45万吨(50万吨) 能 日 产 量： 1040吨
力
流程改进： 高能耗→节能型
45.6GJ
28.9GJ
合成氨生产工艺知识讲座
合成氨生产过程
合成氨生产工艺知识讲座
一 • 制造化学肥料：尿素、硝酸铵、硫酸 铵、碳酸氢铵、磷酸铵等。
• 天然气资源
• 天然气是重要能源矿产资源之一，也是国 内外很有发展前景的一种清洁能源。在石
油盆地和煤盆地中均有不同程度的产出，
资源量也比较丰富，专家预测我国天然气
资源量约有70万亿立方米，中国约居世界
第21位。
合成氨生产工艺知识讲座
目前： • 以煤为原料的合成氨产量约占其总产
量的64％。 • 以油为原料的合成氨产量约占14％， • 以天然气为原料的合成氨产量约占22
在加热氯化铵和石灰混合物时发现了氨
1784年 伯托利(CLBenhdle)
30年
确定氨的组成：氮和氢
19世纪中叶，炼焦工业兴起
焦炉气除氢、甲烷等外。含氨8-11g/m3。 但因回收的氨量不能满足需要，促使人们研究从空 气中将游离态氮转变成氨的方法。
合成氨生产工艺知识讲座
1、氰化法
氨的制取
1898年弗兰克(A．Frank)等人发现
德国物理化学家纳斯特根据化学 热力学原理计算
错误热力 学数据
不可能
1905年，德国化学家哈伯计算不同 压力温度下氨的平衡含量，从理论 上证明此反应可行
催化剂： 锇
铀
循环法
2500配方 6500次实验 铁 合成氨生产工艺知识讲座
1918年诺贝尔化学奖
哈伯,F. Fritz Haber 1868～1934