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
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一、NH3的性质和用途
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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
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-------------------------------------------------------
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+2N2
2．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。

氨主要是用制造化肥。

液氨可以直接用做肥料，它的加工产品有尿素、硝酸氨、氯化氨和碳酸氢氨以及磷酸铵、氮磷钾混合肥等。

氨也是非常重要的工业原料，在化学纤维、塑料工业中，则以氨、硝
酸和尿素作为氮元素的来源生产以内酰氨、尼龙-6、丙烯氰等单体和尿醛树脂等产品。

由氨制成的硝酸是各种炸药的基本原料，如三硝基甲苯，硝化甘油以及其他各种炸药。

硝酸氨既是优良的化肥，又是安全的炸药，在矿山开发等基本建设中广泛应用。

氨在其他工业中的应用也非常的广泛。

在石油炼制、橡胶工业、制金工业和机械加工等部门以及轻工、食品、医药、等工业部门中，氨及其加工产品都是不可缺少的。

例如制冷、空调、食品、冷藏系统大多数都是用按叫作为制冷剂。

二、合成氨工业的发展和特点以及原料：
1. 发展和特点
氮对植物生长的作用很早就已了解。

空气中氮占78％，但是，除豆科植物外，空气中的氮不能被固定、吸收。

1898年，利用炭化钙吸收氮制氨获得成功，1905年建成工厂。

1909年又实现了在催化剂存在下，氮和氢直接合成氨，并于1912年建成日产30吨的装置，此后，直接合成氨的方法发展迅速，而利用碳化钙的方法因成本高在30年代被淘汰。

几十年来，合成氨在技术上发生了很大变化.
一是生产原料由煤转向气态的天然气和液态的石油产品（合称烃类原料），大型厂绝大多数采用烃类原料，以煤为原料仅在中国和德国有应用。

二是装置大型化，60年代日产500吨氨，近20年来，新建装置大部分为日产1000～1500吨。

由于高压设备、离心式压缩机及生产控制系统的成功使用，生产装置的规模得以大型化，从而使合成氨的原材料和能量消耗下降。

1993年，世界合成氨的产量为8930万吨，1995年我国为2765万吨。

2．原料
合成氨的反应式：
N
2+3H
2
=2NH
3
N2来源于空气分离、空气将氧气耗掉所剩N2
H2由煤、渣油、轻油、重油、天然气等与蒸汽反应制得.
三、合成氨生产的流程图：
合成氨的生产分为三部分：
1.造气
原(燃)料通人空气(氧气)和蒸汽，汽化成为水煤气(半水煤气)，该粗原料气由氢气、氮气、二氧化碳、一氧化碳和少量硫化氢、氧气及粉尘组成，原料气经废热锅炉回收热量后存于气柜；
2.变换净化
气柜来的原料气通过电除尘器除去粉尘进入气压机加压，经脱硫(脱除硫化氢)、变换(将一氧化碳转化为氢和二氧化碳)、脱碳(吸收脱除二氧化碳)后，再次加压进入铜洗塔(用醋酸铜氨液)和碱洗塔(用苛性钠溶液)进一步除去原料气中的一氧化碳和二氧化碳(含量降至十万分之三以下)，获得纯氢气和氢气混合气体；
3.合成
净化后的氢氮混合气(H
2：N
2
＝3：1)经压缩机加压至30～32MPa进入
合成塔，在铁触媒存在下高温合成为氨。

生产是在密封、高压、高温下连续进行的。

第二章：原料气的制取
一、气化原理
以水蒸气为催化剂
C+H
2O（汽）=CO+H
2
—131.4KJ，（1-1）
C+2 H
2O（汽）=CO
2
+2H
2
—90.20 KJ，（1-2）
生成的产物还可发生如下反应；CO
2
+C=2CO—172.4 KJ，当温度较低时发生
副反应，生成CH
4和CO转化为氢的反应C+2H
2
= CH
4
+74.9 KJ，
CO+ H
2O（汽）=CO
2
+H
2
+41.2KJ，
1.温度的影响：
提高反应温度，可以提高煤气中CO和氢气的含量，减少CO
2
的含量。

2. 压力的影响：
1-1、1-2都是体积增大的反应。

因此，降低蒸汽压力可以使反应的平衡向右移动，有利于增加煤气中氢和CO的含量，减少甲烷和二氧化碳的含量。

加压汽化是一种自然式气化，在煤气炉中大部分的煤转化成煤气，小部分的煤燃烧提供气化所需的反应热，煤在炉内缓慢下移，形成一个相对的“固定”床层。

所以也叫“固定层加压汽化”。

二、工艺条件的选择
1.温度：
气化炉的操作温度应尽量保持在较高温度下进行。

但煤的灰熔点和结渣温度是限制提高炉的制约因素。

为了保证气化炉的顺利排渣，炉内最高温度放应控制在灰的软化温度以下。

一般气化炉出口组煤气的温度为650 ~7000C，由炉底排入灰锁的灰渣温度为400~5000C。

2．压力：
提高操作压力，气化放应速率加快，气化强度随操作压力的二分之一次方增加。

同时也可节省动力，减少煤气的含尘量。

但压力愈高，粗煤气中甲烷含量愈高。

作为合成氨原料气，必须将甲烷转化为氢和一氧化碳，
从而加长了工艺流程，目前气化压力一般为2.4~3.1MP
A。

3. 汽/氧比：
气化剂中蒸汽与氧的比例，汽/氧比增大，燃料层温度降低，产生的煤
气中甲烷含量、氢与一氧化碳含量相应提高，煤气的热值增高。

因此，汽/
氧比的额选择与煤气的用途有关。

作为合成氨原料气，汽/氧比一般为5~8Kg/m3。

三、工艺流程
粒度为4~50的半无烟煤加入煤斗，通过自动操作煤锁，定期加入气化炉内。

压力为3.7 MP
A
左右的过热蒸汽与纯度为88%~92%的氧气混合后，由气
化炉下部进入燃料层，在压力为3 MP
A
左右下进行气化放应。

生成的粗煤气（温度为650~7000C）由气化炉出口进入洗涤冷却器，用循环煤气直接冷却到2040C，并除去灰尘、焦油、酚和氨等杂质后，进入废热锅炉，温度降到
1800C左右，同时产生0.55 MP
A
左右的饱和蒸汽。

冷却水收集在废热锅炉集水槽，用循环泵送往洗涤冷却器循环使用。

由煤气水分离工序处理的高压喷射水不断的补充到循环煤气中，含尘灰的煤气水由废热锅炉集水槽送往煤气处理工序。

由废热锅炉顶部出来的粗煤气经气夜分离器除去液滴，送
往粗煤气工序。

出汽化系统粗煤气的组成大致为；CO
2
26.5%，CO23.5%，
H
240.1%，CH
4
7.5%。

，H
2
S0.05%，（N
2
+A
R
）1.9%，C
n
H
m
0.45%.
四、主要设备及操作控制要点
1.主要设备
（1）煤分布器及搅拌器
煤分布器及搅拌器装在同一转轴上，一般为15r/h。

分布器、搅拌器及转轴内均通入锅炉水强制冷却。

煤分布器为圆盘形，直径约为3 m，开有两个长行布料孔，当分布器转动是，将煤均匀分布在炉内。

分布器与冷圈构成贮煤空间，可贮存一定的数量的煤，当加料系统出现一定故障、暂时停止加料时仍能维持气化炉在短时间内继续运转。

冷圈是一个圆柱体，夹套内通如锅炉水冷却。

（2）炉箅及传动装置
炉箅的作用是均匀分布气化剂，维持燃料层的移动，并将灰连续排入灰锁，破坏灰渣，避免灰锁阀门堵塞。

炉箅为塔行结构，有四层，顶部盖有风帽。

炉箅底部直径约3300mm。

高1200mm。

气化剂由炉底进入空心轴，通过炉箅板的缝隙流出，沿汽化炉截面均匀分布。

汽化剂流经炉箅时起到
了冷却炉箅的作用。

炉箅板与灰渣接触表面堆焊一层硬质合金，并焊有直径约10mm的耐磨棒，以提高炉箅使用寿命。

在底层炉箅之下固定有2~4个刮刀，将灰渣破碎并刮入灰锁。

炉箅排灰能力取决于刮到数量及炉箅转数。

炉箅转数一般为3~4 r/h。

固定层煤气炉
固定层煤气炉是合成氨主要设备，把固体燃料加入炉内，当气化剂通入时，在一定的工艺条件下便产生半水煤气。

煤气炉的总体结构：煤气炉由加料装置、炉体装置、炉底传动装置、出灰装置四个部件组成。

U．G．I型煤气炉的总体结构如图2—4所示。

（3）煤及灰锁
气化炉顶设有煤锁，容积12 m3定期将煤加入气化炉内。

炉底设有灰锁，容积 6 m3，定期将灰渣排入灰斗。

二者进出口阀采用液压传动，由自动可控电子程序装置，自动、半自动、手动操作均可。

2.操作控制要点
（1）气化炉的开车与点火（2）加煤（3）排灰是通过位于气化炉下部的灰锁按炉箅的转数周期地进行。

排灰的频率，仅仅取决于炉箅的转数（4）负荷调节
第三章：空气的分离
以煤为原料的加压连续汽化制取合成氨原料气时需要设置空气分离装置。

一方面为汽化过程提供氧气，另一方面可以为合成氨提供原料气氮气。

合成氨空气分离的方法有液化精馏：其分离过程可具体分为空气的净化、空气的液化、空气的分离。

一、空气的净化
空气是由多种气体组成的混合物其主要杂质：机械杂质、二氧化碳、乙炔、CnHm杂质及灰尘、水蒸气、二氧化碳在低温下会凝结成并与干冰堵塞管道及设备，乙炔在含氧介质中受到摩擦、冲击或静电作用，会引起爆炸为了保证安全，必须将其清除。

1.械杂质的脱除
机械杂质主要是灰尘，大多以过滤为主、并辅以惯性或离心式来处理。

以脉冲式底桶式过滤器来说明。

其工作原理：空气自滤桶外进入通过桶壁的过滤作用将灰尘留在桶外，请净的空气则滤桶内流出，当桶外灰尘积聚到一定程度，将一小部分滤桶与主气流隔离，同时用反吹空气自内外反吹，将滤桶外表面所积灰尘吹落以使滤桶可以重新工作。

2.水分、二氧化碳的脱除
用吸附法；通过装有分子筛或硅胶的吸附器吸附二氧化碳和水被分子筛或硅胶吸附，达到清除的目的。

3.乙炔和碳氢化合物的脱除
采用吸附法；在低温下乙炔呈固体微粒浮在液体空气或液体氧中，当通过装有硅胶的吸附气中，杂质被硅胶吸附而除去。

二、空气的液化
在标准大气压下氧被冷却到-1830C，氮被冷却到-1960C，将被液化为液体，由于两气体沸点的相差，因此能够采用精馏的方法将氧氮分离，但前提须将其液化，空气的液化采用深冷技术。

三、空气的分离
经低温液化后，气液两相平衡的氢氮混合物利用精馏的原理即可将其分离。

此精馏塔在双级精馏塔内进行，下塔进行初步分离，得到液氮和液体辅氧空气，上塔是将空气进步分离，得到纯氧和纯氮。

四、KDON-3200/3200型空分工艺流程
1．空气的压缩与预冷
空气由吸如塔吸入经空气过滤器清除灰尘后，到透平压缩机压缩到0.6MP
左右，再经空气冷却塔被水冷却到300C以下。

A
2．空气中水分、二氧化碳的脱除与冷冻
预冷后的空气进入两组可逆式换热气的热段与冷段，热段设有纯氧、纯氮、污氮和空气四种通道，冷段设有纯氧、纯氮、污氮、空气和环流空气五种通道。

热段与冷段通道相应串联，其中空气和污氮通道每隔10min 切换一次。

空气在可逆式换热气内被返流的纯氧、纯氮和污氮冷却到-1720C 左右进入双级精馏塔的下塔，并将空气中的水分、二氧化碳凝结在可逆式换热气的通道上，被下周期通过的污氮所带走。

3．空气的精馏分离
深冷后温度为-1720C的空气进行双级精馏塔进行精分离。

下塔精馏的结果得到液体富氧空气和液氮，为使下塔能得纯氮气，从下塔第20块塔板引出部分污氮经污液氮过滤器、节流阀送至上塔的上部。

含氧36%~40%的液体富氧空气自下塔底部抽出，经液空吸附器及液空过冷器冷却后，再经节流膨胀送到上塔中部。

从冷凝蒸发器引出液氮，一部分流回下塔作为下塔的回流液，一部分经纯液氮过冷器、节流阀送至上塔的顶部。

由下塔底部引出的洗涤空气分别进入三个液化后流回下塔底部，未液化的空气大部分作为环流空气进入可逆式换热气的冷段，以缩小冷段空气与返流气体之间的温差，保证污氮能将通道中的冻结的水分、二氧化碳全部带走。

环流空
进入上气与冷一小部分未液化的空气汇合，经膨胀机压缩到0.14~0.16MP
A
塔中部参加精馏。

为保证安全，从冷凝蒸发器底部引出部分液氧，经液氧泵送至液氧吸附器除去乙炔后再返回上塔下部，形成液氧循环。

精馏的结果得到的纯氧、纯氮、和污氮。

第四章：原料气的脱硫
不论是用煤、天然气或别的原料气中，都含有一定量的硫化物主要包
括两大类：无机硫（H
2S）有机硫（C
2
S）硫醇（RSH）等。

硫化物的存在不
仅能腐蚀设备和管道而且能使合成氨生产所用的催化剂中毒。

此外，硫是一种重要的化工原料，应当予以回收。

一、改良ADA法
1.基本原理
在脱硫塔中，PH=8.5~9.2范围内，在稀纯碱溶液吸收原料气中的H
2
S,生成NaHS
Na
2CO
3
+H
2
S= NaHS+NaHCO
3
在液相中，流氢化钠与偏钒酸钠反应生成还原性焦钒酸钠，并析出单质硫
2NaHS+4NaVO
3+H
2
O=NaV
4
O
9
+4NaOH+2S
氧化态ADA氧化焦钒酸钠，生成焦钒酸钠和还原ADA
NaV
4O
9
+2ADA+2NAOH+H
2
O=4NaVO
3
+2ADA
再生塔内，还原态ADA被空气中的氧氧化为氧化态ADA
2ADA（还原态）+O
3=2ADA（氧化态）+2H
2
O
再生后的溶液送入脱硫塔循环使用。

反应所消耗的碳酸钠由生成的氢氧化钠得到补偿；
NaOH+NaHCO
3=Na
2
CO
3
+H
2
O
当气体中含有氧气、二氧化碳、HCN，会发生副反应。

2.工艺条件的选择
（1）温度温度过高，使生成的副反应速率加快若温度过低，使得溶液再生速率漫生成的硫过细，难以分离。

（2）压力提高吸收压力气体净化度提高，但过高影响H
2
S的吸收所以实际生产中吸收压力取决于原料气自身的压力。

（3）停留时间再生时间长，对氧化反应有利，但时间过长会使设备庞大，时间太短，S分离不完全，形成S堵高塔他再生氧化停留时间一般控制在25~30min
(4)二氧化碳的影响CO
2+Na
2
CO
3
= NaHCO
3
当二氧化碳增高NaHCO
3
升高而
Na
2CO
3
减少对H
2
S吸收不利。

因此可将溶液引出塔外加热至900C脱除CO
2
后
再返回系统。

3.工艺流程
含有3~5g/m3H
2
S的煤气从脱硫塔下部进入，与从塔顶喷淋下来的ADA脱
硫液逆流接触，煤气中的H
2S被吸收，从塔顶引出的净化气中H
2
S含量﹤
20mg/m3,经分离器液滴后去后工序。

脱硫后的溶液由塔底进入反应槽，溶液中的HS被偏钒酸钠氧化为单质硫，随之焦钒酸钠被ADA氧化，由反应槽出来的脱硫溶液用循环泵送入再生塔的底部，由塔低鼓入空气，使还原态ADA被氧化，溶液得到再生。

再生的脱硫液由再生塔引出，经液位调节器流入脱硫塔循环使用。

尾气由塔顶放空。

溶液中的单质硫呈泡沫槽，经真空过滤机分离得到硫磺滤饼送至熔硫釜，用蒸汽加热熔融后注入模子内，冷凝后得到固体硫磺。

二.硫磺的回收
克劳斯硫磺回收法原理：
H
2S与O
2
反应: H
2
S+3/2 O
2
=SO
2
+H
2
O+Q
剩余的H
2S与生成的SO
2
进行克劳斯反应生成硫磺:
2 H
2S+ SO
2
=3S+2 H
2
O+Q
燃烧炉的温度为1200~1250 0C, 克劳斯反应器温度为200~350 0C压力一
般为0.11~0.2 MP
A。

第五章：CO的变换
CO不是合成氨的直接原料而且能使合成氨合成催化剂中毒，所以在送
往合成工序之前，必须将其脱除。

脱除包括两部分，CO与H
2O生成CO
2
和H
2
此过程为变换，下步采用其他方法脱出反应后残余的少量CO。

一、变换的基本原理
CO+H
2O=CO
2
+H
2
CO+H
2
= C+H
2
O CO+3H
2
=CH
4
+H
2
O
二、一氧化碳变换催化剂
由于CO的含量高，所以采用中温变换催化剂，是以Fe
2O
3
为主体，以
Cr
2O
3
为主要添加剂Fe、Cr催化剂使有机硫转化为无机硫：
COS+H
2
O=H
2
S+CO
2
CS
2
+H
2
O= COS+ H
2
S
使用前须将Fe
2
O
3
还原为Fe
3
O
4
才具有活性，通常用H
2
或CO在一定温度
下进行还原：
3 Fe
2O
3
+H
2
=2 Fe
3
O
4
+H
2
O+9.6 KJ 3 Fe
2
O
3
+CO=2Fe
3
O
4
+CO
2
50.8 KJ
为放热反应，还原时要控制H
2
和CO加入量，以免温度急剧升高，而影响催化剂的活性。

三、工艺条件的选择
1．压力
压力对变换反应平衡几乎没有影响，但加压可提高反应速度和催化剂上午生产能力，可采用较大的空间速度，使设备紧凑，有利于过热蒸汽回收一般大型厂压力为3.0~8.0 Mpa。

2.汽/气比：
增加水蒸气，有利于提高CO的平衡转化率加快反映速率，但水蒸气是变换过程中最主要的消耗定额，为了达到节能降耗应降低水蒸气消耗，中温操作适宜的汽气比为1.5~3。

3.空间速度：
对于催化剂活性好，反应速率快，可以采用较大的空速，但空速太大，CO变换率低，降低空速可提高变换率，但催化剂温度难以维持生产能力下降，一般空速为600~1500h-1。

四、变换流程
三段加压中稳变换工艺流程：
半水煤气经脱硫后由压缩机加压到1.35 Mpa（表压）进入焦油过滤器除去半水煤气中的煤焦油等杂质，送入饱和塔下部，与自上而下的热水逆流接触，气体被加热，并被水蒸气饱和塔顶出来，经蒸汽混合器，补加部分蒸汽，温度达1500C，依次进入第一、第二热交换器，与反应后变换气换热，温度达380 0C左右，进入变换炉一段进行CO变换反应，在依次经过第二、第三段进行反应，使出变换炉的变换气中CO 含量降至3%以下，在各段催化剂床层之间，装有冷激水喷头，以降低各段反应后气体的温度。

出变换炉的变换气，依次进入第一、第二交换器，经第一水加热器加热由热水泵送来的水，温度降至100 0C左右进入热水塔，在塔内变换气自上而下的热水逆流接触，气体温度降至750C左右，第二水加热器加热送锅炉软水，最后经冷激塔，气体温度降至常温送炭化或脱炭工序。

五、一氧化碳变换的设备
变换炉
中间间接冷却式变换炉，外壳是由钢板制成的圆桶体，内壁砌有耐混凝土衬里，在砌一层硅薄土砖和一层轻质黏土砖，以降低炉壁温度和防止热损失。

内用钢板隔成上下两段，每层催化剂靠支架支撑，支架上铺箅子板、钢丝网及耐火球。

为了测量炉内各处温度，炉壁多处装有热电偶，炉体还配置了人孔与装卸催化剂口。

第六章：CO
2
的脱除
CO
2的存在不仅能使催化剂中毒，而且给精制工序带来困难，此外，CO
2
又是制造尿素干冰等的原料所以必须加以回收利用。

一、低温甲醇法：
1.吸收原理
根据CO
2、H
2
S、COS、等气体后，在甲醇中的溶解度很小而吸收的。

同时
H
2、N
2
的损失很小。

2.再生原理
为了循环使用，使甲醇溶液再生，采用分级减压膨胀再生时，H
2、N
2
等
气体首先从甲醇中解吸出来，予以回收，然后控制再生压力，使CO
2
解吸出
来，最后用减压法使H
2
S解吸出来，送往硫磺回收工序予以回收。

3.工艺条件
（1）温度
甲醇的蒸汽分压和温度有关，常温下甲醇的分压很大，为了减小操作中甲醇损失，宜采用低温。

（2）压力
压力升高CO
2
溶解度增大，但压力过高，对设备的强度和材质要求高，一般操作压力为2~8 Mpa。

4.工艺流程
压力为2.5 Mpa的原料气在预冷器中被净化气和CO
2
气冷却到-20 0C后
进入吸收塔下部，与从吸收塔中部的甲醇溶液逆流接触，大量的CO
2
被吸收。

净化气从吸收塔顶引出与原料气换热后进下一工序。

第七章：原料气的精制
2.4.1液氮洗
液氮洗工艺用来除去原料气中CO、Ar、CH
4
等杂质。

为合成氨配制所
需的氢氮混合气。

用液氮洗涤CO及CH
4，CO含量降到5mg／m3以下，CH
4
含
量降到0.1mg／m3以下。

来自甲醇洗装置，通过两个可切换分子筛吸咐器的
原料气，在分子筛中CH
3OH和CO
2
被除去直至痕量。

预净化的原料气进入低
温段，此系统封闭在冷箱中。

原料气进入氮洗塔底部，大部分CH
4
被洗涤成
富甲烷液体，原料气再进入氮洗塔的洗涤段，在洗涤段，一氧化碳和少量的甲烷被液态氮洗涤，成富CO液体。

净化后的工艺气大约含10％的氮气并从氮洗塔顶部离开。

氨合成及液氮洗所需的氮气来自空分装置，进入冷箱大约40℃，氮气在换热器中被氮洗塔顶部产品物流冷却及液化。

液化的氮分成两股。

一股在氮洗塔中作洗涤剂，而另一股与从氮洗塔来的净化氢气以3:1的比例进行混合，然后送往合成工序。

富甲烷液体馏分离开氮洗塔底部，从大约4.7MPa膨胀到0.25MPa，在换热器中加热到大约30度后送出。

富一氧化碳液体馏分离开氮洗塔洗涤段，在换热器中加热到大约30度后送往变换工序。

液氮洗是根据合成氨工艺气中各组分的沸点不同，用部分冷凝方式及
类似精馏的操作，使工艺气中CO被N
2
所取代，达到脱除CO的目的；液氮
洗在脱除CO同时可将CH
4
、Ar等不参与合成氨反应的杂质一并脱除。

工艺流程如图
第八章；原料气的压缩
一、原料需气压缩的原因
在合成氨的生产过程中，采用不同原料气制备的合成氨原料气需要如送到一定压力操作的净化，合成工序；同时完成原料气工序间的输送。

所以需要对原料气进行压缩。

二、离心压缩机的工作原理与结构：
大型厂普遍采用离心式压缩机。

离心压缩机由转子、定子和轴承等组成。

叶轮等零件套在主轴上组成转子,转子支承在轴承上，由动力机驱动而高速旋转。

定子包括机壳、隔板、密封、进气室和蜗室等部件。

隔板之间形成扩压器、弯道和回流器等固定元件。

只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机，有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机。

级由叶轮及其后面的扩压器等通道组成。

叶轮是离心压缩机的关键部件，有闭式和半开式两种。

闭式叶轮由叶片、轮盖和轮盘组成，半开式叶轮没有轮盖。

当叶轮高速旋转时，由于叶片与气体之间力的相互作用，主要是离心力的作用,气体从叶轮中心处吸入,沿着叶道（叶片之间通道）流向叶轮外缘。

叶轮对气体作功，气体获得能量，压力和速度提高。

然后，气体流经扩压器等通。