一.合成氨的工艺过程
1.概述
（1）合成氨工业的重要性
合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。
氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷铵复合肥等。
氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无机盐; 有机工业各种中间体，制药中磺胺药物，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁腈橡胶、冷却剂等。
国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等
（2合成氨工业发展简介
1784年，有学者证明氨是由氮和氢组成的。19世纪末，在热力学、动力学和催化剂等领域取得进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。1901年法国物理化学家吕·查得利提出氨合成的条件是高温、高压，并有适当催化剂存在。
1909年，德国人哈伯以锇为催化剂在17～20MPa和500～600℃温度下进行了合成氨研究，得到6％的氨。1910年成功地建立了能生产80gh-1氨的试验装置。
1911年米塔希研究成功以铁为活性组分的合成催化剂，铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得。
合成氨的生产需要高纯氢气和氮气。氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。
（3）合成氨的原则流程
合成氨生产的原则流程如图示。
2. 氨合成的热力学基础
从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的确定，而确定反应的最佳工艺条件，需先从事反应热力学和动力学的研究。
（1氨合成反应与反应热
氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小的可逆反应，反应式如下：
0.5N 2＋1.5H 2==NH 3 ΔH?298=－46.22 kJ·mol -1
其反应热不仅与温度有关，还与压力和组成有关。
（2）氨合成反应的平衡常数
应用化学平衡移动原理可知，低温、高压操作有利于氨的生成。但是温度和压力对合成氨的平衡产生影响的程度，需通过反应的化学平衡研究确定。其平衡常数为：
式中, p ,p i —分别为总压和各组分平衡分压；
y i —平衡组分的摩尔分数。
f ,γ分别为各平衡组分的逸度和逸度系数.
p
H N NH H N NH H N NH f K K p p p f f f K ?=???=?=
γγγγ5.15.05.15.05.15.022*******
（3）影响平衡时氨浓度的因素
在氨的合成应中，设P 为总压，y 、yN2、yH2、yi 分别代表NH3、N2、H2、惰气的摩尔分数，则
原始氢氮比:
所以
故：
在0.5N2+1.5H2=NH3反应达到平衡时：
由此可分析影响平衡氨含量的诸因素:
a ．压力和温度的影响 温度越低，压力越高，平衡常数K p 越大，平衡氨含量越高。 1322=+++i NH H N y y y y 2
2N H y y R =211i N y y y R --=+221H H i y y y y R
=---2(1)1i H R y y y R --=+5.15.05.15.02232231H N NH H N NH p y y y p p p p K ?== 1.522
(1)(1)p i y R p K y y R =?--+
b．氢氮比的影响当温度、压力及惰性组分含量一定时，使yNH3为最大的条件为
若不考虑R对K p的影响，解得R=3时，yNH3为最大值；高压下，气体偏离理想状态，K p将随R而变，所以具有最大yNH3时的R略小于3，约在2.68～2.90之间。
c.惰性气体的影响惰性组分的存在，降低了氢、氮气的有效分压，会使平衡氨含量降低。
3 . 氨合成动力学
（1）氨合成催化剂
以铁为主的催化剂(铁系催化剂)有催化活性高、寿命长、活性温度范围大、价廉易得等特点，广泛地被国内外合成氨厂家采用。
催化剂的活性成分是金属铁，而不是铁氧化物。使用前用氢氮混合气对催化剂还原，使铁氧化物还原为具有较高活性的a型纯铁。还原反应方程式为：
FeO·Fe2O3＋4H2==3Fe＋4H2O
A12O3在催化剂中能起到保持原结构骨架作用，从而防止活性铁的微晶长大，增加了催化剂的表面积，提高了活性。
CaO起助熔剂作用。
K2O的加入可促使催化剂的金属电子逸出功降低。
MgO除具有与Al2O3相同作用外，其主要作用是抗硫化物中毒的能力，从而延长催化剂的使用寿命。
少量CO、CO2、H2O等含氧杂质的存在将使铁被氧化，而失去活性。但当氧化性物质清除后，活性仍可恢复，故称之为暂时中毒。硫、磷、砷等杂质引起的中毒是不可恢复的，称作永久性中毒。
（2）氨合成反应动力学过程
氨合成为气固相催化反应，它的宏观动力学过程包括以下几个步骤。
a．混合气体向催化剂表面扩散(外,内扩散过程)；
b．氢,氮气在催化剂表面被吸附，吸附的氮和氢发生反应，生成的氨从催化剂表面解吸(表面反应过程)；
c. 氨从催化剂表面向气体主流体扩散(内,外扩散过程)
氮、氢气在催化剂表面反应过程的机理，可表示为：
N2(g)+Cate —→2N(Cate)
H2(g)+Cate —→2H(Cate)
N(Cate) + H(Cate) —→NH(Cate)
NH(Cate) + H(Cate) —→NH2(Cate)
NH2(Cate) + H(Cate) —→NH3(Cate)
NH3(Cate)—→NH3(g) + (Cate)
实验结果证明，N2活性吸附是最慢的一步，即为表面反应过程的控制步骤。
对整个气固相催化反应过程，是表面反应控制还是扩散控制，取决于实际操作条件。低温时可能是动力学控制，高温时可能是内扩散控制；
大颗粒的催化剂内扩散路径长，小颗粒的路径短，所以在同样温度下大颗粒可能是内扩散控制，小颗粒可能是化学动力学控制。
当内扩散控制时，动力学方程为
r NH3=kP
式中r NH3为反应速率,k为扩散系数,p为反应物的总压。
当化学动力学控制时，在接近平衡时：
式中：r NH3——氨合成反应的净速率：
k1，k2——正、逆反应速率常数；
pN2, p H2, p NH3——N2, H2, NH3的分压.
4 . 氨的合成与分离
（1）氨合成工艺条件的优化
合成工艺参数的选择除了考虑平衡氨含量外，还要综合考虑反应速度、催化剂特性及系统的生产能力、原料和能量消耗等。
压力提高压力利于提高氨的平衡浓度，也利于总反应速率的增加。高压法动力消耗大，对设备材料和加工制造要求高。
30MPa左右是氨合成的适宜压力。从节省能源的观点出发，合成氨的压强应为15～20 MPa的压力。
温度温度过高，会使催化剂过早失活。塔内温度应维持在催化剂的活性温度范围(400～520℃)内。
氨的合成反应存在一个使反应速度最大的温度，即最适宜反应温度，它除与催化剂活性有关外，还取决于反应气体组成和压力。最适宜反应温度与平衡反应温度之间存在确定的关系。
随着反应的进行，温度逐渐升高，当接近最适宜温度后，再采取冷却措施。
空间速度空间速度指单位时间内通过单位体积催化剂的气体量(标准状态下的体积)。单位h-1，简称空速。
空速越大，反应时间越短，转化率越小，出塔气中氨含量降低。增大空速，催化剂床层中平衡氨浓度与混合气体中实际氨含量的差值增大，即推动力增大，反应速率增加；同时，增大空速混合气体处理量提高、生产能力增大。
氢氮比动力学指出，氮的活性吸附是控制阶段，适当增加原料气中氮含量利于提高反应速率。为达到高的出口氨浓度、生产稳定的目的，循环气氢氮比略低于3(取2.8--2.9)，新鲜原料气中的氢氮比取3：1。
惰性气体含量惰性气体在新鲜原料气中一般很低，只是在循环过程中逐渐积累增多，使平衡氨含量下降、反应速度降低。生产中采取放掉一部分循环气的办法。放掉的气体称为驰放气。另行处理以回收氨和其它有用的气体。理论上是惰性气体越少越好，但实际上这是不现实的。要确定一个合理的惰性气体含量范围，还需大量计算。
以增产为主要目标，惰气含量，约为10%—14%，若以降低原料成本为主，约为16%～20%。
催化剂的粒径催化剂的粒径也必须优化，优化过程涉及的因素很多且难以定量描述，所以优化条件只能通过实验来确定。在反应初期粒径小，反应后期粒径大。
（2）氨的分离
除了在需要氨水的地方，要用水吸收法来得到一些浓氨水外，一般都用冷凝法来分离氨。冷却分离过程是一个能耗较大的过程，较高温度时可用水冷，冷至较低温度一般用氨冷。就是用液氨作冷源，经过较复杂的冷冻流程将工艺气中的氨冷凝分离出来。分离氨之后的气体含有少量氨，同时还含有H2，要送循环系统再入合成塔循环反应。为了维持系统浓度稳定，惰性气体浓度不至累积过高，只有少量气体被引出作进一步处理。现在一般都要将里面所含H2分离出来循环利用，不再是简单地用作燃料。
液氨冷冻系统的传热温差一般都较小，所以流程复杂。这是热力学上功的损失因素所决定了的。
进合成氨塔气体中的氨由循环气带入，其数量决定于氨分离的条件。温度越低，分离效果越好。合理的氨含量应由增产与能耗之间的经济效益来定。在30 MPa左右，进口氨含量控制在3.2%～3.8%；15 MPa时为2.8%～3%。
（3）合成塔
合成塔必须保证原料气在最佳条件下进行反应。
氨合成是在高温、高压下进行，氢、氮对碳钢有明显的腐蚀作用。将塔设计成外筒和内件两部分。外筒一般做成圆筒形，可用普通低合金钢或优质碳钢制造,气体的进出口设在塔的上、下两端顶盖上。外筒只承受高压而不承受高温。
塔内件由热交换器、分气盒和催化剂筐三部分构成。热交换器供进入气体与反应后气体换热；分气盒起分气和集气作用；催化剂筐内放置催化剂、冷却管、电热器和测温仪器。冷却管的作用迅速移去反应热。
按从催化剂床层移热的方式不同，合成塔分连续换热式、多段间接换热式和多段冷激式三种。
（4）合成分离循环流程
目前工业上使用的氨合成流程很多。合成氨厂广泛采用两级分氨流程。下图为常见的合成流程。
5 . 原料气的生产与净化
（1）生产原料气的原料
合成氨的生产需要高纯氢气和氮气。
氮气用最丰富而廉价的空气来制取。
氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。其中以天然气为原料的气态烃类转化过程经济效益最高。其在高温下与水蒸汽的作用，制取粗原料气，都可用下式：
C n H m+nH2O(g)=nCO+(n+m/2)H2或C+H2O=CO+H2
原料气的生产步骤：
一、造气原料与空气、水反应生成N2，H2，CO
二、变换CO与水反应生成H2，实现氢氮比R＝3
（2）以煤焦为原料的造气过程及其优化
把煤或焦炭中的可燃物质转变为H2、CO和CO2，这一过程叫做固体燃料气化，简称造气。气化所得的气体统称煤气，进行气化的设备叫煤气发生炉。
采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉。通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气，制得的煤气叫水煤气；空气煤气与水煤气的混合物称为半水煤气。
固体燃料气化法的化学计量方程式为：
吹风2C＋O2＋3.76N2 = 2CO＋3.76N2＋248.7 kJ·mol-1
制气5C＋5H2O(g)= 5CO＋5H2－590.5 kJ·mol-1
总反应7C＋O2＋3.76 N2＋5H2O(g)=7CO＋3.76 N2＋5H2
－341.8 kJ·mol-1
工业上采用间歇操作送风发热法，即交替进行吹风和制气。
a．空气吹风空气从造气炉底部吹入，送风发热，提高炉温，吹风后的气体去废热锅炉回收热量后放空；
b．上吹制气蒸汽和空气从炉底吹入制半水煤气，半水煤气通过废热锅炉回收热量，除尘、洗涤后送入气柜。
c．下吹制气上吹制气后，炉底温度下降，炉顶温度尚高，使蒸汽和空气从炉顶吹入与碳反应，生成半水煤气从炉底导出，经除尘、洗涤, 送入气柜；
d．二次上吹下吹后，炉底充满水煤气，此时吹入空气升高炉温，可能引起爆炸。再从炉底吹入蒸汽将炉底煤气排净，为吹风作准备。二次上吹虽可制气，但炉温低，气质差，二次上吹时间尽可能短；
e．空气吹净空气从炉底吹入，将残存的半水煤气吹出并送入气柜，同时制得的吹风气(空气煤气)与b,c,d阶段制得的半水煤气在气柜中混合。
缺点：气化设备简单、便于控制，能耗大，约有一半原料被当作燃料烧掉，生产能力低，产生三废(煤渣、含氰废水、含硫废气等)较多。
（3）变换
1.化学反应与平衡转化率
用煤或烃生产出的气体都含有相当量的CO，如固体燃料制得的半水煤气含28％－31％，气体烃蒸汽转化法含15％～18％，重油气化法含46％左右。CO
对氨合成催化剂有毒害，必须除去。变换利用水蒸气把CO变换为H2和易清除的CO2，同时又制得了所需的原料气H2。其反应为：
CO + H2O(g)= CO2 + H2ΔH0= -41 kJ·mol-1
温度、反应物组成及催化剂性能都是影响平衡转化率的因素。
6.工艺条件的优化
（1）催化剂
低温变换催化剂一般用铜催化剂。其主要成份为：CuO 15.3-31.2%, ZnO 32-62.2%, Al2O3 0-40.5%少量Cr2O3。活性成份为单质铜，活性温度范围为180－250℃，使用前要用氢气还原。
中温变换催化剂一般用铁铬催化剂，其主要成份为：Fe2O380-90%; Cr2O3 7-11%; 少量K2O, MgO, 及Al2O3，起活性的成份是Fe3O4活性温度范围为350－450℃，使用前也要用氢气还原。
（2）原料气的组成
为了提高CO的转化率，采用水蒸气过量的方法实现。
（3）反应温度
变换反应是可逆放热反应，存在反应最佳温度。从热力学上看，温度上升，平衡常数下降，转化率降低；但从动力学因素看，温度升高，反应速度增加。使变换率最大的温度为最佳温度，从热力学和动力学关系求极值可得出。反应初期，转化率低，最佳温度高，采用中温变换，反应后期，转化率高，最佳温度低，采用低温变换。
（4）反应压力
压力对平衡没有影响，但增大压力可加快反应速度，减少催化剂用量和反应设备体积，并可降低能耗。中型厂用1.5～3.0MPa加压变换，小型厂0.2～0.8 MPa 加压变换。加压变换的缺点是设备腐蚀严重。
7.生产工艺流程（中变低变串联的流程)
中变催化剂的铁铬或铁镁催化剂反应温度高，反应速度大，有较强的耐硫性，价廉而寿命长。低温的铜系催化剂则正相反。
为了取长补短，工业上采用中变低变串联的流程，如图所示。
压力对平衡无影响。变换是在常压下进行的. 增大压力可加快反应速度，减少催化剂用量和反应设备体积，并可降低能耗。
小型厂0.2～0.8 MPa加压变换。加压变换的缺点是设备腐蚀严重。
（1）原料气的净化
脱硫,脱碳,变换, 气体的精制
①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. 以煤为原料，原料气中H2S含量一般为2～3g·m-3，有的高达20～30g·m-3。
H2S对设备和管道有腐蚀作用，使变换及合成系统的催化剂中毒，还使铜洗系统的低价铜生成硫化亚铜沉淀，增加铜耗。
工业脱硫方法很多，分为干法和湿法两种。前者是用固体脱硫剂(如氧化锌、活性炭、分子筛等)将气体中的硫化物除掉；后者用碱性物质或氧化剂的水溶液即脱硫剂(如氨水法、碳酸盐法、乙醇胺法、蒽醌二磺酸钠法及砷碱法等)吸收气体中的硫化物。
干法脱硫优点是既能脱无机硫，又能脱有机硫，可把硫脱至极微量。缺点是脱硫剂不能再生，故只能周期性操作，不适于脱除大量硫化物。
湿法采用液体脱硫，便于再生并能回收硫，易于构成连续脱硫循环系统，可用较小的设备脱大量硫化物。缺点是对有机硫脱除能力差，净化度不如干法高。
目前通用的是湿法中的改良ADA法，也称之为ADA-钒酸盐法（或改良ADA 法）。
反应原理：
（1）脱硫吸收塔中的反应：
Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO3
2NaHS+4NaVO3+H2O→Na2V4O9+4NaOH+2S
Na2V4O9+2ADA(氧化态）＋2NaOH+H2O→4NaVO3+2ADA(还原态）（2）再生塔中反应：
2ADA（还原态）+O2→2ADA（氧化态）+H2O
②脱碳变换气中含有大量的CO2(15％一35％)，对原料气的精制及氨合成不利。
脱除CO2的方法很多，工业上常用的是溶液吸收法，分为物理吸收和化学吸收两种。
物理吸收是利用CO2能溶于水和有机溶剂的特点。常用的有加压水洗、低温甲醇洗涤等。如在3MPa、-30— -70℃下，甲醇洗涤气体后气体中的CO2可以从33％降到10μg·g-1，脱碳十分彻底。
化学吸收是用氨水、有机胺或碳酸钾的碱性溶液为吸收剂，利用CO2能与溶液中的碱性物质进行化学反应而将其吸收。大中型厂多采用改良热碱法，此法以K2CO3水溶液为吸收液，并添加少量活化剂如氨基乙酸或乙二醇胺，缓蚀剂如V2O5等。吸收解吸反应如下：
K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO3
当吸收液中添加氨基乙酸，吸收压强2～3MPa、温度85～100℃时，气体中的CO2可从20～28%降至0.2%～0.4％；解吸压强为10～30kPa，温度105～110℃,用热碱脱除CO2时，也脱除了微量的H2S。
③气体的精制气体的精制就是将少量的CO、CO2进一步脱除，常用的有铜洗法和甲烷化法。
甲烷化法是把CO、CO2转化为对氨合成无害的CH4，主要反应是
CO + 3H2＝CH4 + H2O
CO2 + 4H2=CH4 + 2H2O
甲烷化法镍为主的催化剂作用下，在280～380℃及压强0.6～3MPa下进行甲烷化反应。此法将气体中碳化物总量降低到10μg·g-1。
联合生产碳酸氢铵法（以下具体介绍）
二.合成氨——碳酸氢铵联合生产之碳化工序
碳酸氢铵
1.性质和用途
碳酸氢铵又称碳铵~重碳酸铵~酸式碳酸铵，碳酸氢铵是一种碳酸盐,分子式为NH4HCO3 ，相对分子质量79.06 ，碳酸氢铵系单斜晶体，密度1.58,在加压下所测的熔点为106℃.在空气中易分解,但分解速度随结晶体所含水分的不同
而异,随温度升高而迅速上升.见下表:
，化学式为NH4HCO3,相对分子质量79，含氮17％左右。生产碳铵的原料是氨、二氧化碳和水，反应式为：
NH3+H2O→NH3*H2O+热量
NH4OH+CO2→NH4HCO3+热量
碳酸氢铵是一种无色或浅色化合物，呈粒状，板状或柱状结晶，比重1.57，容重0.75，较硫酸铵(0.86)轻，略重于粒状尿素(0.66)易溶于水，0℃时溶解度为11.3％；20℃时为21％；40℃时为35％。
从碳酸氢铵的化学式不难看出，碳酸氢铵其中有N（氮）元素。所以可以把碳酸氢铵当作一种化肥（氮肥）使用。它的俗名有“碳酸氢氨”、“碳铵”、“碳氨”等。纯净的碳酸氢铵氮元素的质量分数约为17.72%.
碳酸氢铵的化学性质不很稳定。碳酸氢铵受热易分解，生成氨气（NH3）、水（H 2O）、二氧化碳（CO2）。其中氨气有特殊的氨臭味，所以在长期堆放碳酸氢铵化肥的地方会有刺激性气味。
因为碳酸氢铵是一种碳酸盐，所以一定不能和酸一起放置，因为酸会和碳酸氢铵反应生成二氧化碳，使碳酸氢铵变质。但是也有农村利用碳酸氢铵能和酸反应这一性
质，将碳酸氢铵放在蔬菜大棚内，将大棚密封，并将碳酸氢铵置于高处，加入稀盐酸。这时，碳酸氢铵会和盐酸反应，生成氯化铵（NH4Cl）、水（H2O）和二氧化碳（CO 2）。二氧化碳可促进植物光合作用，增加蔬菜产量，而生成的氯化铵也可再次作为肥料使用。
碳酸氢铵的化学式中有铵根离子（NH4+，即带1单位正电荷），是一种铵盐，而铵盐不可以和碱供放一处，所以碳酸氢铵切忌和NaOH（俗名火碱、烧碱、苛性钠，化学名氢氧化钠）或Ca（OH）2 （俗名熟石灰,化学名氢氧化钙）放在一起。因为铵盐和碱共热会生成氨气使化肥失效。
碳铵在水中呈碱性反应。易挥发，有强烈的刺激性臭味。10～20℃时，不易分解，30℃时开始大量分解。我国多数地区主要作物的施肥季节在5～10月，其间平均温度在20C以上，恰值碳铵开始较多分解的转折点，施用时必须采取各种防挥发措施。
碳铵怕”热”也怕”湿”，因生产时不能按常法加热干燥，故碳铵产品常有吸湿水，引起碳铵分子潮解，结果使密封包装下的碳铵结块，敞开时则加速挥发。
碳铵的优点主要表现在农化性质上。碳铵是无(硫)酸根氮肥，其三个组分都是作物的养分，不含有害的中间产物和最终分解产物，长期施用不影响土质，是最安全的氮肥品种之一。
碳铵的另一个特点是其铵离子更易被土粒吸持，故当其施入土后不易随水下渗流失，淋失量仅及其他氮肥的三分之一到十分之一(表2-2)。因此，只要碳铵能较完全地接触土壤，被土粒充分吸持，施用后的挥发并不比其他氮肥高。有些条件下，如在石灰性土壤上，深施后还可比其他氮肥减少挥发损失。
施用：碳铵适用于基肥，也可用作追肥，但都要深施。常用的有以下几种方法：
①不离土不离水和先肥土、后肥苗的施肥原则即把碳铵深施入土，使其不离水土，被土粒吸持并不断对作物供肥。深施的方法很多，如作基肥的铺底深施，全层深施，分层深施；作追肥的沟施和穴施等。其中以结合耕耙作业将碳铵作基肥深施，较方便而功效高，肥效稳定。对旱作物如小麦、玉米作追肥深施，效果也较好，但须注意适宜用量，防止烧苗，应结合灌水，才能充分发挥其肥效。
②避免高温季节和高温时期施用的原则碳铵尽量在气温小于20℃的季节施用，一天中则尽量在早、晚气温较低时施用，均可明显减少施用时的分解挥发，提高肥效。提倡碳铵与其他氮肥品种搭配施用，如将碳铵作基肥，用于低温季节，尿素、硫铵等作追肥，用于高温季节。随着我国化肥工业的发展，碳铵在我国农用氮素中的比例将可能逐渐降低，被其他高浓度稳定的氮肥品种所替代，但碳铵仍将在相当一段时间内作为我国的一个重要氮肥品种，不能忽视。
联合制碱法
（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
(2) NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
（3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑
即：①NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓
②2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2↑
氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步。第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成一分子的氯化铵和碳酸氢钠沉淀，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。
根据NH4Cl 在常温时的溶解度比NaCl 大，而在低温下却比NaCl 溶解度小的原理，在278K ～283K(5 ℃～10 ℃) 时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。
此法优点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96 ％；NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO 转化成CO2 ，革除了CaCO3 制CO2 这一工序。
碳酸钠用途非常广泛。虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳酸钠，但仍不能满足工业生产的需要。
1862年，比利时人索尔维（Ernest Solvay 1838—1922）发明了以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”（又称氨碱法）。此后，英、法、德、美等国相继建立了大规模生产纯碱的工厂，并组织了索尔维公会，对会员以外的国家实行技术封锁。
第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞。由于我国所需纯碱都是从英国进口的，一时间，纯碱非常缺乏，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱国实业家范旭东在天津塘沽创办了永利碱业公司,决心打破洋人的垄断，生产出中国的纯碱。他聘请正在美国留学的侯德榜先生出任总工程师。
1920年，侯德榜先生毅然回国任职。他全身心地投入制碱工艺和设备的改进上，终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。1924年8月,塘沽碱厂正式投产。1926年，中国生产的“红三角”牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远销日本和东南亚。
针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。为了实现这一设计，在1941一1943年抗日战争的艰苦环境中，在侯德榜的严格
指导下，经过了500多次循环试验，分析了2000多个样品后，才把具体工艺流程定下来，这个新工艺使食盐利用率从70％一下子提高到96％，也使原来无用的氯化钙转化成化肥氯化铵，解决了氯化钙占地毁田、污染环境的难题。这方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度，赢得了国际化工界的极高评价。1943年，中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。所谓“联合制碱法”中的“联合”，指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起，利用了生产氨时的副产品CO2，革除了用石灰石分解来生产，简化了生产设备。此外，联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙，而用可作化肥的氯化铵来回收，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。联合制碱法很快为世界所采用。
侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀，气体和难电离的物质生成。他要制纯碱（Na2CO3），就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度较小，所以先制得NaHCO3。再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子，铵根离子，氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用。
生产工艺：
年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 ●原料气的净化 CO变换 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作 为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代 传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法： ●以煤为原料的合成氨工艺 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
合成氨工艺流程标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器，除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，加压到~，送入脱硫塔，用溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢，随后，气体经饱和塔进入热交换器，加热升温后进入一氧化碳变换炉，用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体，返回热交换器进行降温，并经热水塔的进一步降温后，进入变换器脱硫塔，以除去变换时产生的硫化氢。然后，气体进入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段，升压到压缩机~后，依次进入铜洗塔和碱洗塔，使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20（ppm）以下，以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段，升压到~MPa进入滤油器，在此与循环压缩机来的循环气混合，经除油后，进入冷凝塔和氨冷器的管内，再进入冷凝塔的下部，分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间，与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下，将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中，约含氨10~20%，经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后，其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段：空气从煤气炉的底部吹入，使燃料燃烧，热量贮存于燃料中，为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。上吹制气阶段：从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽，和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段：将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入，生成的半水煤气由炉底引出。二次上吹制气阶段：水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层，将炉底残留的半水煤气排净，为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段：从炉底部吹入空气，所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源，并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。原料气的净化：除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质，将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗（脱除二氧化碳）、铜洗（脱除一氧化碳）、碱洗（脱除残余二氧化碳）等几个工段构成，主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫：原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂，当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附，脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫，再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液，当含硫气体通过脱硫剂时，硫化物被液体剂吸收，除去气体中的绝大部分硫化氢。
合成氨工艺简介模板 1
合成氨工艺控制方案总结 一合成氨工艺简介 中小型氮肥厂是以煤为主要原料, 采用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, 经过造气、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: 该装置主要的控制回路有: ( 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。 其中触媒温度控制可采用全系数法自适应控制, 其它回路采用PID 控制。 2
二主要控制方案 ( 一) 造气工段控制 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, 在每一循环时间里具体分为五个阶段; (1)吹风阶段约37s; (2)上吹阶段约39s; (3)下吹阶段约56s; (4)二上吹阶段约12s; (5)吹净阶段约6s. l、吹风阶段 此阶段是为了提高炉温为制气作准备的。这一阶段时间的长短决定炉温的高低, 时间过长, 炉温过高; 时间过短, 炉温偏低而且都影响发气量, 炉温主要由这一阶段控制。 般工艺要求此阶段的操作时间约为整个循环周期的18％左右。2、上吹加氮制气阶段 在此阶段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, 是调节 H2/N2的主要手段。可是为了保证造气炉的安全该段时间最多不超过整个循环周期的26％。 3、上吹制气阶段 该阶段与上吹加氯制气总时间为整个循环的32％, 随着上吹制气的进行下部炉温逐渐下降, 为了保证炉况和提高发气量, 在此 3
合成氨工艺流程简述标准化管理处编码［BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9NJ
合成氨工艺流程简述 1、粘结剂制备 先将水加入到粘结剂提取罐内，然后向罐内微通蒸汽,加热温度应≤40°C,开动搅拌机在不断搅拌的情况下投入液体烧碱（30%N a OH）,待碱液温度达一定时继续搅拌，投入筛好的褐煤（含腐植酸约35%）,含量低的褐煤应适当多投，可根据腐植酸含量高低而调整加入量，边投料边通蒸汽，同时不停搅拌，此时由于化学反应而放出热量产生少量气体、液位有所升高，为防止冒槽现象应酌惜减少蒸汽加入量，维护反应温度，时间约2小时反应基本完全，可取少量提取液检查，其颜色为黑褐色，有粘结性，用母指和食指捏后拉开有连丝，冷却后粘结性增大，流动性变差，视为提出制液结束。此时停蒸汽，不停搅拌待用。 2、原料煤的粉碎和粘结剂的加入 原料煤先送入一级粉碎机，粉至3毫米以下，后经皮带机送入鼠笼粉碎机粉至1毫米以下，经皮带机送入双轴搅拌机内，此时山操作工视其送入的煤量酌惜控制加液阀加入已提取好的粘结剂，在双轴搅拌机内不断的搅拌推进混匀后落入斜皮带机，送至分仓平皮带机，分仓堆泯备用（粘结剂的加入量是根据经验判断掌握调节，一般加液后的煤屑用手抓一把捏得拢，两指能捏散较为合适）。 3、煤棒制备 泯化合格的原料煤送煤棒机挤压成型后经皮带机输送到煤棒烘干炉中，利用吹风气回收锅炉的尾气（温度?160°C）将煤棒烘干,再经皮带机输送到造气车间供造气炉制取半水煤气用。 4、半水煤气制取以空气和蒸汽为气化剂，在常压、高温下与煤棒中的炭作用，通过固定床（造气炉）蓄热间歇制气法得到半水煤气，根据氨合成必需的氢、氮气体比例调整空气和蒸汽加入量，保证合成氨系统的循环氢含量，造气过程山微机控制，分为五个阶段：
合成氨工艺简介 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
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。 硫化氢对合成氨生产有着严重危害，但不能与铁反应生成硫化亚铁，而且进入变换及合成系统能使铁催化剂中毒，进入铜洗系统使铜液的低价铜生成硫化亚铜的低价沉淀，使操作恶化，铜耗增加。所以半水煤气总的无机碳化物和有机硫化物必须在进入变换、合成系统前除去。
合成氨工艺控制方案总结 一合成氨工艺简介 中小型氮肥厂是以煤为主要原料，采用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，经过造气、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： 该装置主要的控制回路有：（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。 其中触媒温度控制可采用全系数法自适应控制，其他回路采用PID控制。 二主要控制方案 （一）造气工段控制 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，在每一循环时间里具体分为五个阶段；(1)吹风阶段约37s；(2)上吹阶段约39s；(3)下吹阶段约56s；(4)二上吹阶段约12s；(5)吹净阶段约6s. l、吹风阶段 此阶段是为了提高炉温为制气作准备的。这一阶段时间的长短决定炉温的高低， 时间过长，炉温过高；时间过短，炉温偏低并且都影响发气量，炉温主要由这一阶段控制。般工艺要求此阶段的操作时间约为整个循环周期的18％左右。 2、上吹加氮制气阶段 在此阶段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，是调节H2/N2的主要手段。但是为了保证造气炉的安全该段时间最多不超过整个循环周期的26％。 3、上吹制气阶段 该阶段与上吹加氯制气总时间为整个循环的32％，随着上吹制气的进行下部炉温逐渐下降，为了保证炉况和提高发气量，在此阶段蒸汽的流量最好能得以控制。 4、下吹制气阶段 为了充分地利用炉顶部高温、提高发气量，下吹制气也是很重要的一个阶段。这段时间
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。
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H2，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, N2, H2 H2S等其他杂质 CO, N 2 , H 2 变 换 气 脱 硫 工 段 CO2, N 2 , H 2 H2S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”。
合成氨工艺原理 合成氨不论采用什么原料与生产方法,大体上包括三个工艺过程:(1)原料气的制造;(2)原料气的净化(包括脱硫、变换脱除CO,碳化、脱碳脱除CO 2 ,精炼脱 除微量的CO、CO 2、H 2 S、O 2 等);(3)氨的合成与为了满足气体净化及合成各工序 工艺条件提供能量补偿的压缩工序。生产出氨以后再根据需要加工成碳铵、尿素、硝铵等。其详细原理如下(以煤为原料): 一、造气工段 合成氨生产所用的半水煤气,要求气体中(CO+H 2)与N 2 的比例为3:1左右。因 此生产上采用间歇地送入空气与蒸汽进行气化,将所得的水煤气配入部分吹风气制成半水煤气。即以石灰碳化煤球、无烟块煤为原料,在高温下交替与空气与过 热蒸汽进行气化反应(C+O点燃CO 2+Q 、2C+O点燃2CO+Q 、2CO+ O点燃2CO 2 + Q 2H 2O(气)+C△CO+2H 2 -Q制得半水煤气,半水煤气经过除尘,余热回收,水洗降温制 得合格的半水煤气,供后工段使用。 二、脱硫工段 从造气工段的半水煤气中,除氢气与氮气外,还含有27%左右CO、9%左右的CO 2 以及少量的硫化物,这些硫化物对合成氨生产就是有害的。它会腐蚀设备、管道,会引起催化剂中毒,会损坏铜液成份。因此,必须除去少量硫化物,其原理:用 稀氨水(10—15tt)与硫化氢反应(NH 3+H 2 S=NH 4 HS)将H 2 S脱除至0、07g/m3(标)以下, 使半水煤气净化,以满足合成氨生产工艺要求。 三、变换工段 将脱S后的半水煤气(含CO25%—28%)由压缩工段加压后经增温、加热,在一定的温度与压力下,在变换炉内借助催化剂的催化作用,使半水煤气中CO与H 2 O(气) 进行化学反应,转变为CO 2与H 2 (CO+H 2 O(气)催化剂高温CO 2 +H 2 +Q),制得合格的变 换气,以满足后工段的工艺要求。其次,系统中设有饱与热水塔、甲交、一水加、二水加、冷却塔等换热设备,以便合理利用反应热与充分回收余热,降低能耗,同时降低变换气温度。 四、碳化与脱碳工段 1、碳化
工艺流程说明： 将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器，除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，加压到1.9~2.0Mpa，送入脱硫塔，用A.D.A.溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢，随后，气体经饱和塔进入热交换器，加热升温后进入一氧化碳变换炉，用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体，返回热交换器进行降温，并经热水塔的进一步降温后，进入变换器脱硫塔，以除去变换时产生的硫化氢。然后，气体进入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段，升压到压缩机12.09~13.0Mpa后，依次进入铜洗塔和碱洗塔，使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20（ppm）以下，以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段，升压到30.0~32.0 MPa进入滤油器，在此与循环压缩机来的循环气混合，经除油后，进入冷凝塔和氨冷器的管内，再进入冷凝塔的下部，分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间，与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下，将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中，约含氨10~20%，经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后，其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段：空气从煤气炉的底部吹入，使燃料燃烧，热量贮存于燃料中，为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。 上吹制气阶段：从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽，和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段：将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入，生成的半水煤气由炉底引出。 二次上吹制气阶段：水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层，将炉底残留的半水煤气排净，为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段：从炉底部吹入空气，所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源，并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。原料气的净化：除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质，将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗（脱除二氧化碳）、铜洗（脱除一氧化碳）、碱洗（脱除残余二氧化碳）等几个工段构成，主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫：原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂，当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附，脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫，再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液，当含硫气体通过脱硫剂时，硫化物被液体剂吸收，除去气体中的绝大部分硫化氢。 CO变换：一氧化碳对氨催化剂有毒害，因此在原料气进入合成氨工序之前必须将一氧
合成氨工艺 合成氨的介绍 基本简介： 生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。 ①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。 ②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。 ③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。 用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、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。液氨常用作制冷剂。
贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。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。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。 合成氨反应式如下：N2+3H2≒2NH3(该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下为：“催化剂”) 合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、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
1、合成氨生产工艺简介 1）造气工段 造气实质上是碳与氧气和蒸汽反映，重要过程为吹风和制气。详细分为吹风、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 煤中硫在造气过程中大多以H2S形式进入气相，它不但会腐蚀工艺管道和设备，并且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因而脱硫工段重要目就是运用DDS脱硫剂脱出气体中硫。气柜中半水煤气通过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后通过二次除焦、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 变换工段重要任务是将半水煤气中CO在催化剂作用下与水蒸气 发生放热反映，生成CO2和H2 。河南中科化工有限责任公司采用是中变串低变工艺流程。通过两段压缩后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、热互换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反映后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，气体中有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中硫含量在25mg/m3。脱碳重要任务是将变换气中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左右变换气，进入水分离器，分离出来水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。 被吸附剂吸附杂质和少量氢氮气在减压和抽真空状态下，将从吸附塔下端释放出来，这某些气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高某些在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常压解吸气经阻火器排入大气。
将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器，除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，加压到1.9~2.0Mpa，送入脱硫塔，用A.D.A.溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢，随后，气体经饱和塔进入热交换器，加热升温后进入一氧化碳变换炉，用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体，返回热交换器进行降温，并经热水塔的进一步降温后，进入变换器脱硫塔，以除去变换时产生的硫化氢。然后，气体进入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段，升压到压缩机12.09~13.0Mpa后，依次进入铜洗塔和碱洗塔，使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20（ppm）以下，以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段，升压到30.0~32.0 MPa进入滤油器，在此与循环压缩机来的循环气混合，经除油后，进入冷凝塔和氨冷器的管内，再进入冷凝塔的下部，分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间，与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下，将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中，约含氨10~20%，经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后，其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。吹风阶段：空气从煤气炉的底部吹入，使燃料燃烧，热量贮存于燃料中，为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。上吹制气阶段：从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽，和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段：将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入，生成的半水煤气由炉底引出。二次上吹制气阶段：水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层，将炉底残留的半水煤气排净，为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段：从炉底部吹入空气，所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源，并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。原料气的净化：除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质，将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗（脱除二氧化碳）、铜洗（脱除一氧化碳）、碱洗（脱除残余二氧化碳）等几个工段构成，主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫：原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂，当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附，脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫，再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液，当含硫气体通过脱硫剂时，硫化物被液体剂吸收，除去气体中的绝大部分硫化氢。 CO变换：一氧化碳对氨催化剂有毒害，因此在原料气进入合成氨工序之前必须将一氧化碳彻底清除。除去一氧化碳的方法，工业上采用两段法。第一步是把一氧化碳与水蒸汽作用生成氢和二氧化碳；第二步采用铜氨液洗涤法，液氨洗涤法或甲烷化法除去变换中残余的
1、合成氨生产工艺介绍 令狐采学 1）造气工段 造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反响，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产生炉内，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年夜多以H2S的形式进入气相，它不但会腐化工艺管道和设备，并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产生放热反响，生成CO2和H2。河南中科化工有限责任公司采取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，并弥补蒸汽后，经水别离器、预腐化器、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，反响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取变压吸附脱碳工艺。来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气，进入水别离器，别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年夜气。 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辨别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反响而被吸收。反响热由冷却水箱内的冷却水移走。气体从付塔顶出来，进入尾气洗涤塔下部回收段，气体中的少量二氧化碳和微量的硫化氢被无硫氨水继续吸收，再进入上部清洗段。气体中微量二氧
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 =-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CO 2和H 2 ；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
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％。该时期是由吹风管路送风，该段时刻的长短直截了当阻碍H2/N2. 该操纵系统是一个较复杂的时变、间歇、非线性、大滞后操纵系统。故将该系统设计为串级操纵。 造气炉的工作方式分为开车、停车、正常造气、升温顺制惰等五种方式。每台造气炉需要操纵15个电磁阀，为了防止多台炉同时进入吹风时期而引起争风抢汽观象，各台炉之间必须进行吹风排队顺序操纵。
合成氨生产工艺 合成氨生产原理： 氨是一种重要的化工原料，特别是生产化肥的原料，它是由氢和氮合成。合成氨工业是氮肥工业的基础。为了生产氨，一般均以各种燃料为原料。首先，制成含H2和CO等组分的煤气，然后，采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气，最后，氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。 1、合成氨生产工艺介绍 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。
合成氨工艺流程 在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2====2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应， 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 生产方法生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。 ①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。 ②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。 ③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。 用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、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。液氨常用作制冷剂。 贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运 合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的合成氨生成成套项目, 规模有4×104 吨/年, 6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准. 1. 工艺路线： 以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是: 造气-> 半水煤气脱硫-> 压缩机1，2工段-> 变换-> 变换气脱硫->压缩机3段-> 脱硫->压缩机4，5工段-> 铜洗-> 压缩机6段-> 氨合成-> 产品NH3 采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下: 造气->半水煤气脱硫->压缩机1,2段->变换-> 变换气脱硫-> 压缩机3段->脱碳-> 精脱硫->甲烷化->压缩机4,5,6段->氨合成->产品NH3 2. 技术指标: (1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm
（前面应该编写个目录） 年产8万吨合成氨合成工段设计 设计说明书 1 总论 氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位; 同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10 %的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70 %的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30 %的比例,称之为“工业氨”。 世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。根据合成氨技术发展的情况分析, 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变, 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性”的基本目标, 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发[1]。 (1) 大型化、集成化、自动化, 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。以Uhde公司的“双压法氨合成工艺”和Kellogg 公司的“基于钌基催化剂KAAP 工艺”,将会在氨合成工艺的大型化方面发挥重要的作用。氨合成工艺单元主要以增加氨合成转化率(提高氨净值) ,降低合成压力、减小合成回路压降、合理利用能量为主，开发气体分布更加均匀、阻力更小、结构更加合理的合成塔及其内件; 开发低压、高活性合成催化剂, 实
现“等压合成”。 (2) 以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整,是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。 实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。生产过程中不生成或很少生成副产物、废物,实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。 提高生产运转的可靠性,延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。有利于“提高装置生产运转率、延长运行周期”的技术,包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重视。 1.1设计任务的依据 设计任务书是项目设计的目的和依据： 产量：80 kt/a 液氨 放空气（惰性气Ar +CH4）：17% 原料：新鲜补充气N2 24%，H2 74.5 %，Ar 0.3%，CH4 1.2% 合成塔进出口氨浓度：2.5%，13.2% 放空气:（惰性气Ar +CH4 ）～17% 合成塔操作压力 32 MPa（绝压） 精练气温度 40℃ 水冷器出口气体温度 35 ℃ 循环机进出口压差 1.47MPa 年工作日 310 d