第1章 合成氨1

合成氨工艺流程

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%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，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

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。

1.合成氨的工艺流程

(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%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：

CO+H2OH→2+CO2 =-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。

化学品清单

单位： 合成氨车间 区域 ：合成装置 更新日期：2018-10-8

序号 化学品名称 化学品来源 分类 MSDS/附件页码 备注

1 氨（NH3） 生产 产品 有

2 硫酸（H₂SO₄） 生产 产品 有

3 二氧化碳（CO2） 生产 中间产品 有

4 氢（H2） 生产 中间原料 有

5 一氧化碳（CO） 生产 中间原料 有

6 硫化氢（H2S） 生产 中间原料 有

7 二氧化硫（SO2） 生产 中间原料 有

8 三氧化硫（SO3） 生产 中间原料 有

9 丙烯（C3H6） 采购 中间原料 有

10 氮（N2） 生产 中间原料 有

11 甲醇（CH3OH） 生产 添加剂 有

12 盐酸（HCl） 采购 添加剂 有

13 氯酸钠（NaClO3） 采购 添加剂 有

14 循环水药剂 采购 添加剂 正在收集MSDS

15 变换触媒 采购 添加剂 正在收集MSDS

16 硫回收触媒 采购 添加剂 正在收集MSDS

17 合成触媒 采购 添加剂 正在收集MSDS

注：1）危险品来源指采购、生产、销售、运输及其他。

2）分类指原料、中间原料、中间产品、产品、添加剂、废弃品。

3）化学品安全技术说明书（MSDS）只需要注明有或无，并注明查找的附件页码。

第四章 3，4-乙撑二氧噻吩（EDOT）及其衍生物的设计合成

4.1引言

近几十年来, 有机导电杂环类聚合物引起了科学家们的广泛注意, 而一种新型导电聚合物聚噻吩衍生物聚3, 4-乙撑二氧噻吩(PEDOT )更成为研究的热点[1]。PEDOT 具有许多优良的特性 [2]。掺杂的PEDOT 是目前已知的最稳定的导电聚合物, PEDOT 无论在空气、水蒸汽或水溶液中都表现出很好的化学和电化学稳定性, 这是一般聚合物所不具有因而不能得以广泛应用的重要原因[3]。PEDOT

这些优良的性能, 尤其是其电化学活性和环境稳定性, 再加上导电聚合物本身所具有的电、磁、光、色等多方面的性能, 引起了诸多科学工作者的兴趣[ 4, 5 ]。

噻吩类杂环化合物应用较多的是其衍生物，噻吩衍生物广泛应用于合成医药、农药、染料、化学试剂、功能材料等领域，但该类化合物的应用和发展在我国尚处在起步阶段，是目前颇具活力的研究领域．研究表明，以吡啶等芳香杂环化合物为母体的π共轭体系具有、许多重要的性质和用途[6- 9]，特别是其优良的光学性能，引起了材料学家的极大兴趣，而且随着共轭体系结构的变化，表现出灵活的光学性质[10- 15]．噻吩是苯和吡啶的等π电子体，由于其具有稳定的五元芳香杂硫原子的结构特点，其α位取代的π-共轭体系会产生一些新的性质，因此，从分子设计的角度看，从理论上研究噻吩衍生物的分子结构和相关性质间关系是一项很有意义的工作．

在本章我们进一步研究并优化了EDOT的合成方法，还选取EDOT为π-共轭体系的中心合成了三个系列的含D-A 结构的EDOT衍生物，以期得到有应用价值的非线性材料。

4.2合成设计和合成途径

4.2.1 EDOT及其衍生物的设计

目前国内外报道的EDOT的合成方法主要有：

方法一：

文献[17]报道了以噻吩和液溴为原料,通过烷氧基化和醚交换反应制得单体EDOT。具体合成路线如下:

浅谈合成氨工艺

氮肥生产是高能耗的工业，其生产成本主要取决于系统的能耗，系统能耗除了与采用的工艺流程有关外，在很大程度上取决于系统控制的算法及稳定性，因此，化肥生产过程的控制系统对整个生产成本具有关键意义。本文比较详细的介绍了合成氨的工艺流程，并对化肥的生产做了介绍，并且从再生产的角度介绍了钢铁厂的副产业——硫酸铵的生产。最终对我国合成氨技术的发展做了展望。

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%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。本次化工见习，我们参观了玉溪新兴钢铁有限公司和峨山化肥厂，对合成氨工艺，以及化肥生产工艺，有了质的认识。

详细的工业流程又可分为一下几步：

（1）以无烟煤为原料合成氨常见的工艺过程是：

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

（2） 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

一、合成氨工艺

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，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

在合成氨的所有流程中，核心围绕此方程式展开，用最低的能耗量，得到最高质量的产品。