合成氨

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化学工艺学第2章合成氨

化学工艺学第2章合成氨
第2章 合成氨
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第2章 合成氨
• 2.1 概述
1、氨的性质:
物理性质:冰点-77.7℃,汽化热大,所以 可作为冷冻剂使用。有刺激性气味。 化学性质:较活泼,可制化肥、硝酸等。 氨的用途:生产化肥(固氮)、生产硝酸、纯碱、 含氮无机盐、化纤、塑料。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2章 合成氨
• 2.1 概述
2、合成氨的原料 原料:(包括提供H2的原料和燃料) 固体原料:焦碳、煤 气体原料:天然气、重油、焦炉气等 液体原料:石脑油、重油、原油等 常用的原料有:焦碳、煤、天然气、重油
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第2章 合成氨
• 2.2 原料气的制取
煤气的类型: 空气煤气:H2:0.9%,CO:33.4%、N2:64.6% 水煤气:H2:50%,CO:37.3%、N2:5.5% 半水煤气:H2:37%,CO:33.3%、N2:22.4% (接近H2:N2=3.2:1) 半水煤气可采取分阶段制得空气煤气及水煤气, 然后将两者按一定比例混合而成。
钴钼加氢 反应器
排风机
天然气蒸气转化工艺流程图
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第2章 合成氨
• 2.2.5 甲烷蒸气转化的生产方式 一段转化:
采用管子炉,3~4MPa下,在多根耐热合金钢管 内填放催化剂,侧壁(或顶部)设有多个烧嘴,燃烧 天然气,产生高温。炉膛温度:1000℃,管子内温 度:750~800℃。 进入一段的原料气:3~4MPa,H2O/CH4=3.5, 500~520℃; 出一段的转化气:850~860℃
CO2+N2
CO+N2
空气
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第2章 合成氨
第二阶段(一次上吹): 水蒸气从下往上,一次地吹过炽热的C层,产生水煤 气送往气柜,炭层的温度上移,温度下降。

合成氨的化学反应方程式

合成氨的化学反应方程式

合成氨的化学反应方程式氨(Ammonia)是一种有机物质,它是人们熟悉的日常化学制品,也是非常重要的原材料,在医药、农药和农业肥料行业中都有广泛的应用。

氨的英文符号是NH3,为了达到生产氨的目的,我们必须尽可能清楚地了解它的合成原理和合成反应方程式。

氨的合成反应是一个非常基础的反应,主要有两种方式:热法合成氨和电解法合成氨。

热法是指将氮、碳、水和碳酸钾等原料煅烧,经过温度和压力控制后,按下列化学反应方程式产生氮:1.N2 + 3H2 2NH3其中,N2为氮气,H2为氢气,NH3为氨气。

电解法是指将氯气等原料电解溶液,发生电化学反应后产生氨,其反应方程式如下:2.2N2 + 3H2 2NH3其中,N2为氮气,H2为氢气,NH3为氨气。

氨合成反应通常是在室内温度下进行,化学反应可能会放出有毒气体,所以操作时要注意安全。

氨的合成反应虽然简单,但也可以用于更多复杂的反应。

它可以与硫酸、乙酸、甲醛和其他有机物和无机物进行反应,以获得具有不同功能性的有机化合物。

例如,氨可与烯烃和醇类反应,在一定的温度和压力下,可以产生一种有机氨基化合物,如丙烯酰胺和苯甲醛等。

此外,氨也可以与有机硫化物进行反应,生成了一种特殊的化合物,可能会对生物有害,这种物质称为硝酸盐。

例如,氨可与硫酸反应,可以产生亚硝酸盐:3.NH3 + H2SO4 NH4HSO4其中,NH3为氨气,H2SO4为硫酸,NH4HSO4为亚硝酸盐。

此外,氨还可以与碳酸氢钠、磷酸三氢钠对水反应,可以得到氨水和碳酸氢铵:4.NH3 + NaHCO3 + Na3PO4 NH4HCO3 + Na3PO4 + H2O其中,NH3为氨气,NaHCO3为碳酸氢钠,Na3PO4为磷酸三氢钠,NH4HCO3为氨水,Na3PO4为碳酸氢铵。

氯化氢的反应也可以与氨发生反应,这种反应可以获得氯溴酸、氯溴化钠或氯溴钠,如下所示:5.NH3 + HCl NH4Cl6.NH3 + HBr NH4Br7.NH3 + NaCl NaCl + NH4Cl其中,NH3为氨气,HCl为氯化氢,NH4Cl为氯溴酸,HBr为溴化氢,NH4Br为氯溴化钠,NaCl为氯化钠,NH4Cl为氯溴钠。

工业合成氨资料讲解

工业合成氨资料讲解

1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2:将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2,除去CO2后得N2。

H2:用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。

用煤和水制H2的主要反应为:(3)制得的H2、N2需净化、除杂质,再用压缩机制高压。

(4)氨的合成:在适宜条件下,在合成塔中进行。

(5)氨的分离:经冷凝使氨液化,将氨分离出来,提高原料的利用率,并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔,使之充分利用。

2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点:合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应:(2)合成氨生产的要求:合成氨工业要求:○1反应要有较大的反应速率;○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。

(3)合成氨条件选择的依据:运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识,同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。

反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中NH3的产量压强增大,有利于氨的合成,但需要的动力大,对材料、设备等的要求高,因此,工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高,化学反应速率增大,但不利于提高平衡混合物中NH3的含量,因此合成氨时温度要适宜,工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时,催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动,但能缩短反应达到平衡的时间,工业上一般选用铁触媒作催化剂,使反应在尽可能低的温度下进行。

○1温度:500℃左右○2压强:20MPa—50MPa ○3催化剂:铁触媒除此之外,还应及时将生成的氨分离出来,并不断地补充原料气,以有利合成氨反应。

(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中,依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度),然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。

合成氨

合成氨

5、循环时间及分配
一般一个循环时间为2.5~3min。 工作循环时间取决于燃料的性质和各阶段的操作要求。不同燃料循环时 间分配百分比例如表所示。
吸收
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燃料种类 吹风 无烟煤,粒度 25~75mm 无烟煤,粒度 15~25mm 焦 炭,粒度 15~50mm 炭化煤球 6、气体成分 24.5~25.5 25.5~26.5 22.5~23.5 27.5~29.5
吸收
11
工业煤气的组成如下表:
煤气名称 H2 CO 气体组成,体积% CO2 N2 CH4 O2 H2S
空气煤气
水煤气 混合煤气 半水煤气
0.9
50.0 11.0 37.0
33.4
37.3 27.5 33.3
0.6
6.5 6.0 6.6
64.4
5.5 55.0 22.4
0.5
0.3 0.3 0.3
半水煤气,并经
废热锅炉、洗涤 塔后送入气柜。
吸收
3、下吹造气:
上吹后炉层温度降 低,但上层温度尚 高,仍可利用热能, 故改为下吹造气。
先从炉顶向下吹几
秒水蒸气,防止直 接吹空气与煤气相 遇爆炸。得半水煤 气从炉底导出,并
送至气柜。
吸收
4、二次上吹:
自炉底吹水蒸气, 将炉中水煤气排出,
为重新进行空气吹风
做准备,同时回收炉 内残存的半水煤气,
防止直接送入空气引
起爆炸。 持续时间很短。
吸收
5、空气吹净:
将空气从炉底吹
入,把炉内残存的
半水煤气和含氮吹
风气一起吹出并送
入气柜。持续时间
更短。
吸收
五个阶段为一个循环,每个循环需3~4min。生产 出的半水煤气中: H2%=38~42%; N2%=19~22%;

合成氨的化学反应方程式

合成氨的化学反应方程式

合成氨的化学反应方程式以《合成氨的化学反应方程式》为标题,本文将分析合成氨的化学反应方程式,阐述其中所涉及的各种反应原理。

氨是一种经常用于工业制造和生活消费的重要化学物质,由于它可以被作为组成其他化合物的重要组成部分,并可以普遍应用于农药、食品添加剂、纤维素和肥料等领域,因此,制备氨的反应方法也受到了广泛的关注。

合成氨是利用氮气与氢气在高温高压条件下发生反应,形成氨的一种反应方法。

一般可以采用两种反应方式合成氨,一种是利用热力学反应,另一种是利用催化反应。

热力学反应是利用放大热力活化分子而实现的反应,其反应方程式为:N2 + 3H2 = 2NH3,即氮气加三份氢气生成两份氨。

这种反应是基于氮气和氢气可以经过一系列能量加热后,发生反应,从而形成氨的反应原理。

在此过程中,关键的是将氮气和氢气的放大热力活化分子,使其发生反应,这种反应是热活化反应,以形成氨的反应方式称为热力学反应。

另一种反应方式是采用催化反应的方式,这是为了解决热力学反应中反应温度和压力要求过高的现象,即以氮气和氢气为原料,通过催化剂原理,在低温低压条件下,实现高效反应,并形成氨,反应方程式:N2 + 3H2 = 2NH3,即氮气加三份氢气生成两份氨。

催化反应所采用的催化剂有很多,常见的如钯催化剂、氧化铜催化剂和磷酸催化剂。

这些催化剂经过精心调配,可以有效地降低反应温度和压力,从而改善反应效率,在较低的温度和压力条件下,形成氨。

以上就是合成氨的化学反应方程式,无论是采用热力学反应还是催化反应,两者的反应原理和反应方程式都是基于氮气和氢气之间发生反应而形成氨,也都可以使用催化剂来降低反应温度和压力,从而达到改善反应效率的目的。

此外,反应温度和压力的变化,也会直接对反应的效率进行调节,从而影响到所生成的氨的化学特性和性能。

综上所述,合成氨的化学反应方程式可以利用热力学反应和催化反应两种反应方式,其反应原理是基于氮气和氢气之间发生反应而形成氨,反应方程式为:N2 + 3H2 = 2NH3,即氮气加三份氢气生成两份氨。

工业合成氨的化学反应方程式

工业合成氨的化学反应方程式

工业合成氨的化学反应方程式合成氨是指在催化剂的存在下,由氮气和氢气在高温高压下直接合成的氨。

别名:氨气。

除了从焦炉煤气中回收的少量副产品外,世界上大部分的氨都是合成氨。

合成氨主要用作肥料、制冷剂和化工原料。

方法生产合成氨的主要原料是天然气、石脑油、重油和煤(或焦炭)。

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。

一部分储存和运输的氨由制造商以液态形式运输到其他地方。

此外,为保证制造厂合成氨和氨加工车间的供需平衡,防止因短期事故而停工,需要设置液氨仓库。

根据液氨储存的容量,有不冻、半冻和全冻三种。

液氨的运输方式包括海运、驳船运输、管道运输、油轮运输和卡车运输。

工业合成氨的化学反应方程式 1工业合成氨的化学反应方程式 1:N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)(可逆反应)。

大多数工业氨生产是在高压和高温下,在催化剂的存在下,由氮和氢合成的。

氮气主要来自空气;氢气主要来源于含有氢气和一氧化碳的合成气(纯氢气也来源于水的电解)。

合成氨反应的反应条件-概述说明以及解释

合成氨反应的反应条件-概述说明以及解释

合成氨反应的反应条件
合成氨反应,即氮气与氢气通过化学反应合成氨气的过程,其理想的反应条件是经过精心设计和优化的,以确保在工业化生产中实现高效且经济的氨合成。

具体而言,包括以下几点:
1. 高温条件:反应通常在约500摄氏度的环境下进行,这是一个看似矛盾但实则必要的条件。

尽管合成氨反应本身是一个吸热反应(即需要吸收热量),在这样的高温下,反应速率得以显著提升,并且所使用的铁基催化剂在此温度下活性达到最佳状态。

2. 高压环境:为了促使反应尽可能向着生成氨的方向进行,系统需维持在高压状态,一般为20至50兆帕(MPa)的压力范围内。

高压有助于增加气体分子间的碰撞频率和强度,从而使氮气和氢气更容易结合成氨气,同时也有利于反应平衡向产物氨的生成方向移动,从而提高氨的产率。

3. 催化剂使用:合成氨反应离不开催化剂的作用,其中最著名的是哈伯-博世法中采用的铁触媒。

催化剂可以显著降低反应的活化能,加速反应进程,使得即使在较高的温度下,氮气和氢气仍能有效地转化为氨气。

综上所述,合成氨工业生产在兼顾反应动力学和热力学的基础上,选择了高温、高压及特定催化剂这三个关键条件,以期在实际操作中取得最大的经济效益和技术可行性。

这些严苛条件的选择既是为了克服反应本身的难点,也是为了实现大规模生产的实际需求。

化工工艺学合成氨知识点总结

化工工艺学合成氨知识点总结

化工工艺学合成氨知识点总结一、合成氨的定义和应用合成氨是一种无色气体,化学式为NH3,具有强烈的刺激性气味。

合成氨广泛应用于农业、化工和医药等领域。

在农业中,合成氨作为氮肥的主要成分,用于提高作物产量;在化工中,合成氨用于制备尿素、硝酸等化工产品;在医药中,合成氨用于制备药物原料和医疗设备。

二、合成氨的制备方法1. 海勃基法:通过合成氢气和氮气的混合气体,经过高温高压的反应,生成合成氨。

该方法具有反应效率高、产品纯度高的优点,但设备复杂、生产成本较高。

2. 卡斯纳赫法:通过在催化剂的作用下,使氮气和氢气发生反应生成合成氨。

该方法具有反应速度快、催化剂使用量少的特点,但合成氨的纯度较低。

3. 氨合成过程:氨合成是一种重要的合成氨方法,其主要步骤包括氮气和氢气的吸附、氢气的解离、氮气和氢气的氧化反应、氮气和氢气的反应等。

三、合成氨工艺流程1. 氢气制备:通过甲烷重整反应或气化反应,将天然气或煤制气产生的合成气转化为氢气。

2. 氮气制备:通过空分设备或压缩空气制氮设备,将空气中的氮气分离出来。

3. 氢气和氮气的混合:将制备好的氢气和氮气按照一定的比例混合。

4. 反应器反应:将混合气体送入反应器中,在催化剂的作用下进行氨合成反应。

5. 分离和纯化:将反应产生的氨气通过冷凝和吸附等分离技术,去除杂质,提高氨的纯度。

6. 储存和运输:将纯净的合成氨储存于气体储罐中,通过管道或压缩瓶等方式进行运输。

四、合成氨工艺的优化和改进1. 催化剂的研发与改进:不断研发新型催化剂,提高反应速率和选择性,降低能耗和催化剂使用量。

2. 反应条件的优化:通过调节反应温度、压力和气体比例等参数,优化反应条件,提高合成氨的产率和纯度。

3. 能源利用的改进:采用新型的能源供应方式,如使用太阳能、风能等可再生能源,减少对传统能源的依赖。

4. 废气处理的改进:对于合成氨生产中产生的废气进行处理,减少对环境的污染。

5. 生产工艺的改进:通过改进工艺流程和设备结构,提高生产效率,降低生产成本。

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谈合成氨生产技术及发展走向摘要:合成氨工业作为我国农业和工业的原料基础.发展有重要的意义,我过从建国以来,合成氨工业从无到有经历直到现在的处于国际新进行列.我们有必要对我这段时期进行了解,这对我们以后发展有重要的指导意义!一,氨的性质及用途1氨的性质(1)物理性质在常温常压下,氨是一种具有特殊气味的无色气体,有强烈的毒性。

空气中有0.5%(体积分数)的氨,能使人在几分钟内窘息而死。

在0.1MP,-33.5摄氏度,或在常温下加压到0.7-0.8MP,就能将氨变成无色的液体,同时?懦龃罅康娜攘俊0钡牧俳缥露任?132.9摄氏度,临界压力11.38MP。

液氨的相对密度为0.667(20摄氏度)。

若将液氨在0.101 MP压力下冷至-77.7摄氏度,就凝结成略带臭味的无色结晶。

液氨容易气化,降低压力可急剧蒸发,并吸收大量的热。

氨极易溶于水,可制成含氨15%-30%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。

(2)化学性质氨的化学性质较活泼,能与酸反应生成盐。

如与磷酸反应生成磷酸铵;与硝酸反应生成硝酸铵;与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵,脱水后成为尿素;与二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵。

在有水的条件下,氨对铜,银,锌等金属有腐蚀作用。

氨自燃点为630摄氏度。

氨与空气或氧按一定比例混合后,与火能爆炸。

常温常压下,氨在空气中的爆炸范围为1505%-28%,在氧气中为13.5%-82%。

2 氨的用途(1)制造化肥的原料(2)生产其他化工产品的原料基本化学工业中的硝酸,纯碱,含氮无机盐,有机化学工业中的含氮中间体,制药工业中的磺胺类药物,维生素,氨? 幔 撕退芰瞎ひ抵械募耗邗0罚 憾 罚 妆蕉 烨杷狨ィ 嗽焖浚 ┣绲龋?3)应用于国防工业和技术中作为制造三硝基甲苯,三硝基苯酚,硝化甘油,硝化纤维等多种炸药的原料;作为生产导弹,火箭的推进剂和氧化剂,(4)应用于医疗,食品行业中作为医疗食品行业中的冷冻,冷藏系统的制冷剂。

二,合成氨工业的发展使氨是一种制造化肥和工业用途众多的基本化工原料。

随着农业?⒄购途 ど 男枰 ?20世纪初先后开发并实现了氨的工业生产。

从氰化法演变到合成氨法以后,近30年来,原料不断改变,余热逐渐利用,单系列装置迅速扩大,推动了化学工业有关部门的发展以及化学工程进一步形成,也带动了燃料化工中新的能源和资源的开发。

早期氰化法1898年,德国A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙(又称石灰氮),进一步与过热水蒸气反应即可获得氨:CaCN2+3H2O─→2NH3+CaCO31905年,德国氮肥公司建成世界上第一座生产氰氨化钙的工厂,这种制氨方法称为氰化法。

第一次世界大战期间,德国、美国主要采用该法生产氨,满足了军工生产的需要。

氰化法固定每吨氮的总能耗为153GJ,由于成本过高,到30年代被淘汰。

合成氨法利用氮气与氢气直接合成氨的工业生产曾是一个较难的课题。

合成氨从实验室研究到实现工业生产,大约经历了150年。

直至1909年,德国物理化学家F.哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.5~20MPa和500~600℃下直接合成,反应器出口得到6%的氨,并于卡尔斯鲁厄大学建立一个每小时80g合成氨的试验装置。

但是,在高压、高温及催化剂存在的条件下,氮氢混合气每次通过反应器仅有一小部分转化为氨。

为此,哈伯又提出将未参与反应的气体返回反应器的循环方法。

这一工艺被德国巴登苯胺纯碱公司所接受和采用。

由于金属锇稀少、价格昂贵,问题又转向寻找合适的催化剂。

该公司在德国化学家A.米塔斯提议下,于1912年用2500种不同的催化剂进行了6500次试验,并终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化剂。

而在工业化过程中碰到的一些难题,如高温下氢气对钢材的腐蚀、碳钢制的氨合成反应器寿命仅有80h以及合成氨用氮氢混合气的制造方法,都被该公司的工程师C.博施所解决。

此时,德国国王威廉二世准备发动战争,急需大量炸药,而由氨制得的硝酸是生产炸药的理想原料,于是巴登苯胺纯碱公司于1912年在德国奥堡建成世界上第一座日产30t合成氨的装置,1913年9月9日开始运转,氨产量很快达到了设计能力。

人们称这种合成氨法为哈伯-博施法,它标志着工业上实现高压催化反应的第一个里程碑。

由于哈伯和博施的突出贡献,他们分别获得1918、1931年度诺贝尔化学奖。

其他国家根据德国发表的论文也进行了研究,并在哈伯-博施法的基础上作了一些改进,先后开发了合成压力从低压到高压的很多其他方法。

到30年代初合成氨成为广泛采用的制氨方法。

70年代以来,合成氨的生产不仅促进了如高压、低温、原料气制造、气体净化、特殊金属冶炼以及催化剂研制等方面的发展,还对一些化学合成工业,如尿素、甲醇和高级醇、石油加氢精制、高压聚合等起了巨大的推动作用。

原料构成改变自从合成氨工业化后,原料构成经历了重大的变化。

①煤造气时期第一次世界大战结束,很多国家建立了合成氨厂,开始以焦炭为原料。

20年代,随着钢铁工业的兴起,出现了用焦炉气深冷分离制氢的方法。

焦炭、焦炉气都是煤的加工产物。

为了扩大原料来源,曾对煤的直接气化进行了研究。

1926年,德国法本公司采用温克勒炉气化褐煤成功。

第二次世界大战结束,以焦炭、煤为原料生产的氨约占一半以上。

②烃类燃料造气时期早在20~30年代,甲烷蒸汽转化制氢已研究成功。

50年代,天然气、石油资源得到大量开采,由于以甲烷为主要组分的天然气便于输送,适于加压操作,能降低氨厂投资和制氨成本,在性能较好的转化催化剂、耐高温的合金钢管相继出现后,以天然气为原料的制氨方法得到广泛应用。

接着抗积炭的石脑油蒸汽转化催化剂研制成功,缺乏天然气的国家采用了石脑油为原料。

60年代以后,又开发了重质油部分氧化法制氢。

到1965年,焦、煤在世界合成氨原料中的比例仅占5.8%。

从此,合成氨工业的原料构成由固体燃料转向以气、液态烃类燃料为主的时期。

装置大型化由于高压设备尺寸的限制,50年代以前,最大的氨合成塔能力不超过日产200t氨,60年代初不超过日产400t氨。

随着由汽轮机驱动的大型、高压离心式压缩机研制成功,为合成氨装置大型化提供了条件,大型合成氨厂的数目也逐年增多(图2)。

合成氨厂大型化通常指规模在日产540t(600sh.t)以上的单系列装置。

1963和1966年美国凯洛格公司先后建成世界上第一座日产540t和900t氨的单系列装置,显示出大型装置具有投资少、成本低、占地少和劳动生产率高等显著优点。

从此,大型化成为合成氨工业的发展方向。

近20多年来,新建装置大多为日产1000~1500t氨,1972年建于日本千叶的日产1540t(1700st.t)氨厂是目前世界上已投入生产的最大单系列装置。

中国合成氨工业的发展1949年前,全国仅在南京、大连有两家合成氨厂,在上海有一个以水电解法制氢为原料的小型合成氨车间,年生产能力共为46kt氨。

中华人民共和国成立以后,合成氨的产量增长很快。

为了满足农业发展的迫切需要,除了恢复并扩建旧厂外,50年代建成吉林、兰州、太原、四川四个氨厂。

以后在试制成功高压往复式氮氢气压缩机和高压氨合成塔的基础上,于60年代在云南、上海、衢州、广州等地先后建设了20多座中型氨厂。

此外,结合国外经验,完成“三触媒”流程(氧化锌脱硫、低温变换、甲烷化)氨厂年产50kt的通用设计,并在石家庄化肥厂采用。

与此同时开发了合成氨与碳酸氢铵联合生产新工艺,兴建大批年产5~20kt氨的小型氨厂,其中相当一部分是以无烟煤代替焦炭进行生产的。

70年代开始到80年代又建设了具有先进技术,以天然气、石脑油、重质油和煤为原料的年产300kt氨的大型氨厂,分布在四川、江苏、浙江、山西等地。

1983、1984年产量分别为16770kt、18373kt(不包括台湾省),仅次于苏联而占世界第二位。

现在已拥有以各种燃料为原料、不同流程的大型装置15座,中型装置57座,小型装置1200多座,年生产能力近20Mt氨。

三,合成氨生产的原料种类及技术特点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。

气体原料生产氨的技术很多,如以焦炉气为原料的深冷氢分法,部分氧化法;以天然气或石油加工气为原料的无催化热裂解法,部分氧化法等。

其中以天然气为原料的蒸汽转化技术被广泛使用。

由于该技术的建设费用少,生产成本低,目前在全世界已成为合成氨厂的主流,在20世纪70年代已达到总产量的60%,80年代达80%,进入90年代扩大。

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。

利用石脑油制取合成氨原料气最先由英国的帝国化学公司(ICI)开发应用,在20世纪50—60年代,一度被一些没有天然气资源的国家所推广。

这种原料的使用技术与天然气蒸汽转化本质上没有太大的不同,主要区别之一是在转化反应中需采用耐烯烃的专用催化剂。

重质油包括减压油渣,常压重油甚至原油。

作为合成氨的原料,要根据各地的原油加工深度而定。

制取高热值煤气的工艺技术有热裂解法,加氢裂解法和催化裂解法,适合于氨生产的工艺技术主要是部分氧化法。

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。

焦炭是由原煤干馏而得到的产品,不含挥发分。

利用焦炭制取合成氨原料气,主要以空气与水蒸气为气化剂通过间歇交替吹入气化炉中的固定炭层进行气化,而获得合成氨生产的原料气。

煤的品种很多,按其在地下生成时间的长短,大体分为泥煤,褐煤,烟煤,无烟煤等。

除烟煤外,其他煤种因含挥发分较多,不适于常压固定炭层间歇气化方法。

所选择的造气设备多为流化床和各类气流床。

沸腾床或气流床都必须连续作业且都需使用氧气或富氧空气,这是与固定床间歇造气最大的不同点。

固定层加压连续气化主要使用无烟煤,或其粉煤经加工处理后的碳化煤球。

无烟煤的挥发分含量低,性能较为接近焦炭,生产能力却高于焦炭。

用煤粉和水制成可泵输送的水煤浆,在外热式的蒸发器内,水煤浆经预热,蒸发和过热三个阶段,最终形成蒸汽煤粉悬浮物。

以高浓度水煤浆进料,液体排渣的加压纯氧气流化床气化,该气化工艺由于煤种适应范围宽,工艺灵活,合成气质量高,生产能力强不污染环境。

四,合成氨生产工艺(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。

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