合成氨工艺简介
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介工艺危险特点：1 高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体物料一旦过氧（亦称透氧），极易在设备和管道内发生爆炸。
2 高温、高压气体物料从设备管线泄露时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因郜流速物料与裂（喷）口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸。
3 气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解，在附近管道内造成积炭，可导致积炭燃烧和爆炸。
4 高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织，还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀和渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使其机械强度减弱，引发物理爆炸。
5 液氨大规模事故性泄露会形成低温云团引起大范围人群中毒，遇明火还会发生空间爆炸。
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成氨，为一种基本无机化工流程。
现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。
工艺流程1 原料气制备（制备H2、CO、N2的粗原料气）1-1煤气化煤气化是用气化剂对煤或焦炭等固体燃料进行热加工，使其转变为可燃性气体的过程，简称造气。
气化剂主要是水蒸气、空气（或氧气）及它们的混合气体。
对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；空气煤气：以空气为气化剂制取的煤气，主要成分为N2和CO2。
合成氨生产中也称之为吹风气。
水煤气：以水蒸气为气化剂制得的煤气，主要成分H2和CO。
混合煤气：以空气和适量水蒸气为气化剂。
半水煤气：以适量空气和水蒸气做气化剂，所得气体组成符合([H2]+[CO])/[N2]=3.1~3.2的混合煤气，即合成氨的原料气。
1-1-1 以空气为气化剂-空气煤气，其主要成分为空气和二氧化碳C + O2 = CO2C + 1/2O2 = COC + CO2 = 2COCO + 1/2O2 = 2CO21-1-2 以水蒸气为气化剂-水煤气，其主要成分为氢气和一氧化碳。
C + H2O = CO + H2C + 2H2O = CO2 + 2H2CO + H2O = CO2 + H2C + 2H2 = CH41-1-3 间歇式生产半水煤气1-1-3-1固定床煤气发生炉右图为间歇式固定床煤气发生炉燃料层分区示意图。
合成氨工艺流程简介
合成氨工艺流程简介在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NH32.技术指标:(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%）残留物含量（0.2%）3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)(3) 循环水: 100M3(4) 占地: 29,000M24. 主要设备:(1) 造气炉(2) 压缩机(3) 铜洗(4) 合成塔。
合成氨生产工艺简介
合成氨生产工艺简介
合成氨以煤为原料，采用固定层间歇法制气，制出合格的半水煤气送至气柜。
经静电除尘后的半水煤气进入脱硫塔，经湿法脱硫后去氢氮气压缩机加压后，半水煤气进入饱和塔，传热传质后，进入变换炉，经变换炉将其中的一氧化碳转化为二氧化碳和氢气，进入变脱进一步脱除硫化物，再经过脱碳工段脱除二氧化碳后，进入压缩机加压，经铜洗脱除其中少量的一氧化碳、二氧化碳，进入压缩机七段加压，然后进入合成塔，在高温高压催化剂作用下进行合成反应生成氨，再经氨分离器和冷凝塔分离出液氨，减压、计量后送往液氨仓库备用。
尿素由氨库来液氨经液氨泵加压送往尿素合成塔。
同时由氢氮压缩机三段出口的气体通过脱碳之后，其中二氧化碳气体经二氧化碳压缩机压缩后送入尿素合成塔，由循环系统回收的氨基甲酸铵一氨水溶液；也回到尿素合成塔，在塔内CO2和NH3反应生成尿素熔融物，出塔后多次减压分解，再经过加热蒸浓，液相熔融尿素进入造粒塔后成尿素产品，再经包装制成成品尿素。
未反应的NH3和CO2经回收循环再使用。
甲醇由合成压缩机六段出来的气体，经滤油进入甲醇合成塔，经冷却分离后，进入粗甲醇储槽，经计量后，经商品泵装桶或装槽车销售。
合成氨工艺简介
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％。
国内典型合成氨装置工艺介绍
103-J改转子；并联101-JA； 净化使用ACT-1活化剂，更换规整填料；
司，成达
合成回路改塔后分氨、增加小合成塔1105-D工程公司 Nhomakorabea10
五大机组电子调 五大机组电子调速器改造，采用ITCC系统进行控制 速器改造
康吉森公 司
投用时 间
1984.4 1986.2
1990.8 1988.9
1993.9 1997.7 2002.7 2005.1 2008.8
每排42根转化管的底部都同一根集气管相连，后者靠近 一段炉的底部，每根集气管的中部有一上升管，这九根上升 管又把气体引到炉顶上一根装有水夹套的输气管线，再由此 把气体送至二段转化炉103-D的入口。一段炉的热量是由 200个顶部烧嘴供应的。部分转化后的混合气含有12.91%的 甲烷。
二段转化炉103-D所需工艺空气由蒸汽透平压缩机101-J （提供约65%的空气量）和电动压缩机101-JA（约35%）提 供。定量中压蒸汽与工艺空气混合，经过一段炉对流段空气/ 蒸汽混合气预热盘管被加热到599℃，经过二段炉的喷嘴与 来自一段炉的工艺气在燃烧室进行混合燃烧（空气中的氧与 一段转化气中的氢燃烧），接着在内衬耐火材料的圆筒式反 应炉内通过镍触媒进一步转化残余甲烷。二段转化炉出口气 含有0.38%的甲烷，温度约为1000℃，进入第一废热锅炉 101-CA/CB、第二废热锅炉102-C，被来自101-F的锅炉水 继续冷却，冷却后的转化气温度降低到371℃。
合成氨工艺的5个过程：
1、油田气脱硫：
R-SH+H2＝RH+H2S H2S+ZnO＝H2O(汽)+ZnS 2、转化：
CH4+H20(汽)＝CO+3H2 CH4+2H2O(汽)＝CO2+4H2 3、变换：
合成氨生产工艺简介
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H 2，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, N 2, H 2 H 2S 等其他杂质 CO, N 2, H 2变换气脱硫工段CO 2, N 2, H 2H 2S 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”。
合成氨工艺安全简介
合成氨概述（十二）
❖ 3、氨危险特性 ❖ 泄漏的氨气会危及人畜生命安全。遇
水则变成有腐蚀性的氨水；受热容器内 压力增大，有爆炸危险；氨气在空气中 达到爆炸极限浓度，遇火源会引起燃烧 爆炸；有油存在时，更增加燃烧危险。
❖
合成氨概述（十三）
❖ 4、事故处置 ❖ 泄漏处置：人员迅速撤离泄漏污染区
到上风处，并隔离至安全地带，切断火 源。 应急人员应戴正压式呼吸器，穿防 化服。切断气源，用酸性雾状水中和、 稀释、溶解，然后抽排（室内）或强力 通风（室外）。
合成氨概述（八）
❖原料气来源主要分类 ❖ 1、油头 （ 石化企业） ❖ 2、气头 （ 石化企业） ❖ 3、煤头（ 焦化企业）
合成氨概述（九）
合成氨生产工艺危险性
❖ 高 温 （最高达500℃以上） ❖ 高 压 （最高达320kgf/c㎡） ❖ 易燃烧、爆炸 （油品 H2 CO NH3 H2S CH4） ❖ 易中毒 、窒息 （ CO NH3 H2S N2 ） ❖ 腐蚀性强 （H2S CL根） ❖ 副反应多 ❖ 部分涉及放射性物品 （钴-60）
❖ 四是当火势蔓延到氨设备和氨管道区域， 燃烧产生的高温导致氨设备和管道发生物理 爆炸，大量氨气泄漏，引起氨燃烧、爆炸。
❖ 造成重大人员伤亡的主要原因：一是起火
事故案例
❖ 火势从起火部位迅速蔓延，聚氨酯泡沫塑料 大面积燃烧，产生高温有毒烟气，同时伴有 泄漏的氨气等毒害物质。二是主厂房内部分 逃生通道被锁闭，火灾发生时人员无法及时 逃生。三是主厂房内没有报警装置，部分人 员对火灾知情晚，使一些人丧失了最佳逃生 时机。四是宝源丰公司未对员工进行安全培 训，未组织应散演练，员工缺乏逃生自救互 救知识和能力。
❖8
氢
氢气
合成氨工艺流程详解
合成氨工艺流程详解
《合成氨工艺流程详解》
合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于生产化肥、燃料和塑料等。
合成氨工艺是通过Haber-Bosch过程进行的，下面将详细介绍合成氨工艺的流程。
1. 原料准备
合成氨的主要原料是氮气和氢气。
氮气来自空气分离，而氢气通常是通过天然气蒸汽重整来生产。
这两种气体经过先进的处理和净化，保证了反应过程的纯净度和稳定性。
2. 催化剂制备
合成氨的制备需要采用催化剂，通常是铁或钴等金属催化剂。
这些催化剂需要经过一系列特殊的处理和制备工艺，以保证其表面活性和稳定性，从而提高反应的效率和产率。
3. 氮氢气混合
经过处理和净化后的氮气和氢气被混合到一定的比例，通常是3:1的比例。
这样的混合气体通过加热和压缩，使得反应物具备更高的能量和活性，有利于反应的进行。
4. 催化反应
混合气体经过预热后进入反应器，反应器内填充着催化剂，以提供表面反应条件。
在高温和高压下，氮气和氢气发生催化反应，生成合成氨。
这个反应过程是一个放热反应，所以需要控制反应温度和排放反应热。
5. 分离和提纯
产生的混合气体经过冷却后进入分离装置，将产生的合成氨和未反应的氮氢气体进行分离。
分离得到的合成氨会进一步进行脱水和提纯处理，使其符合工业用途的级别。
通过以上的工艺流程，合成氨可以有效地得到，而且具有较高的产率和纯度。
这个工艺流程成为了化工工业中的一种重要生产方式，为生产化肥和其他化工产品提供了重要的原料支持。
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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。
以煤为原料采用间歇式造气炉制半水煤气时，通常先将煤气进行湿法氧化法脱硫，使硫化氢含量降低至30～50毫克/立方米以下，然后经中温变换，使有机硫转化为硫化氢。
然后，在脱除二氧化碳过程中和铜氨液洗涤过程中进行更精细的除净。
下面介绍螯合铁法脱硫
螯合铁法是采用为氧化催化剂，完成的析硫过程。
由于铁离子在碱性脱硫溶液中不稳定极易生成沉淀而从溶液中析出，为此，必须添加螯合剂以使和稳定存在于液相。
HS— + 3Fe3+（络）——>2Fe2+(络) + S + H＋
再生塔中再汽化为（络），即
4Fe2+（络）+ O2 + 2H2O ——> 4Fe3+（络） + 4OH—
3.变换
变换方法：CO（g）+ H2O(g)==CO 2+ H2 (g)
工艺流程：半水煤气进入变换炉反应前，先混合蒸汽预热到673K，为此由脱硫塔的半水煤气加压后首先进入饱和塔的底部，与塔内自上而下的热水逆流接触，使气体温度升高，并被水蒸气所饱和然后由塔顶引出，在管道内与外供之高压蒸汽混合后主热交换器和中间热交换器进入炉内一般，此时约80%的CO被交换为H2，反应热使温度升至420度左右进入交换炉二段，此时气体CO含量降至%以下，液体温度为430度由炉底逸出依次经过水加热器、热水塔、冷凝塔降温后进行二次脱硫。
4.脱碳
经变换二次脱硫后气体中含有大量CO2，还有少量的CO等其它有害气体，它们会使氨的合成催化剂中毒，必须除去。
工业上脱碳的方法很多，通常用碳酸丙烯酯（PC）法脱CO 。
2
含有一定浓度的原料气进入吸收塔内，气体CO2被逆流下的丙碳（PC）吸收。
净化气中CO2脱至所要求的浓度由塔顶排出，成为可使用的工艺气。
吸收CO2后的PC富液经涡轮机回收能量，在后一级闪蒸槽内闪蒸，再到常压闪蒸槽
进行常压闪蒸，常压闪蒸液在气提塔内经空气气体提再生。
再生后的PC贫液经循环液泵
送回吸收塔循环使用，气提空气由通风机从气提塔底送入。
一级闪蒸气中含有CO2及部分工艺气，对于合成氨变换气脱碳，一级闪蒸气可全部或部分返回压缩与原料气汇合，以吸收N 2与H 2气。
为减少PC的损失，各排放气排出系统先经过水洗回收PC。
问题：吸收需要高压低温，如何实现：压缩机产生高压，换热器产生低温。
PC的回收：解吸，还可以回收CO2
解吸需要高温和低压，如何实现。
物料在此过程中如何流动
5.铜洗
变换气经过净化后仍含有少量的CO、CO2、O2、H 2S等有害气体，工业上常用铜洗法精制原料气。
铜洗法的溶液醋酸铜氨溶液是又醋酸铜和氨通过化学反应后制成的一种溶液，简称
铜液，其组成为Cu（NH3）2Ac（醋酸亚铜络二氨）吸收CO、CO2和O2、H2S反应如下：同理：吸收和解吸，物料的输送，能量的综合利用。
6合成氨的合成是高温高压下，在触媒存在条件下而生成的。
反应式如下：
3H2+N2——2NH3+Q
由上式可知反应产生较大的热量，我们采用后置式废热式锅炉回收，并副产蒸汽。
为了
保持合成塔塔壁温度不合成过高，冷态气体先从塔壁自上而下，然后经塔外预热器预热
后进入合成塔出口气经废热式锅炉回收热量后，进塔外预热器预热为入塔气体。
此采用
无油滑往复循环机，故循环机位置设于合成塔进口处。
附图1 变换车间工艺流程图。