肥料生产原理与工艺——第二章 氮肥(合成氨)
化工工艺学第2章 氮肥
Ivazoghi 尿素合成体系热力学模型
相平衡
NH3 (g) NH3 (l )
CO2 (g) CO2 (l ) H2O(g) H2O(l )
化学平衡
2NH3 (l) CO2 (l) CO O NH ( l ) NH 2 4 (l ) NH3 (l) CO2 (l) H2O(l) HCO 3 (l ) NH4 (l )
置换型与混合型合成塔转化率对比 置换型 0 20 40 60 80 90 95 100 混合型 0 19 35 49 63 71 76 80 塔内筛板数与物料停留时间的关系 筛板数 0 1 3 7 停留时间/min 25 22 19.5 17 合成塔筛板数与转化率的测定值 筛板数 0 2 6 平衡转化率 60.5 62.5 63.3
尿素在水中会水解，生成氨和二氧化碳，但常温 下很慢。 尿素水溶液持续加热可生成缩二脲 2NH2CONH2 = NH2CONHCONH2 + NH3
降低压力、升高温度和延长加热时间都会加剧上 述反应。但当有氨时，压力为10.1~20.2MPa缩二 脲和氨可逆向生成尿素。这一点在尿素生产过程 中很重要。 尿素最重要的用途是作肥料，含氮量46%以上。尿 素实际上是在土壤中转变成碳酸铵后水解及硝化 被植物吸收的。
图 2.4
图 2.5
最低平衡压力下的氨碳比经验式： amin=0.01519t+0.005626tb-0.7287b-1.78×10-3 (2.1.3) 全循环法，合成塔顶压力约16.7MPa；汽提法，合 成塔顶压力约11.8MPa。
3. 尿素合成过程的相平衡 相平衡计算很复杂,综合诸因素有下列经验公式 P=54.75a-10.1ab-90.25b-0.1502at+2.059×104 b/t3.581t+2.099×10-2t2 (2.1.4) 式中 P为表压，0.1MPa；温度175~195°C，水碳比 0.2~1.0，氨碳比较高 。
化工工艺学氮肥
化工工艺学氮肥引言氮肥是一种重要的农业营养补给品，根据世界农业组织（FAO）的数据，近年来全球农业生产中消耗的氮肥越来越多。
氮肥的生产主要依赖于化工工艺技术。
本文将介绍化工工艺学中氮肥生产的过程，包括氮肥的制备原理、常见的制备方法以及一些与氮肥生产相关的问题。
氮肥的制备原理氮肥的制备原理基于固氮转化为无机氮肥的过程。
植物通常无法直接利用大气中的氮气，因为氮气的分子键十分稳定。
因此，氮肥生产的核心任务是将大气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物。
氮肥的制备原理可以概括为以下几个步骤：1.固氮：将大气中的氮气转化为可溶解于水的氮化合物。
这一步骤通常需要高温、高压等条件来打破氮气的稳定性。
2.合成化合物：将固氮得到的氮化合物与其他元素或化合物结合，形成最终的氮肥产品。
常见的氮肥产品包括尿素、铵盐类肥料等。
氮肥的制备方法合成氨法合成氨法是制备氮肥的主要方法之一，其核心步骤是通过氨合成反应制备氨。
氨是制备大多数氮肥产品的重要原料，包括尿素和铵盐肥料。
合成氨法的具体过程如下：1.合成气制备：使用天然气、石油等烃类作为原料，通过蒸汽重整或部分氧化等工艺将其转化为合成气，合成气主要由氢气和一氧化碳组成。
2.催化剂转化：将合成气与催化剂接触，在高温和高压的条件下，催化剂将合成气中的氢气与氮气转化为氨。
3.氨回收：将反应后的气体通过冷凝和吸附等方法进行分离，回收氨。
4.配制氮肥：将回收的氨与其他元素或化合物进行混合，配制成不同种类的氮肥产品。
环境友好法由于传统的合成氨法存在对环境的污染和能源消耗较大的问题，近年来越来越多的关注转向了环境友好法。
环境友好法主要通过利用生物学和微生物学的方法来制备氮肥。
环境友好法的具体方法包括：1.亦腐亦利法：将农作废弃物、动物粪便等有机废料进行堆肥，通过微生物的作用将其分解为有机肥。
有机肥富含有机氮化合物，可作为氮肥使用。
2.土壤微生物转化法：利用土壤中的微生物来转化空气中的氮气。
这些微生物利用根系分泌的物质吸引大气中的氮气，然后将其转化为土壤中的氮化合物。
氮肥的生产和使用
氮肥的生产和使用氮肥（英文：nitrogen fertilizer）是一种以氮元素作为主要营养元素，为作物提供营养的肥料。
在农业生产中，氮肥占据着非常重要的地位，因为氮肥可以增加作物的产量和品质，对于保障粮食安全和全球农业生产具有重要意义。
本文旨在介绍氮肥的生产和使用过程，以及其对环境和人类健康的影响。
一、氮肥的生产过程氮肥的生产过程主要分为两种：合成氨法和生物固氮法。
其中，合成氨法是目前工业生产中主要采用的方法，生物固氮法则是利用植物和微生物特性来固定氮的方法。
（一）合成氨法1、原料准备合成氨法生产氮肥的原料主要是空气（含有78%的氮气和21%的氧气）和天然气（含有甲烷等烷烃类物质）。
此外，生产过程中还需要使用催化剂、蒸汽和水等。
2、氨的合成氨的合成主要是通过催化剂加入热力学推动力来实现。
具体来说，利用高压、高温下的原理，将氧气和氮气经过压缩、揉合等处理后，将其与天然气混合送入催化器，在催化剂的作用下，得到氨的反应。
这个过程需要注意保持催化剂的稳定和活性。
3、氨的纯化氨生成后需要进行纯化处理，以去除其中的杂质和异物。
主要通过蒸馏、吸附等方法进行。
4、制成氮肥制成氮肥的过程主要是将氨与一定量的酸等附加物进行反应，得到硝酸和尿素等氮肥产品。
在此过程中，需要配合一定的工艺和设备来实现。
（二）生物固氮法1、选择合适的生物固氮菌株生物固氮法的第一步是选择合适的菌株，在自然条件下，合适的固氮菌有多种，但是需要根据生态环境和土壤条件进行筛选和优化。
2、土壤改良为了提升生物固氮的效率，需要对土壤进行改良。
这里主要是通过添加有机肥料、硝酸盐和营养物质等来改善土壤环境。
3、种植作物在准备好固氮菌株和优质土壤后，需要培育种植对于生物固氮有很好效果的作物。
这类作物通常包括豆类和某些牧草等，可以更好地利用固氮的优势。
4、固氮生产在种植固氮作物后，作物根系就可以与菌株产生接触并发酵，释放大量的氮气。
这个过程是需要一定时间的，可根据选定的菌源、土壤和气候等环境因素的不同而有所差异。
《肥料生产原理与工艺》教学大纲
《肥料生产原理与工艺》教学大纲Fertilizer Processing Principle and Technique一、课程基本信息二、教学目标（一）知识目标着重讲授氮肥、磷肥、钾肥、复混肥料、有机肥料、有机-无机肥料的生产加工工艺，以及产品质量控制技术、生产配方优化设计、新技术与质量检测标准。
使学生掌握主要肥料的生产原理，生产工艺流程和生产设备的基本理论与技术，建立常规肥料生产理论的知识体系。
（二）能力目标能够掌握现代肥料生产的新进展、新知识和新技术，并学会运用其解决生产实际问题，并根据生产实际需求针对不同作物养分需求规律养成作物专用肥料的研发、生产、评价和应用推广的业务能力。
（三）素质目标丰富学生的资源与环境专业素养，拓宽学生的专业应用渠道，使学生具备新型肥料研发必备的配方设计、工艺构建、产品评价等基本专业素质。
三、基本要求（一）了解肥料生产加工的原料与资源分布，设备及其主要用途。
（二）理解肥料生产的基本理论构成，基本生产原理和配方设计策略。
（三）掌握典型肥料生产工艺构成及其技术参数和工艺特点。
四、教学内容与学时分配第一章肥料工业与行业规范2学时第一节肥料工业的历史回顾与展望1学时知识点：肥料、肥料工业的发展阶段、农化服务、产业分析与展望第二节肥料相关的概念和行业规范1学时知识点：标准、标准化、标准体系、产品标准构成与实施本章重点：我国化肥工业的兴起与发展本章难点：我国肥料结构的特点与化肥需求量预测思考题（作业）：1、肥料工业发展的历史时期？2、农化服务在现代农业中的地位和作用？3、我国肥料结构的特点分析？教学方法：多媒体课堂讲授，案例分析，课堂讨论相结合。
第二章氮肥生产原理与工艺8学时第一节合成氨2学时知识点：合成氨原理、原料、循环工艺模式、反应条件控制、关键核心技术第二节铵态氮肥1学时知识点：硫酸铵、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、氮溶液第三节硝态氮肥1学时知识点：生产原理、生产类型、生产工艺、主要产品构成第四节酰胺态氮肥3学时知识点：尿素合成原理、生产工艺、参数、塔式造粒、斯塔米卡邦技术改进第五节石灰氮1学时知识点：石灰氮的溯源、生产工艺演替，特点分析，应用新进展本章重点：氨的合成原理及铵态氮肥的生产本章难点：酰胺态氮肥的生产原理与工艺1、大颗粒尿素与小颗粒尿素生产工艺的区别与联系？2、合成氨工艺中提高生产效率的措施？教学方法：多媒体课堂讲授，案例分析，视频观摩和课堂讨论相结合。
氮肥生产工艺流程
氮肥生产工艺流程
氮肥生产工艺流程主要包括丁烷气相氨法和铵盐法两种方法。
下面分别介绍这两种工艺流程。
一、丁烷气相氨法：
该方法是使用丁烷作为原料，通过热解和氧化反应制取氨气，并将氨气与甲烷进行催化氰化反应生成丙烯腈，在经氢化还原和纯化后得到溶液。
具体工艺流程如下：
1. 丁烷热解：将丁烷加热到600-650摄氏度，通过热解反应产
生氨气和丙烯。
2. 氧化反应：将丁烷热解产生的氨气与空气进行混合，经过氧化反应生成氰化氢。
3. 催化氰化反应：将氨气与氰化氢进行催化反应，生成甲烯腈。
4. 氢化还原：将甲烯腈经过提纯后，进行氢化还原反应，生成丙烯腈。
5. 纯化：对丙烯腈进行纯化处理，除去杂质。
6. 产品收集：将纯化后的丙烯腈收集，作为氮肥的原料。
二、铵盐法：
该方法是用铵盐作为原料，通过氨化反应生成氨气，并与二氧化碳反应生成尿素，再经纯化处理得到氮肥。
具体工艺流程如
下：
1. 氨化反应：将铵盐与石灰石和水进行反应，生成氨气和一些水合氨。
2. 还原反应：将氨气与甲醇进行反应，产生甲醇氨化物。
3. 合成尿素：将甲醇氨化物与二氧化碳反应，生成尿素。
4. 结晶和干燥：将合成的尿素溶液进行结晶和干燥处理，得到固体尿素。
5. 粉碎和包装：对固体尿素进行粉碎处理，最后进行包装即可得到成品氮肥。
以上介绍的是氮肥生产的两种主要工艺流程。
这两种方法各有优劣，具体选用哪种方法，取决于原料供应和最终产品要求等因素。
氮肥产生工艺讲解
NH3—3.7% 氨冷、分离
28MPa
2.2MPa 7Байду номын сангаас000Nm 3/h
氢氮气 压缩机
液氨
氨库 循环机
液氨
1#NH3 —6.7% 2#NH3 —10.7%
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——天脊中化
空气 蒸汽 无烟块煤
气化炉（ 32台）
废热锅炉
全低变
压缩（ 9台）
洗涤 电除尘
二、尿素生产工艺
三、关于公用工程
四、成本及投资
二、尿素生产工艺
为方便储存、运输、使用，将液氨加工成另外 一种固体化合物——氮肥，种类有：尿素、硫铵、 碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵等。
氮肥生产工艺介绍
2009年6月
目录
一、合成氨生产工艺
– 以煤为原料生产合成氨工艺 – 以重油为原料生产合成氨工艺 – 以天然气为原料生产合成氨工艺 – 煤气化技术及其选择
二、尿素生产工艺
三、关于公用工程
四、成本及投资
一、合成氨生产工艺——概述
植物生长需要氮元素，且只能吸收化合物中固定 状态的氮，以空气为氮的来源，并与氢进行氨的合 成，是固定氮的一种最经济的方法，合成氨的生产 过程主要是氢气的制取过程。
22.8MPa
合成
氨库
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
2、加压煤气化合成氨生产工艺——渭河化肥厂（水煤浆）
氧气
水煤浆 （65%）
气化炉
6.4MPa 1350 ℃
急冷室
主要组分： H2—14.2%、CO—19.76% 、CO2—6.9%、H2S—0.17% 、 COS —0.01%、N2—0.18%、Ar—0.05%、CH4—0.01% 、水蒸汽— 58.67%
氮肥生产工艺论文
氮肥生产工艺论文氮肥是农业生产中重要的化肥之一，能够提供植物所需的氮元素，促进作物的生长和增产。
本论文将重点介绍氮肥的生产工艺及其过程。
氮肥的主要生产工艺包括合成氨和尿素制备两个主要步骤。
首先，合成氨是氮肥生产过程中的关键步骤之一。
合成氨是从空气中的氮气和水制备而来的。
通常，合成氨使用哈柏法或气体混合法。
哈柏法利用高温和高压的反应条件，在催化剂的作用下将空气中的氮气和水合成成氨。
气体混合法则利用不同体积比例的氨气、氮气和水蒸气经过适当的条件混合生成氨气。
合成氨的反应过程中需要严格控制温度和压力，以及催化剂的使用，以提高合成氨的产率和纯度。
接下来，尿素制备是氮肥生产中的另一个重要步骤。
尿素是一种含有高浓度氮的化合物，可以作为植物的有效氮源。
尿素制备工艺主要包括液相制尿素法和氨尿素法两种方法。
液相制尿素法是将合成氨与二氧化碳在中等压力和适当温度下反应生成尿素。
氨尿素法是将合成氨和二氧化碳与尿素溶液反应生成尿素。
除了合成氨和尿素制备，氮肥生产过程中还需要进行一系列的后处理。
后处理过程主要包括结晶、干燥、包装和质量检验等环节。
结晶是将尿素溶液经过蒸发和冷却，使其逐渐结晶成固体尿素颗粒。
干燥是将结晶的尿素颗粒经过热风干燥，以去除水分，提高尿素的质量。
最后，干燥后的尿素颗粒被包装成适当的袋装或散装，并进行质量检验，以确保产品符合相关国家标准。
在氮肥生产过程中，还需要注意对环境的保护。
氮肥生产过程中产生的废气和废水需要经过处理，以减少对环境的污染。
同时，应合理使用原材料和能源，提高资源利用率，降低生产过程中的能耗和排放。
综上所述，氮肥的生产工艺主要包括合成氨和尿素制备两个主要步骤，以及后处理过程。
在氮肥生产过程中，需要严格控制反应条件和催化剂的使用，以提高产品的质量和产量。
此外，环境保护也是氮肥生产中需要重视的问题。
通过合理处理废气和废水，提高资源利用率，降低能耗和排放，可有效减少对环境的影响，并推动可持续农业生产的发展。
氮肥产生工艺讲解
三、关于公用工程
四、成本及投资
结束
甲烷化
深冷净化
合成
一、合成氨生产工艺——煤气化技术及其选择
气化技术——共有两代三种方法：常压气化技术为第一代，加压气化技 术为第二代；分为移动床、流化床、气流床三种气化方法。
1、常压移动床：UGI炉、富氧气化炉，我国中小氮肥企业使用为主，国 外已淘汰，主要以无烟块煤为原料。 2、常压流化床：恩德炉、U-gas炉、灰熔聚炉 3、常压气流床：K-T炉 4、加压移动床：鲁奇炉、BGL炉 5、加压流化床：高温温克勒炉、KBR炉 6、加压气流床
气柜 罗茨风机
栲胶脱硫
CO<2.0%
NHD 脱碳
氨库
合成
15MPa
氢氮机高压缸
氢氮机低压缸 7.1MPa
甲醇化、甲烷化
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
2、加压煤气化合成氨生产工艺——天脊集团（鲁奇炉）
氧气 蒸汽 碎煤 （5-50mm ）
脱碳
主要组分： CO2—26.59% 、CO—23.46% 、H2—39.45% 、H2S—0.07%、 N2—1.33% 、 CH4—8.00%、C2—0.38%、C3—0.09%、Ar—0.63%
鲁奇炉
3.1MPa 650 ℃
脱硫
洗涤、冷却
预洗
CO ≤ 4.79% –20 ℃
废热锅炉
2.98MPa 181 ℃
变换
转化
2.34MPa –62 ℃
主要组分： CO—6.46%、H2—81.28% 、CH4—9.72%、 N2—1.54% 、Ar—1.00%、CO2—20ppm
液氮洗
2.1MPa
压缩
一、合成氨生产工艺——以天然气为原料
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以天然气为原料的合成氨工艺
•
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。
•
以重油为原料的合成氨工艺
合成系统工艺流程示意图 1.冷凝器; 2.氨蒸发器; 3.Ⅱ氨分离器; 4.氨合成塔; 5.废热锅炉; 6.气气换热器; 7.合成水冷却器; 8.Ⅰ氨分离器
碳酸氢铵的生产工艺
氯化铵的生产工艺
• 氯化铵成分中含有66％左右的氯，盐指数 高，生理酸性较重，长期施用会使土壤中 的钾、钙、镁等盐基离子淋失，造成土壤 酸化，农产品品质下降(纤维作物除外)。 • 目前农业上施氯化铵作为氮肥仅仅是因为 它是联合制碱工业的副产品而较为廉价而 已，一般不专门制造、联合制碱生产氯化 铵的过程如图3-4所示。
氨合成的概略工艺流程
• 1.氨的合成 • 2.氨的分离
• 3.未反应气体的补充
• 4.惰性气体的放空增
压和循环
艺过程：经合成塔反应后的出口混合气进水冷器被水冷却，氨冷凝量的多少取决于氨的合成压力和冷却水的温度高低。 工 由冷器出来后的气液混合物进入氨分离器，气液相在此一级分离。 出口混合气由循环机增压，补偿气体在合成回路中的压力损失。 经增压后的气体入冷交换器先预冷，然后去氨冷器，用液氨进一步冷却到更低温度，致使气体中绝大部分气氨被冷凝下来， 然后去冷交换器二次分氨和回收冷量，同时补入新鲜气。补充气中有毒的介质经低温液氨洗涤后随液氨排出合成系统。 分氨补气增压后的循环气体去合成塔再次反应。从而完成一个循环。
• 合成氨的生产原料 • 合成氨的生产包括原料气的制备及其净化、压缩和氨的 合成等过程。生产合成氨的原料 • 气为氢气和氮气，或是两者的混合气体。氮气来自空气， 氢气来自含有碳或碳氢化合物的各种 • 燃料，如焦炭、煤、天然气、轻油印重油等在高温下与水 蒸气反应获得。也可以从焦炉气或天然 • 气中获得。由于原料气中的一氧化碳、二氧化碳和硫化物 等对氨合成的催化剂有毒害作用，并腐蚀设 • 备，所以必须除去。净化后的原料气在高温、高压和催化 剂剂的存在下进行氨的合成。
一、氮资源 N2、——NO3-、NH4+ 二、氮在植物生长中的作用（2倍） 三、自然界中分子氮的固定 1.闪电（Cavendish证实，氧化，10kg/hm2）
N2+O2→2NO，2NO+O2→2NO2，3NO2+H2O→2HNO3+NO
2.生物固氮（共生、游离生物体）
四、氮循环
• 合成氨 • 氨的衍生物（硝酸，硝酸铵；硫酸铵；尿素和尿素的衍生
尿素合成（生产原理）
尿素合成（生产原理）
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duzy007@
氨的合成
synthetic ammonia
• 氨的合成原理 • 氨是重要的含氮化合物，除了现已不常施 用的石灰氮外，几乎所有的氮肥都以氨为 原料。氨还是染料、合成橡胶、树脂、合 成纤维和医药工业的重要原料。 • 工业上氨由氮和氢用哈伯（Haber）法直接 合成。1913午BASF公司在德国奥帕 (Oppau)建成了世界第一套合成氨装置。
3.2×106kJ的热量，回收这些合成热是降低能耗的重要方法之一，若回收率达
75%左右，吨氨可副产800kg蒸汽。回收余热的能位和利用价值，随流程的不同 而异。
工艺流程的设计关键（2）
（5）设置冷交换器回收冷量。由于循环气经氨冷分氨后气体温度较低，为了将 这部分冷量回收，设置冷交换器以降低进氨冷器前气体温度。 （6）设置循环机以保持气体循环。由于合成塔出口气有相当一部分氢氮气未参
（7）设置排放阀以保持惰性气体浓度不积累。为减少排放惰性气体时造成原料 气的损失，排放气一般选择在惰性气体含量高，氨浓度较低并在新鲜气补入之 前放空，通常是设置在氨分离之后作为排放点。排放出来的弛放气可通过水洗 法等回收其中的氨，废气则供作燃料。 ——《化肥生产核心技术工艺流程与质量检测标准实施手册》373页
以无烟煤（焦炭）为原料的合成氨工艺
氨合成塔
• 结构特点及基本要求
（氢脆：氢溶解于金属晶格中，使钢材在缓慢变形时发生脆性破坏；氢腐蚀：即 氢渗透到钢材内部，使碳化物分解并生成甲烷（Fe3C+2H2=3Fe+CH4），甲烷聚 集于晶界微观孔隙中形成高压，导致应力集中沿晶界出现破坏裂纹。若甲烷在靠 近钢表面的分层夹杂等缺陷中聚积，还可以出现宏观鼓泡。 在高温高压下，氮与 钢中的铁及其他很多合金元素生成硬而脆的氮化物，导致金属机械性能降低。）
上述要求在实施时有时是矛盾的，因此，合成塔设计要兼顾 上述所有因素中最佳的条件，最终达到高效节能增产的 目的。 氨合成塔结构繁多，目前常用的有冷管式和冷激式两种塔型 ，前者属于连续换热 式，后者属于多段冷激式。
构 件 特 征
• 并流双套管式内件结构可靠，操作稳定， 热点以后较符合最适宜温度曲线。 • 但结构复杂，容积利用系数小，热点位置 低，催化剂生产强度低。此类内件一般用 于Φ600mm以下的小型氨合成塔。
特点：为了适应氨合成反应条件，合理解决高温和高压的
矛盾，氨合成塔都由内件与外筒两部分组成。进入合成塔的 气体先经过内件与外筒间的环隙。
基 本 要 求
1. 在正常操作条件下，反应能维持自热。塔的结构 要有利于升温还原、保证催化剂活性良好。 2. 催化剂床层温度分布合理，氨净值高，生产强度 较大。热能的回收品位高，功耗低。 3. 容积利用率高，在一定的高压空间内，尽可能多 装催化剂，提高生产能力。 4. 气体在催化剂床层内分布均匀，塔的压力降小。 5. 操作稳定，调节灵活，具有较大的操作弹性。 6. 结构简单可靠，各部件连接与保温合理，内件在 塔内有自由伸缩的余地，以减少应力。
• 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。 •
物；硫衣尿 素（SCU）脲醛，硫脲，亚丁烯基双脲，新型脲 醛肥料；硝硫铵，氯化铵）
• 其他氮肥（硝酸钙，硝酸钠，草酰胺，氰氨化钙） • 氮溶液（氨水，硝酸铵，硝酸铵-尿素-氨，尿素-硝酸铵） • 含氮混合肥料（硝酸钾，尿素-磷酸（脲磷酸），磷酸一
铵（MAP），磷酸二铵（DAP），磷酸镁铵，多磷酸铵）
• (2)温度 要求随压力的下降而降低。但受催 化剂制约,一般多选用催化剂活性较高,且能 长期稳定运转时的温度作为操作温度,并要 求催化剂床层温度分布均匀。操作中,反应 初期因催化剂反应活性好,反应温度可以控 制低一点,随着使用时间的增长,催化剂活性 下降,反应温度可以控制高一点。
• (3)空速 是反应气在催化剂床层停留时间的倒数。 空速大,单位体积催化剂处理的气量大,能增加生产 能力。但空速过大,催化剂与反应气体接触时间太 短,部分反应物未参与反应,就离开催化剂表面,进 入气流,导致反应速度下降,另外,气量增大,使设备 负荷,动力消耗增大,氨分离不完全。因此空速亦有 一个最适宜的范围。
工艺流程的设计关键（0）
• 一个氨合成循环过程中有：氢氮原料气补 入循环系统；对未反应气体进行增压和循 环；循环气预热和氨合成反应，反应热回 收；氨的分离及惰性气体放空。 • 工艺流程的设计关键在于上述几个步骤的 合理组合。
工艺流程的设计关键（1）
（1）设计中压氨合成工艺流程，由于压力高，氨合成率高，氨易于冷凝分离。 中压范围一般为20-32MPa。 （2）设置油水分离器预分离掉新鲜气中一部分大颗粒的油水。为了使新鲜气中
氨合成塔（其他类型）
工艺条件的选择
• 合成氨的最佳工艺条件,主要包括操作压力、 温度、空速和气体组成等。
• (1)压力 从化学平衡和反应速度两个方面考虑,提高操作压 力对反应都是有利的,它不仅能提高设备的生产能力,还可 简化氨的分离流程。但对设备的材质和加工提出了更高的 要求,操作中催化剂易压碎,这会增加反应气体的流动阻力 和影响催化剂的使用寿命。操作安全性亦差。因此目前都 在设法降低操作压力。为保证具有较高的平衡氨浓度,在 降低压力的同时,要求催化剂在比较低的反应温度下即有 较高的反应活性。
•
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。
加反应，通过循环机将分离后的未反应气体增压，从而使气体循环。
由于循环机设置的位置不同，通常有二种类型：（a）循环机设置于水冷器与氨冷器之间，此类设计一 般用于有油润滑循环机；（b）循环机设置在氨冷器后，合成塔前，此种类型由于气体中冷凝的液氨被 全部分离掉，循环机压缩功最小，进合成塔压力最高，此类设计适应于无油润滑循环机。
哈伯——合成氨
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在 10 ～ 30 MPa，T ＝ 500°C 下反应，产率约 20%
早期的合成氨法
名称 合成压力，MPer-Bosch）
克劳特法（Claude） 卡塞莱法（Casale） 福瑟法（Fauser） 蒙特· 塞尼斯法（Mont Cenis） 氮气工程公司法（NEC）
• (4)气体组成 操作中合成气中的惰性气体会积累起来,为保 持惰性气体在合成气中含量稳定,合成气需少量排放(排放 气包括放空气和弛放气二部分)。若以增产氨为主要目的 时,惰性气体含量应控制得低一些,约10%～14%,此时排放 气排出量大,由此造成的原料气和氨的损失较大。若以降 低原料消耗为主要目的,惰性气体含量可控制在16%～ 20%,此时排放气量少,原料气和氨的损失也小,生产成本下 降,但反应器生产能力下降。进塔的氢氮比一般低于3,这是 因为反应尚未达到平衡,由反应动力学方程得出反应速度 最大时的氢氮比都小于3。