合成氨工艺简介
合成氨的生产工艺
合成氨的生产工艺设计合成氨的生产工艺设计一生产原理概述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。
二半水煤气制气原理固体燃料的气化过程实际上主要是碳与氧的反应和碳与蒸汽的反应，这两个反应称为固体燃料的气化反应。
表1 以空气为气化剂主要反应方程序号反应方程式1 C＋O2（3.76N2）=CO2（+3.76N2）2 C＋O=2（3.76N2）=2CO（+3.76N2）3 C＋CO2（3.76N2）=2CO（+3.76N=2）4 2C＋3.76N2＋O2＋3.76N2=CO2＋7.52N2表2 以水蒸汽为气化剂主要反应方程式序号反应方程式1 C＋H2O（汽）=CO＋H22 C＋2H2O（汽）=CO2＋2H23 CO＋2H2O（汽）=CO2＋H24 2H2＋O2=2H2O（汽）5 C＋H2=CH46 CO＋3H2=CH4＋H2O7 CO2＋4H2=CH4＋2H2O（汽）在气化炉燃烧层中，炭与空气几水蒸汽的混合物相互作用时的产物称为半水煤气，其化学反应按下列方程式进行：2C＋O2＋3.76N2=2CO2＋3.76N2C＋H2O（汽）=CO＋H2这种煤气的组成由上列两反应的热平衡条件决定。
由于半水煤气是生产合成氨的原料气，因此，要求入炉蒸汽与空气（习惯上称为氮空气）比例恰当以满足半水煤气中（CO＋H2）：N2=3要求，但是在实际生产中要求半水煤气（CO＋H2）：N2≧3.2。
三流程图造气 -> 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NH3四工艺计算及工艺条件4.1 煤气发生炉（含燃烧室）的物料及热量衡算方法：实际数据计算法实际计算法是以实测煤气组成为依据的计算法，采用此法计算时，首先将气化煤进行试烧，以得到准确的煤气组成分析数据。
低压合成氨工艺
低压合成氨工艺低压合成氨工艺简介•低压合成氨工艺是一种常用于生产氨的工艺方法。
•与传统高压合成氨工艺相比，低压合成氨工艺具有一定的优势。
优势1.能耗低–低压合成氨工艺在反应条件下所需的能量更少，相比高压工艺能够降低能耗。
–节约能源资源，具有环境友好性。
2.安全性高–低压工艺反应压力较低，相比高压工艺安全性更高。
–减少了爆炸和泄漏的风险。
3.维护成本较低–低压合成氨装置相对较简单，维护和保养成本相对较低。
–减少了设备维修和更换的频率。
1.去除杂质–首先，通过一系列处理步骤去除原料气中的杂质。
–这些杂质可能会影响反应的效果和催化剂的稳定性。
2.反应器设计–选择合适的反应器设计，通常包括多个催化床。
–催化床的选择和排列方式对反应效果起着重要作用。
3.温度和压力控制–控制合适的反应温度和压力是低压合成氨工艺的关键。
–这两个参数直接影响反应的速率和选择性。
4.催化剂选择–选择适合低压工艺的催化剂。
–催化剂应具备较高的稳定性和活性，以保证反应的效果。
5.分离和回收–分离和回收产物中未反应的氢气和氮气。
–通过适当的分离步骤，回收利用未反应的气体，提高氨的产量。
•低压合成氨工艺广泛应用于化肥生产、制冷剂和杀菌剂制造等领域。
•可以满足不同领域对氨的需求，并发挥其重要作用。
结论•低压合成氨工艺凭借其能耗低、安全性高和维护成本较低的优势，成为一种备受青睐的氨生产工艺。
•在今后的发展中，进一步改进和优化低压合成氨工艺将有助于提高生产效率和降低成本，推动其更广泛的应用。
低压合成氨工艺的研究进展和挑战研究进展1.催化剂改进–针对低压合成氨工艺，研究人员一直在努力改进催化剂的性能。
–通过调整催化剂的组成和结构，提高催化活性和选择性，进一步提高氨的产量和质量。
2.工艺流程优化–研究人员不断优化低压合成氨的工艺流程，以提高反应效率和节约能源。
–通过改进反应器设计、优化控制参数等方式，进一步降低生产成本和减少环境影响。
3.新技术应用–新技术的引入为低压合成氨工艺带来了新的可能性。
合成氨工艺
15
哪一步是控制步骤，取决于反应条件。
外扩散是否成为控制阶段，取决于气速和催化剂的活性。 由于高气速还可以提高生产能力，所以采用了足够大的 气速，因此外扩散通常不会成为控制阶段。
氨合成的催化剂，活性不太高，具有许多内孔，它的内表面 比外表面要大几万倍。反应过程是内扩散控制还是化学动力 学控制，取决于反应温度和催化剂颗粒的大小等因素 。
14
氨合成动力学
氢氮混合气在铁催化剂表面上发生的反应大体包括下列几步：
气体向催化剂表面（外表面和内表面）扩散。
气体在催化剂表面发生活性吸附。
(气) (吸附)
(气) (吸附)
吸附的氮和吸附的氢发生反应生成氨
(吸附) (吸附)
(吸附)
生成的氨从(吸催附化)剂(吸表附面)解吸 (吸附)
(吸附)
(气)
解吸的氨 (从吸催附化）剂(吸表附面)向气体主流(吸扩附散) 。
弗里茨·哈伯 （1868.12.9-1934.1.629）
吸收
7
年米塔希经过了多达 次试验，测试了 种不同的配方，研究成 功以铁为活性组分、含钾铝促进剂的铁合成催化剂，铁基催 化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得，从而使合成氨生产得 以实现工业化。
7
吸收
合成氨的原料及原则流程
合成氨的直接原料：氢气和氮气
Kp
pNH 3 p p 0.5 1.5
N2 H2
1 p
yNH 3 y y 0.5 1.5
N2 H2
13
y (1yyi)2
pKp
R1.5 (1R)2
氢氮比 氢氮比即，为了求取氨浓度值最大时的值，应对上式 求导数。当导数为时，可求得。这就是说当值等于时，值最大。
温度 温度对平衡氨浓度的影响，可以根据值判断。温度越低, 值 越大，而且增长的程度也剧烈。因此，研制低温催化剂是当前合 成氨的一个重要发展方向。 压强 可以看出压强越大，平衡浓度也越大。 惰气含量 惰气存在，降低氮氢的有效分压，是平衡氨含量降低
合成氨工艺概述
2015年6月16日
内容简介
一、氨的发现
二、合成氨工业的形成 三、合成氨技术的发展 四、合成氨工艺的典型流程 五、我厂的工艺流程概述
六、合成氨各工段工艺原理简述
七、尿素生产工艺及原理
一、氨的发现
• 1727年，英国化学家哈尔斯在加热氯化铵及 石灰水混合物时首先发现这种刺激性气味的 气体；1754年，普利恩特利再次通过此实验， 研究其物理化学性质后，测定该气体为氢、 氮两种元素组成。 • 19世纪中叶，欧美炼焦工业，产生的焦炉煤 气中发现了氨，煤中含有微量的氮，少量转 化为氨，含量约为 8-11ppm。
• 3、尿素生产工艺的选择 • 由于氨基甲酸铵合成与脱水都是可逆反应， CO2的转化率仅在50-70%之间，需要将未反应物分 离回收。未反应物的分离回收方法的不同决定了 不同的工艺流程。 • （1）不循环法； • （2）半循环法； • （3）全循环法； • （4）气提法； • （5）中压联尿法（气提全循环法的一种）
• • • • • •
2、尿素反应原理 2NH3+CO2 =（NH2）2CO+H2O 一般认为反应分两步进行 （1）2NH3+CO2=NH4COONH2+Q （2）NH4COONH2=（NH2）2CO+H2O-Q 氨与CO2生成氨基甲酸铵强放热反应，反应迅速， 转化率＞ 90%；氨基甲酸铵脱水是微吸热液的状态下才能较快进行。
六、合成氨各工段工艺原理简述
• • • • • • • 1、造气工段主要目的及工艺原理 造气工段主要反应有两个阶段： 吹风阶段与制气阶段 （1）吹风阶段碳与空气的反应： C+O2=CO2+Q 2C+O2=2CO+Q C+CO2=2CO-Q 2CO+O2=2CO2+Q 空气煤气主要成分：CO、CO2、O2、N2
合成氨的生产工艺流程
合成氨的生产工艺流程合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、肥料、塑料等行业。
合成氨的制备是一项复杂的过程，涉及到多个化学反应和工艺步骤。
本文将介绍合成氨的生产工艺流程，并逐步解析其中的关键步骤和反应。
1. 原料准备1.1 天然气处理在合成氨的生产中，最常用的原料是天然气。
天然气中主要含有甲烷，须进行处理以消除其中的杂质。
天然气处理的关键步骤包括脱除硫化物、脱除中烃和脱除水蒸气等。
其中，脱除硫化物通常采用吸收剂法，通过与氢气反应将硫化氢转化为硫，从而降低硫化物的含量。
1.2 空气压缩合成氨的制备过程中需要大量的氢气和氮气。
氮气可通过空气经过压缩和分离获得。
这一步骤主要是将空气压缩至一定压力，然后通过分离装置将其中的氧气和氩气分离出来，得到纯净的氮气。
1.3 氢气制备氢气是合成氨的重要原料，可通过水蒸气重整和空气分离等方法制备。
水蒸气重整是指将甲烷与水蒸气反应产生氢气和一氧化碳的过程。
空气分离则是利用空气中氧气和氮气的不同沸点进行分离，得到纯净的氢气。
2. 氨合成2.1 催化剂制备氨的合成反应需要使用特定的催化剂，最常用的催化剂是铁-铝催化剂。
铁-铝催化剂制备方法主要包括混合沉积法和干法混合沉积法等。
混合沉积法是将铁盐和铝盐混合溶解后沉积得到催化剂，干法混合沉积法则是将铁盐和铝盐直接混合后进行焙烧得到。
2.2 反应器设计合成氨的反应器可采用固定床反应器或流化床反应器。
固定床反应器是将催化剂填充在反应器中，通过氢气和氮气的通入进行反应。
流化床反应器则是将催化剂悬浮在气流中，通过流化床底部的分配装置和氢气、氮气的通入进行反应。
2.3 反应条件合成氨的合成反应需要在一定的温度、压力和催化剂的存在下进行。
通常情况下，合成氨反应的温度约为350-450°C，压力约为200-300atm。
此外，还需要在反应器中加入适量的惰性气体（如氦气）以稀释氢气和氮气，以减少反应的热量和危险性。
2.4 反应过程合成氨的合成反应是一个多步骤的复杂过程。
氨的合成工艺
• 3.催化剂的中毒
催化剂的催化能力一般称为催化活性。有人认为： 由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变， 一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。 实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到 大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。 接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后 再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持稳 定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的 制备方法和使用条件而异。
• 国际上有关的研究成果认为，温和条件下 的固些过渡金属的有机 络合物去络合N2，使它的化学键削弱；② 还原过程。它是用化学还原剂或其他还原 方法输送电子给被络合的N2，来拆开N2中 的N—N键；③加氢过程。它是提供H+来和 负价的N结合，生成NH3。
• 催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性 明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。一般 认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。 中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如，对于合成 氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使 催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催 化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性 中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久 性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再 用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂 中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂 中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要 增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新 型催化剂，是一个重要的课题。
• 一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能
的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如 低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法 (Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法， 如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法， MEA法等。 4 ③ 气体精制过程
KBR的煤制合成氨新工艺
KBR的煤制合成氨新工艺简介煤制合成氨是一种重要的工业化学反响过程，它通过利用煤作为原料，制造合成氨，用于生产化肥和其他化学品。
近年来，KBR公司开发了一种新的煤制合成氨工艺，该工艺具有更高的效率和更低的环境影响，成为行业内的关注焦点。
工艺原理KBR的煤制合成氨新工艺主要基于以下原理：1.煤气化：煤作为主要原料，在高温和高压条件下进行气化反响，生成一氧化碳和氢气。
这一步骤是整个工艺的关键步骤，对产率和产品质量影响显著。
2.合成氨产生：利用一氧化碳和氢气通过低温高压催化反响生成合成氨。
这一步骤需要高效的催化剂和适宜的反响条件，以获得高产率和高纯度的合成氨。
工艺优势KBR的煤制合成氨新工艺相比传统工艺具有以下优势：1.高效能源利用：新工艺能够最大程度地利用煤的能量，减少能源的浪费，提高能源利用效率。
2.低碳排放：通过优化催化剂和反响条件，新工艺能够显著减少二氧化碳等温室气体的排放，减少对全球气候的影响。
3.产品质量稳定：新工艺通过优化反响条件和催化剂选择，能够获得稳定的合成氨产品，提高化肥制造过程的可控性和产品质量。
4.生产本钱降低：新工艺简化了反响步骤和操作流程，减少了设备投资和运营本钱，提高了生产效益。
工艺应用KBR的煤制合成氨新工艺已经成功应用于多个工业化肥生产厂家，取得了良好的效果和经济效益。
该工艺广泛应用于制造化肥和其他化学品的生产过程中。
结论KBR的煤制合成氨新工艺是一种高效能源利用、低碳排放的工艺，可使化肥生产过程更加可持续和环保。
该工艺的应用加速了煤制合成氨领域的创新开展，推动了煤化工产业的进步。
相信随着技术的不断创新和工艺的优化，煤制合成氨工艺将在未来得到更广泛的应用和推广。
参考文献1.Yan, S., Li, W., Li, D., & Zhao, Z. (2024). A review on ammoniasynthesis catalysts for industry application. Chemical Engineering Journal, 310, 53-59.2.Joensen, F., Yates, I. C., & Rostrup-Nielsen, J. R. (2024). Industrial ammonia synthesis catalysts. In Handbook of heterogeneous catalysis (pp. 1919-1977). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.3.Wu, Y. C., Ji, S. J., & Hu, S. H. (2024). The latest development for commercial KBR ammonia converter on energy-saving and emission reduction. China Nitrogen Fertilizer, 38(5), 24-27.。
合成氨工艺流程
合成氨工艺流程1. 简介合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、涂料、塑料、制冷剂等工业领域。
合成氨工艺是通过催化剂在适当的温度和压力下将氮气和氢气合成氨气的过程。
本文将介绍合成氨工艺的流程及其相关操作步骤。
2. 合成氨工艺流程合成氨工艺流程主要包括气体净化、气体压缩、催化反应、分离纯化等环节。
2.1 气体净化合成氨工艺的第一步是将氮气和氢气进行净化，去除其中的杂质和不纯物质，以保证催化剂的正常使用。
常见的气体净化方法包括吸附、吸收、脱水等。
在吸附过程中，氮气和氢气通过吸附剂床层，吸附剂可以去除其中的水分、氧气、二氧化碳等杂质。
在吸收过程中，气体经过溶剂床层，其中的硫化氢等有毒气体被吸收掉。
同时，还可以使用脱水剂去除气体中的水分。
2.2 气体压缩在气体净化后，将净化后的氮气和氢气进行压缩，提高其压力，以便后续的催化反应。
氮气和氢气分别进入压缩机进行压缩，压缩机通常采用多级压缩，保证气体压力的稳定和可控。
2.3 催化反应经过气体压缩后的氮气和氢气进入催化剂床层，进行合成氨的催化反应。
催化剂通常采用铁、钼或镍等金属催化剂，催化剂在适当的温度和压力下，使氮气和氢气发生反应，生成合成氨气。
催化反应是一个放热反应，需要控制温度以避免过高的温度导致副反应的发生。
2.4 分离纯化经过催化反应生成的合成氨气含有大量的副产物和未反应的氮气、氢气等杂质。
在分离纯化环节中，需要进行吸附、压缩、蒸馏等操作，将合成氨气中的杂质去除，提高纯度。
常见的分离纯化方法包括低温吸附法、压缩法和蒸馏法。
3. 工艺条件和参数合成氨工艺的实施需要满足一定的工艺条件和参数，以确保反应的进行和产出的质量。
常见的工艺条件和参数包括温度、压力、催化剂种类和配比、气体流速等。
3.1 温度催化反应的温度是合成氨工艺中的关键参数之一。
温度过高会导致副反应的发生，影响合成氨气的产量和纯度；温度过低则会降低反应速率。
一般情况下，催化反应的温度在300-500°C之间控制。
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、化肥、塑料、纺织品和燃料电池等工业领域。
合成氨的工艺流程主要包括催化剂的选择、反应条件的控制、氨的分离和纯化等几个关键步骤。
下面将详细介绍合成氨的工艺流程。
1.催化剂的选择：2.原料准备：合成氨的原料主要包括空气和氢气。
空气中的氮气和氧气是制取氨的主要原料，而氢气则是为了提供还原剂。
为了保证原料的纯净度，通常会进行空气分离和氢气净化处理。
3.原料压缩：由于合成氨反应需要较高的压力，所以需要将原料气体进行压缩。
通常采用多级压缩机将氮气和氢气分别压缩到较高压力下。
4.原料进料与预热：将压缩后的氮气和氢气分别进入合成氨反应器前的预热器进行预热，提高其反应温度。
预热器中通常使用废热回收的方式，将反应后的热量传递给进料气体，以提高能量利用效率。
5.反应器：合成氨反应通常采用通过铁-铝催化剂催化的低温高压合成方法。
反应器中的催化剂床层通常采用多层填料堆积，以增加反应面积和接触时间，提高反应效率。
同时，反应器内部的温度和压力需要严格控制，一般为300-400℃和100-250atm。
6.反应气体的冷却与净化：经过反应后，反应气体中除了产生的氨气外，还会有未反应的氮气、氢气以及其他杂质气体。
这些气体需要经过冷却器和废热回收器进行冷却和净化处理，以去除其中的杂质。
7.氨的分离与纯化：在反应气体中，氨气的浓度相对较低，需要进行分离与纯化。
常用的方法是采用低温吸附分离技术，将氨气吸附在吸附剂上，然后通过加热解吸的方式将氨气从吸附剂中释放出来。
8.尾气处理：总的来说，合成氨的工艺流程包括催化剂的选择、原料准备、压缩、进料与预热、反应器、冷却与净化、分离与纯化以及尾气处理等主要步骤。
合理控制每个步骤的条件和参数，能够提高合成氨的产率和质量，减少能源消耗和环境污染。
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。
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，各台炉之间必须进行吹风排队顺序 控制。 控制方案： 1、造气工段 H2/N2 控制方案 造气工段是通过加减氮操作来进行氢氮比控制的，而加减氮操作又是通过 调节上下吹加氮时间和吹风回收时间来实现的，因此，该控制系统最终得 到的控制量要转化为上下吹加氮时间或吹风回收时间。本系统的氢氮比控 制采用调节吹风回收时间来实现。
CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ (3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成 氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。 氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨 含量不高，一般只有 10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成 反应式如下： N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol 合成工艺： 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：
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合成氨工艺简介
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3.5%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CO
2
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CO
2
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