合成-7-氨合成系统工艺流程改造小结
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，广泛应用于化肥、医药、塑料等多个领域。
其工艺流程主要包括氮气和氢气的催化反应，下面将详细介绍合成氨的工艺流程。
首先，合成氨的工艺流程是通过哈伯-玻斯曼过程实现的。
在工业上，通常采用铁-铝催化剂进行合成氨的催化反应。
反应的化学方程式为N2 + 3H2 → 2NH3。
在反应过程中，氮气和氢气在催化剂的作用下发生反应，生成氨气。
其次，合成氨的工艺流程需要高温高压条件。
反应温度通常在400-500摄氏度，压力在100-200大气压。
高温高压条件有利于提高反应速率和转化率，从而提高合成氨的产率。
然后，合成氨的工艺流程需要进行氮气和氢气的预处理。
氮气通常来自空分设备，需要进行脱氧、脱水等处理，以保证氮气的纯度和干燥度；而氢气通常来自重整装置，也需要进行脱氧、脱硫等处理，以保证氢气的纯度和干燥度。
此外，合成氨的工艺流程还需要进行氨气的分离和净化。
合成
氨反应产生的氨气中通常伴随着少量的氮气、氢气、水蒸气和杂质气体，需要进行分离和净化，以得到高纯度的合成氨产品。
最后，合成氨的工艺流程还需要进行废气处理。
合成氨反应产生的废气中含有一定量的氮气、氢气和氨气，以及少量的催化剂粉尘和有机物，需要进行处理，以达到环保排放标准。
综上所述，合成氨的工艺流程是一个复杂的化学过程，需要高温高压条件下进行氮气和氢气的催化反应，同时进行氮气和氢气的预处理，以及氨气的分离和净化，最终进行废气处理。
这一工艺流程的稳定运行对设备的稳定性和操作技术都有较高要求，但合成氨作为重要的化工原料，其生产工艺的不断改进和优化将对化工行业的发展起到积极作用。
合成氨装置扩能改造总结
１ 扩能 改造 前情 况
合成 氨 厂 ２套 生产装 置都 以天然气 为 主要 生 产 原料 ，采用 加 压 蒸 汽 转 化法 制 气 ，中低 温 Ｃ Ｏ
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第 ３期
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氨合成工艺及节能改造措施分析
972021年第10期环保与节能
氨合成工艺及节能改造措施分析赵美娇辽宁华正工程设计有限公司，辽宁 沈阳 110000摘 要：随着科学技术的发展，中国的化工产品取得了很大的进步，这显著提高了人们的生活质量。氨作为化工产品的重要物质，在我国工业和医药领域有着广泛的应用。文章对合成氨生产过程进行了研究，同时对能源浪费问题进行了研究，以供相关研究人员参考。关键词：合成氨工业；节能减排；能耗问题中图分类号：TQ113.26 文献标志码：A 文章编号：2096-3092（2021）10-0097-02
1 合成氨工业发展概况合成氨工业是基础化工的重要组成部分，应用广泛。氨可用于生产多种氮肥，如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等。还可以用来生产磷肥等多种复合肥，称为“化肥氨”。氨也是一种重要的工业原料，例如用于制备硝酸、纯碱、含氮无机盐等基础化工材料。在高分子工业中，磺胺类药物在制药工业中还有三硫甲苯、硝酸甘油等。合成氨工业化以来，合成氨原料组成发生了很大变化。从20世纪20年代以焦炭和煤为原料生产氨，到50年代以天然气、石油和石脑油为原料生产氨，再到60年代以后发展出以重油为原料生产氨的方法。此后，氨合成工业的原料组成从固体燃料转变为气体和液态烃燃料。从20世纪70年代到80年代，中国以天然气、石脑油、重油和煤为原料，建成了技术先进的年产30万kt的大型合成氨厂，分布在四川、江苏、浙江、山西等地。到21世纪初，我国已有600多家合成氨生产企业，其中18家年产能超过30万kt/a，随着世界能源日益短缺，合成氨成本不断增加。为了降低合成氨成本和能耗，对合成氨催化剂和中低压合成工艺进行了研究。由于传统高温高压氨合成工艺设备复杂，原料气压缩时需要消耗大量能源，因此降低压力、采用低压高活性合成催化剂的合成工艺是21世纪合成氨生产技术的主要突破，将显著降低生产成本。
2 合成氨有效能量分析合成氨的生产过程不仅包括相应的电能及热能，还包括机械能和相应的化学能，其中一些可以进一步完全转化，有的只能部分转化，有的不能转化。因此，要分析合成氨的效率，首先需要能耗，简而言之，就是将一般的定性分析进一步转化为高级别的定量分析。因为原材料经过物理和化学处理最终成为成品，并且由于实际过程发生后无法逆转，所以在化学处理过程中不可避免地会消耗一些能量。为了实现有效的节能，必须减少不可逆性。例如，水蒸气与一氧化碳产生的进一步变化反应是放热反应，在此过程中无需对其施加其他的相应能量即可自动进行，但由于在整个实施阶段的自由焓为负，这种现象为放热反应，不能正常进行，为了有效增加该过程中的热量，应合理使用催化剂。该过程中，使用不同类型的催化剂会产生不同的效果。使用低排量催化剂优于高排量催化剂，水蒸气消耗量越低，转化效率越高，即使在这种情况下，转化率也越高。说明即使初态和终态相同，样本选择过程不同，消耗的能量也不同。此外，工艺选择与能耗有着非常密切的关系，整个合成氨生产过程是由许多单元工艺组成的，每个单元工艺之间是相互依存的。由于每个单元过程都要消耗一定的能量，因此即使减少单元过程也可以节约能源，也可以通过合理组合低能耗的单元工艺来降低能耗。3 煤合成氨装置节能方向分析3.1 应用现代节能型气流床煤气化技术对以往实际案例的分析和研究表明，煤气化技术在推动煤合成氨装置节能方面发挥着重要作用，生产方法高效、节能、环保。许多大型煤化工企业致力于规模化、高效化，拥有自主知识产权。随着国民经济的发展，气流床煤气化技术的研发取得了与洁净煤应用需求一致的显著成果。在当前进一步持续发展背景下，从烟煤、褐煤、水煤浆等煤粉中获取合成气的技术主要发展方向是进一步持续降低净化及压缩成本。由于排放形式为液体，可以进一步有效降低相应的环境污染程度。3.2 转化催化剂在回收低位热能的同时进行升级改造作业中工艺余热利用的主要目的是将余热按其等级进行回收和转化，在满足工厂运行条件的情况下，可将余热回收到较低的水平；同时，该催化剂用于合成高活性、低温、低压的氨并应用于实际生产，对提高氨的净值和减少循环气量有很大的作用。3.3 热能耦合将热能与低温甲醇洗涤的转化步骤相结合，减少生产过程中的热损失和效率损失，是合成氨发展中亟待研究的课题。该方法缩短了低温甲醇的工作过程，降低了低压蒸汽的能耗。4 合成氨生产节能改造措施合成氨的生产是一个总产量，甚至是氨处理和动力的造纸装备及材料2021年第10期98结合，各个单元过程之间存在着相互作用和相互依赖，一个单元过程的变化对其他单元过程有一定的影响。因此，在寻求合成氨生产的节能方法过程中应综合考虑，从整体节能优化的角度来看待局部节能优化问题。首先要关注我国在各个环节的替代节能措施，然后对节能过程进行详细讨论，具体的节能方法如下。4.1 开发新型合成氨在最有效的合成氨生产工艺中，合成段的化学反应、总流量和相应的传热性能都很高。更有效地开发相对较新的合成塔，可以有效地降低压降并进行冷管交换反应。在合成氨生产中，通常在最合适的温度下使用机械压缩冷却，以获得纯氨值。为了进一步实现相应的节能目标，应更多地采用氨吸收冷却代替相应的机械压缩冷却。冷却采用物理吸收技术进一步脱氧，并利用气体的余热产生相应的变化，这高于机械压缩冷却的整体能量合理性[1]。在使用新鲜气体进一步开发相应的合成氨生产之前，应采用二氧化碳或相关的分子筛脱水技术，使新鲜气体直接进入合成塔，这样可以进一步提高氨分离率，有效降低冷却能力和合成氨浓度，从而产生更大的节能效果。4.2 制气工段技术改造气体制造技术的进一步改造需要应用多种先进的科学技术来有效实现具体的改造目标。首先，可以进一步积极采用液压危机控制与监测技术。在该技术的有效支持过程中，可以对燃气灶自身相应的工作状况及周围的工作环境进行系统的监测工作，根据以上这些实际情况，可以进一步更好地了解相应的参数并实现产量的调整，使相应的效率得到相应的提高。其次，可以充分利用相应的气体余热回收技术。由于氨生产过程中所产生的相应气体余热相对来说较多，如果不利用这部分余热，就会浪费了余热资源。因此，使用该技术可以进一步有效提高资源利用效率。最后，可采用自动焦化机技术，可进一步有效地缩短相应的生产时间，充分利用能源技术来减少各种能源的浪费及消耗，保证生产环境的安全[2]。此外，还可以利用炉汽质量改进技术，优化炉汽质量，更好地保持炉温，提高合成炉生产质量和效率。4.3 废水回用技术改造现阶段节能合成氨在进一步可持续生产过程中，许多生产单位在运行过程中主要采用部分煤粉，进一步有效降低合成氨的生产成本。在有效燃烧相关消耗煤的过程中，在不同程度上会产生相应的废水，导致无法使部分粉尘和焦油有效分离。这种现象的存在可能对合成氨的生产产生比较严重的影响，如果合成氨的管道严重堵塞，将可能导致实际生产过程中的大量热损失。氨合成工艺中改进的废水回收技术可促进相关废水的更有效利用，减少合成氨生产过程中不必要的能耗，提高合成氨生产效率。在水处理循环运行过程中，可以安装相应的航机，降低悬浮液和相关油的浓度，以确保生产装置的持续快速运行。
合成氨总结
原料气的制取1工艺条件(1)水碳比，表示转化操作所用的工艺蒸汽量。
在约定条件下，水碳比愈高，甲烷平衡含量愈低。
(2)温度烃类蒸汽转化是吸热的可逆反应，温度增加，甲烷平衡含量下降。
反应温度每降低10℃，甲烷平衡含量约增加1-1.3％(3)压力烃类蒸汽转化为体积增大的可逆反应，增加压力，甲烷平衡含量也随之增大。
（4）二段转化的空气量：加入空气量的多少，可从二段炉出口温度上反映出来，但不能它来控制炉温和出口甲烷含量的手段。
因为空气量的加入有合成反应的氢氮比决定。
（5）二段出口甲烷含量：二段炉出口残余甲烷每降低0.1％，合成氨产量可增加1.1-1.4％。
一般控制在0.2-0.4％。
五、反应机理（反应的微观步骤）在催化剂的表面，甲烷转化的速度比甲烷分解的速度快的多，中间产物中不会有碳生成。
其机理为在催化剂表面甲烷和水蒸气解离次甲基成和原子态氧，在催化剂表面被吸附并互相作用，最后生成CO、CO2和H2。
2、催化剂甲烷蒸汽转化是吸热的可逆反应，提高温度对化学平衡和反应速度均有利。
但无催化剂存在时，温度1000℃反应速度还很低。
因此，需要采用催化剂以加快反应速度。
由于烃类蒸汽转化是在高温下进行的，并存在着析炭问题，因此，除了要求催化剂有高活性和高强度外，还要求有较好的耐热性和抗析炭性。
催化剂的还原转化催化剂大都是以氧化镍形式提供的，使用前必须还原成为具有活性的金屑镍，其反应为工业生产中，一般都不采用纯氢气还原，而是通入水蒸气和天然气的混合物，只要催化剂局部地方有微弱活性并产生极少量的氢，就可进行还原反应，还原的镍立即具有催化能力而产生更多的氢。
为使顶部催化剂得到充分还原，也可以在天然气中配入—些氢气。
还原了的催化剂不能与氧气接触，否则会产生强烈的氧化反应、即半水煤气的制取制气过程工作循环：间歇式气化时，自上一次开始送入空气至下一次再送入空气止，称为一个工作循环。
1．吹风：吹入空气，提高燃料层温度，回收显热和潜热后吹风气放空。
合成氨的工艺流程
合成氨的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。
德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。
于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。
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(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，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。
合成氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。
别名:氨气。
分子式NH3英文名:synthetic ammonia。
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。
合成氨装置模型图: 1.工业生产上合成氨装置图2、合成氨工艺流程叙述:(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。
? 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%。
合成氨工艺及节能改造对策
合成氨工艺及节能改造对策摘要：合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工和能源等领域。
然而，传统的合成氨工艺存在能源浪费和环境污染的问题。
为了提高合成氨工艺的能源利用效率和减少环境影响，需要进行节能改造和技术创新。
本文探讨了合成氨工艺的基本原理，现有的节能改造技术，并提出未来的发展方向。
关键词：合成氨；节能改造；工艺1合成氨工艺的基本原理合成氨的工艺主要包括催化剂反应、压缩、冷却和分离等步骤。
在传统的哈柏－博斯曼工艺中，通过在高温高压下将氮气与氢气催化反应来合成氨。
这个过程需要大量的能量和催化剂，且产生大量的二氧化碳排放。
为了改善工艺的能源效率和环境友好性，需要进行节能改造。
图1为合成氨工艺流程图。
图1合成氨工艺流程图2现有的节能改造技术2.1催化剂改进研发高效的催化剂是提高合成氨工艺能源效率的关键。
近年来，一些新型的催化剂被开发出来，具有更高的催化活性和选择性。
例如，采用过渡金属催化剂的合成氨工艺可以在较低的温度和压力下进行，从而减少能源消耗。
合成氨工艺中存在一些有害物质，如硫化物、氯化物和氧化物等，它们会中毒催化剂，导致催化活性下降【1】。
因此，改进催化剂的抗中毒性能是关键之一。
通过引入抗中毒组分或者改变催化剂的物理和化学性质，可以增强催化剂对有害物质的抵抗能力，延长催化剂的使用寿命。
2.2压缩技术改进在合成氨工艺中，气体的压缩是一个能量密集型的过程。
通过改进压缩机的设计和运行参数，可以减少能源消耗。
例如，采用多级压缩和高效压缩机可以降低压缩过程中的能量损失。
2.3余热回收在合成氨工艺中，有大量的热量会被废气和冷却水带走。
通过利用余热回收技术，可以将废气和冷却水中的热能回收利用，减少能源的浪费。
例如，采用换热器和蒸汽发生器等设备，可以将废气和冷却水中的热量转化为有用的能源。
2.4改进分离技术在合成氨工艺中，需要将产生的氨与未反应的氮气和氢气进行分离。
传统的分离技术消耗大量的能量传统的分离技术消耗大量的能量，例如通过冷凝和吸附等方法进行气体分离。
合成氨工艺设计的改进与能耗分析
参考内容
引言
合成氨工艺是一种广泛应用于农业生产、化工制造和燃料生产等领域的重要技 术。合成氨工艺的意义在于将富含的氮气和氢气转化为具有高附加值的氨产品， 满足农业生产和工业生产的需求。然而，合成氨工艺的高能耗问题限制了其进 一步发展。因此，本次演示将介绍合成氨工艺的基本原理、流程和特点，并分 析节能改造措施，以期降低合成氨工艺的能源消耗，促进可持续发展。
参考内容二
合成氨是一种广泛应用的基础化工原料，主要用于生产肥料、硝酸、氢氰酸等。 然而，传统的合成氨工艺往往能源消耗巨大，对环境产生负面影响。因此，开 发节能型合成氨工艺与技术成为当前的研究热点。本次演示将介绍几种主要的 节能型合成氨工艺与技术。
一、先进煤气化技术
煤气化是合成氨工艺的重要步骤，它将煤转化为合成氨的原料气。先进煤气化 技术采用了高温气化、水蒸气气化等手段，提高了煤的转化率，减少了能源消 耗。同时，这些技术还能有效降低废气排放，减少环境污染。
煤制合成氨是将煤作为原料，经过气化、变换、净化、压缩和合成等环节，最 终得到氨。与天然气制合成氨相比，煤制合成氨具有成本低、原料来源广泛等 优势，但同时也存在流程复杂、环境污染等问题。
生物制合成氨是近年来新兴的一种合成氨工艺，其主要利用生物质为原料，经 过微生物发酵或高温高压气化等过程，得到氢气和一氧化碳，再经过净化、压 缩和合成反应得到氨。生物制合成氨具有环保、可再生等优势，但同时也存在 成本高、技术难度大等问题。
背景介绍
合成氨工业作为世界上最大的化工产业之一，自20世纪初发展至今，其工艺设 计经历了漫长的探索和发展过程。传统合成氨工艺主要包括原料气制备、净化、 氨合成和产品回收等步骤，由于其工艺流程长、设备庞大、操作复杂，导致能 耗较高。随着能源资源的日益紧张和环保要求的提高，如何降低合成氨工艺的 能耗、提高产率、减少环境污染已成为当前亟待解决的问题。
合成氨各工序工艺详细流程
一、合成氨装置工艺流程说明合成氨装置由一氧化碳变换、酸性气体脱除、硫回收、气体精制、合成气压缩、氨合成、冷冻工序共7个工序组成。
1．一氧化碳变换工序工艺流程说明来自煤气化装置的粗煤气（242.25℃ 6.25MPag）进入变换原料气分离器（S04101），分离夹带的水分，再进入煤气过滤器（S04102），除去煤气中的其他杂质。
净化后的煤气经煤气换热器（E04101）加热到280℃左右，后进第一变换炉（R04101）进行变换反应，出第一变换炉的高温变换气进煤气换热器（R04101）换热，在煤气换热器（E04101）中加热煤气化装置来的粗煤气，换热后的变换器进入中压废热锅炉（E04103）中，在此，副产 2.6MPa（G）的中压饱和蒸汽，然后在265℃左右进入第二变换炉（R04102）。
第二变换炉（R04103）出来的变换气经过中压废锅II（E04102）调温至260℃左右后进第三变换炉（R04103）继续进行反应。
出第三变换炉（R04103）的变换气进低压废热锅炉（E04105）副产0.6MPa（G）的低压饱和蒸汽，此时变换气温度降至202℃左右，进入1#变换气分离器（S04104）分离出冷凝液后，变换气继续进入锅炉给水预热器（E04113）降温，在2#变换气分离器（S04104）分离冷凝液后进入除盐水预热器II（E04107）,在5#变换分离器（S04110）中分离出冷凝液后继续进入除盐水预热器（E04114）中，此时温度降至70℃，经3#变换气分离器（S04105）后分离冷凝液，而后再进入变换气水冷器（E04108），冷却至40℃后进入酸性气体脱除工序。
从1#、2#和5#分离器（S04103、S04104、S04110）出来的高温冷凝液经冷凝液闪蒸槽（S04109）汇合并闪蒸后，液相经冷凝液泵II（P04103A/B）加压后，直接送往煤气化装置。
一氧化碳变换工序的低温工艺冷凝液、低温甲醇洗来的洗氨水以及塔顶回流液进入冷凝液汽提塔上部（冷凝液汽提塔操作压力0.4MPaa），在冷凝液汽提塔中用来自管网的低压蒸汽汽提，从冷凝液汽提塔底部出来的汽提后工艺冷凝液NH3含量小于10ppm，从冷凝液汽提塔顶部出来的气体尾气在汽提气水冷器（E04109）中用循环水冷却到40℃后进尾气分离器（S04107），尾气分离器（S04107）分离出来的冷凝液一部分送到冷凝液汽提塔顶部作为回流液，约有33-55%的冷凝液送氨法脱硫装置，出汽尾气分离器（S04107）的汽提尾气送火炬焚烧处理。
合成氨工艺分析及节能改造措施 徐鹏
合成氨工艺分析及节能改造措施徐鹏摘要：氨作为尿素合成中的主要原料，因与国民生产生活息息相关而受到关注与重视。
因此，大力提升氨合成工艺技术的发展，提高生产效率，是现阶段我国工业文明进步的重要举措之一。
所以，本文主要对合成氨工艺的主要工序进行介绍，对节能降耗的关键点进行简要分析。
以期为相关的工艺提供参考。
关键词：煤化工；合成氨；节能降耗氨作为一种重要的工业原料和化学肥料越来越受到人们的重视。
合成氨工艺经过几十年地发展已经得到了很大程度地改进，原料由最初的煤炭转变为现在焦炭、无烟煤、天然气、渣油、重油、烃类等多种合成原材料。
现如今我国的氨总产量排名世界第一位，呈现大、中、小规模并存的态势，但工艺技术与发达国家相比仍然有较大的差距，未来合成氨产业会逐渐朝着“大型化、连续型、低能耗、清洁化”等方向发展。
1我国合成氨工艺技术的现状合成氨工艺技术发展时间不长，起源于二十世纪初期，合成氨技术的出现是因为该工艺可以制作炸药原料，主要是服务于战争；现代合成氨工艺技术的主要用途是用于农业和现代化学。
我国的合成氨工艺技术起源于二十世纪三十年代，目前我国的合成氨工艺技术已经成为世界合成氨工艺技术领先国家之一。
我国对于合成氨原材料的掌握更加繁多，利用无烟煤、天然气、油田等多种材料都可以实现合成氨的生产。
目前，我国合成氨的生产已经足以满足人们的日常生活需求，每年总产能大概在4500万吨左右，在国际上合成氨产品的竞争力非常强大。
我国的合成装置也是属于世界领域内比较先进的装置，就目前而言，我国合成氨生产的大型装置就有30余套，中型合成氨装置有50余套，小型合成氨装置有七百余套。
大型合成氨生产能力达到每年1000万余吨，中型合成氨装置的产能每年能达到500余万吨，小型合成氨装置每年的产能大概能达到3000余万吨。
这些合成氨装置都根据原料进行区分，大型合成氨装置中主要以天然气为原料的装置为主，中型合成装置中主要以煤或者焦炭为原料的装置为主；小型装置中可以生产尿素的装置大概有一百余套。
合成氨工艺分析及节能改造措施
净化处理原料气是合成氨工艺的重要流程。这一流程相对复杂，包含以下几个环节：第一，变换一氧化碳。由于通过煤气化制取的原料气内含较大比重的一氧化碳，而在合成氨生产过程中需要将水蒸气、一氧化碳向氢气、二氧化碳进行转变，将一氧化碳向二氧化碳进行转变可以降低其脱除的难度，同时可以增加氢气含量。在工业生产过程中，变换一氧化碳是一个需要消耗大量能量的工序，因此应使这一工序的能耗降低，以解决能源浪费问题。第二，原料气脱碳脱硫。在合成氨生产过程中，脱碳脱硫是重要环节。可以通过两种方式进行脱碳，一种是物理吸收法，另一种是化学吸收法。脱碳的目的是为了避免出现催化剂中毒现象。在脱碳过程中，回收利用二氧化碳是重要工序，由于二氧化碳不仅能制造碳酸氢铵，还可以制造纯碱和尿素等，因此回收利用二氧化碳可以实现资源节约的目的，同时能得到环保的效果。另外，脱硫的方式也包括两种，一种是干法脱硫，另一种是湿法脱硫，其中干法脱硫指的是通过固体脱硫剂进行脱硫，可取得良好脱硫效果，但脱硫剂难以再生，在精脱硫中较为常用；湿法脱硫指的是通过溶液进行脱硫，此种脱硫方式具有可再生性，在粗脱硫中较为常用。
3.2废水循环利用技术改进
在合成氨生产中，为节约成本通常以碎煤为主要原材料，但此种材料的应用在形成煤气水后无法彻底地分离其中的粉尘和焦油，进而堵塞了合成氨生产所用管道，增加了热损失。另外，废水的应用可使生产效率提升，同时使能源消耗降低。对于废水循环利用技术来说，可以通过多次沉降煤粉和焦油，并加设气浮装置，力求在沉降后减少煤气水中悬浮物和油质量浓度，避免出现装置堵塞现象，使装置运行效率得到提升。
2合成氨工艺流程分析
2.1制取原料气
生产的原料包括许多种类，不仅包括天然气、焦炉煤气和煤炭生产，还包括重油、石脑油等，在制备合成气的条件下，将这些材料置于高温和水蒸气效应的条件下。固体焦炭、原煤，一般采用固体燃料气化法制备合成气；针对剩余部分，一般采用非催化部分氧化法制备合成气；对于石脑油等，可以通过循环蒸汽法的第二阶段。本程序的目的是制备含氮和氢的饲料气体。氢气主要由天然气、石脑油、重油、煤、焦炭、焦炉煤气等原料组成。一般来说，这些材料在高温和水蒸气中都是氢气、一氧化碳和合成气的其他成分，这一过程被称为气化。对于固体原料煤和焦炭，通常采用固体燃料气化制备合成气的方法；采用合成气的非催化部分氧化渣的方法；在工业生产合成气中，利用二次蒸汽重整过程，对气态碳氢化合物和石脑油进行了二次蒸汽改造。氮主要来自于空气，可以通过物理方法液化空气或化学方法获得。第一种物理方法是首先降低空气液化温度，再次升高温度，低沸点的氮气体逸出，以获得高纯氮。化学方法是在空气中制造碳，在气体中重新吸收二氧化碳是氮气。.
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氨合成系统工艺流程改造小结
李智军、伊明江、李立宝、李炽海
新疆区·塔里木油田公司塔西南石化厂
摘 要：介绍了合成氨系统由塔后流程改为塔前流程的情况。通过流程改造，降低了系统阻力和入塔氨
含量。新增设透平机循环机减少了震动，降低了装置能耗，实现了扩产的目的。
关键词：合成氨；改造；总结
塔西南石化厂合成氨装置以天然气为原料，采用蒸汽转化法生产合成氨。在2004年技改中，将
φ1000mm氨合成塔改为φ1200mm氨合成塔，采用南京昊安科技工程有限公司提供的三轴一径内件。该
内件具有自卸催化剂功能。
1 改造前系统简介
改造前为二进二出塔后流程，即循环机设置在水冷后的氨分之后、冷凝塔一入之前。来自冷凝塔的
气体（35℃）进入合成塔一次入口，气流沿内件与外筒间环隙向下经冷却塔壁从一次出口出塔（117℃）。
出塔气体一部分用作冷激气，其余进入气-气换热器冷气入口，与管内气体换热到180℃。从气-气换热
器冷气出口出来的气流分4股，其中3股作为冷激气，从塔顶进入催化剂层调节催化剂层温度。1股进
入合成塔二次入口。二次入口的气体通过下部换热器管间与气体换热至390℃后，由中心管进入催化剂
层零米，然后通过整个催化剂层进入下部换热器管内，与管内气体换热至362℃后从二次出口出塔。二
次出口的气体进入废热锅炉副产1.4MPa蒸汽，气体温度降至235℃后进入气-气换热器热气入口，气流
在管内与管间气换热至93℃去水冷器。改造前φ1000mm氨合成系统工艺流程见图1。
图1 改造前φ1000mm氨合成系统的工艺流程
2 改造前系统存在的问题及原因分析
二出
合成塔 热 交 废 锅 水冷器
氨 分
循环机 2#油 分 氨 冷 冷 交
新鲜气
放NH3
放NH
3
1#油分
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2.1 往复式循环机振动较大
该系统采用的4DZ16-7.5/280-314往复式循环机为卧式两列4缸压缩机，每双缸对置在主电动机的
两端，成H型布局，气缸采用无油润滑，填料、活塞等运动部件采用特殊结构设计，并设有各项自控联
锁保护装置。该循环机按配套60kt/a设计，通过技术改造，排气量达到4DZ16-9.4/280-314机型，基
本满足目前的生产需求。但该机型存在主要问题是振动较大，存在着安全隐患。在系统满负荷运行时，
因电流的限制和振动大，引起超电流而跳车，使高压系统紧急停车。填料易泄漏，厂房内氨味较大，检
修次数较频繁，特别是高压系统紧急停车多会造成管线泄漏及设备内件变形等问题。
2.2 系统阻力较大
系统阻力大直接影响合成氨的能耗。由于系统压力在29～30MPa，系统阻力较大。2006年3月17
日至23日，转化系统负荷在8000m
3
/h，在合成塔系统处于操作最佳状态时，采用同一块压力表对系统
中所有测压点进行了压力实测。实测数据：合成塔一入至废锅入口阻力1.0MPa，其中合成塔阻力为
0.7MPa，废热锅炉入口至水冷器进口为0.6MPa，循环机出口至冷凝塔一次入口阻力0.3MPa，冷凝塔一
次入口至合成塔一次入口阻力为0.6MPa。对冷凝塔及氨蒸发器的阻力又进行了细测，测定结果为：氨分
出口管线至冷凝塔一次出口管线压差为0.2MPa，氨蒸发器进口管线至出口管线间压差为0.2MPa，氨蒸
发器出口管线至合成塔入口管线间压差为0.2MPa。测定结果表明：冷凝塔及氨蒸发器阻力较大。由于高
压管线弯头较多，废热锅炉与塔外换热器管内的总阻力也较大。另外，因废热锅炉是按60kt/a设计的，
难以满足100kt/a生产负荷要求。
2.3 入塔氨含量较高
冷凝温度直接影响入塔气中的氨含量。入塔气中氨含量越低，反应速度越大，氨净值和合成率高，
床层温度也随之升高，系统压力和阻力降低。随着生产规模的不断扩大，氨蒸发器负荷也相应增加，目
前入塔气含氨体积分数控制在4.2%～4.7%，生产过程中经常出现气氨压力过高、氨冷温度较高，使氨净
值难以进一步提高。
3 技术改造方案
除新增透平循环机外，系统中所有静设备维持现状，检修期间对系统高压管线和设备进行清洗和清
理，冷交及氨蒸发器进、出口管线均拆下清理，尽可能降低系统阻力。2006年10月整体更换废热锅炉，
换热面积由89.4m
2增至120m2
，同时增大了废热锅炉内气体流通截面。
3.1 改造后流程
本次改造将流程改为二进二出塔前流程，即循环机设置在冷凝塔二次出口之后、合成塔一入之前，
将循环机产生的热带入合成塔内，并由废锅进行回收。
出循环机的气体进入循环机油分离器分离油水后，大部气体进入合成塔一次入口，由一出进入塔外
换热器管间，与管内气体换热。换热后的气体分4股，第一股（占60%左右）气体从合成塔二次进口入
塔，进入下部换热器管间，与管内反应后的气体换热，然后经中心管向上进入催化剂床层零米进行合成
反应，反应后气体温度升高，由冷激气体调节床层温度。反应后的二出气体进入废热锅炉，副产1.4MPa
蒸汽送管网。出废热锅炉的气体进入塔外换热器管内，与前述的管间气体进行换热。换热后的气体依次
进入水冷器、氨分离器，分离液氨后的气体与新鲜气汇合进入冷交换器管内，被管间的冷气体换热冷却
后进入氨冷器，被液氨冷凝至0～-5℃，冷凝后的气体再次进入冷交换器，在冷交换器下部分离液氨，
分离出的液氨送往氨库，气体与热气体换热后进入循环机再次循环。改造后φ1200mm氨合成系统工艺
流程见图2。
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图2 改造后φ1200mm氨合成系统工艺流程
3.2 设备布置
考虑到新增透平循环机后管线最短，将透平机的位置安放在水冷器与氨蒸发器之间的空地上。安装
完毕后，将现有的二楼平台进行延伸，作为新增透平机的防雨棚及操作平台。将原1
#
油分离器作为新鲜
气油分离器，将原2
#
油分离器作为改造后的循环机油分离器。将原接在系统近路上塔后放空管线改在氨
分出口管线上，将原塔前放空管线移到新配的合成塔一入管线上。本次改造对管线做了小的变动，即将
原流程冷交换器二次出口至合成塔入口总管断开，将往复式循环机和透平机入口总管改至冷交换器出
口，循环气油分离器出口改至入合成塔总管，系统即由循环机塔后流程变为塔前流程。
塔前流程的优点主要是经氨冷后二次氨分，保证了入循环机的工艺气体中氨体积分数为3.5%，杜绝
了气体带液，保证了透平机的长周期运行。新鲜气补在合成氨系统压力最低的部位—循环机入口，使高
压机四出压力比塔后流程低1～3MPa，大大改善了高压机的操作条件，有利于高压机稳定运行和降低电
耗。
塔前流程的缺点是循环功耗相对较高。因为所有入塔气必须通过循环机加压，而塔后流程的新鲜气
无需经过循环机。塔前流程的另一个缺点是循环机出口气体未经过冷交换器而直接入塔，其气体中夹带
的油水易被带入合成塔，从而造成催化剂中毒。因此塔前流程中新鲜气油分离器以及循环气油分离器中
的油水一定要及时排尽。
4 改造后运行效果
φ1200mm合成氨系统自2006年8月改造投入生产后，运行非常平稳、操作简单、劳动强度低。投
入透平循环机后，系统振动和阻力明显下降，提高了合成系统运行周期。合成氨产量提高至320t/d。塔
压差控制＜0.65MPa，塔前压力＜28.0MPa。透平循环机12级压缩，最大承受压差＜2.4MPa，满足新增
透平机的操作参数。
目前，运行中发现入塔氨含量仍较高，一般控制在体积分数0.4%～0.45%，主要是氨蒸发器换热面
积偏小，有待进一步解决。
5 结语
通过技术改造，将氨合成由塔后流程改为塔前流程，只变动了很少的高压管线，改造所投入的资金
1#油分 氨 分 冷 交
氨 冷
循环机 热 交 水冷器 废 锅 透平机 2#油分 合成塔
新鲜气
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做到了最小化。改造后，合成系统实现了长周期运行。在相同负荷下，高压机四段压力降低了2MPa以
上，高压机运转周期大幅延长，检修率下降，各种消耗大幅下降，且生产能力有富余，为今后的扩产奠
定了基础。