合成氨的生产工艺的现状及发展趋势.doc

1、1合成氨的生产工艺的现状及发展趋势摘 要：本文主要介绍了合成氨技术发展历程和基本状况，分析了生产过程中采用的典型工艺及其技术特点与经济性，指出了合成氨技术可能的发展趋势。介绍了高油价下合成氨的原料结构变化及相关技术进展，认为未来合成氨技术进展的主要趋势是大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行。 关键词：合成氨 工艺技术 现状 发展趋势 一、现状与发展概述 随着合成氨技术的逐步发展，氨合成的装置也逐渐向单系列、大型化、节能型方向发展。在基础化工产品中，氨是比较重要的。它的产量高，在各种化工产品中居首位；同时能源消耗也是最高的。合成氨在农业上得到广泛应用，合成氨是氮肥工业的基础，同时氨也是

2、无机化学和有机化学工业基础原料。最近几年，国内外在传统生产工艺的基础上，又研发了节能氨合成工艺技术及流程，其主要是通过增加氨合成转化率、降低合成的压力、减小合成回路压降、合理利用能源等技术，我国现有大型合成氨装置 30 多套，其中氯合成塔也是国际上广泛使用的工艺设备，目前我国大部分中小型氮肥生产企业，基本采用国产设备，因此十分希望生产优化，但由于设备改造以及优先控制实施的费用过高，在这种情况下就需要挖掘自身潜力，结合现有装置设备特点，对当前操作过程进行合理调节，以实现生产系统与装置的最优搭配。 2二、我国合成氨技术的基本情况 1.大型氮肥装置 我国目前的型合成氨装置共计 34 套，年生产能力

3、1000 万吨，其中除 1 套装置生产硝酸磷肥之外，其他均生产尿素。按照所使用的原料类型划分，以天燃气为原料的设备 17 套，以轻油为原料的设备 6 套，以重油为原料的设备 9 套，以煤为原料的设备 2 套。 2.中、小型氮肥装置 目前有中型合成氨装置 55 套，年生产能力约为 500 万吨，主要是生产尿素和硝酸铵，其中以煤、焦为原料的装置有 34 套，以渣油为原料的装置有 9 套，以天然气为原料的装置有 12 套，目前有小型合成氨装置700 多套，年生产能力约为 3000 万吨，主要生产碳酸氢铵，如今有 112套经过设备改造后生产尿素，原料以煤，焦为主，其中以煤，焦为原料的占 96，以气为原

4、料的仅占 4。 三、合成氨装置的结构调整 合成氨装置的技术调整主要体现在以下四个方面： 1.“油改气” 使用天然气合成氨的装置一般采用蒸汽转化的技术，但采用此技术有它的局限性，采用天然气部分氧化技术较之更为合理。采用天然气部分氧化技术，不仅可以利用现有的气化炉调整操作工艺，进行烧嘴改造，而且改造难度小，投资少，改造周期短，具有明显的经济效益。另外，天然气部分氧化技术易于向大型化发展，此项技术逐渐被同行业所认同。 2.“油改煤”煤气化技术相关的改造内容包括新建煤气化和新建合3成气净化两部分。煤气化技术逐步走向市场化奠定了合成氨装置的原料结构调整的主要技术基础。 3.“煤气化” 煤气化工艺技术日益

5、成熟与完善，具有大型的专利工厂。水煤浆气化工艺生产的粗合成气已逐渐用于循环联合发电，化肥，甲醇等行业的生产，粉煤气化工艺仅用于循环联合发电，两者都发挥了各自的作用并且各具特色。 4.“合成气净化” 这个生产环节的关键问题在于 CO 的变换工艺，如何脱除酸性气体，气体精制等工序的合理工艺流程。其中 CO 变换工艺主要选择合成气净化工艺技术，CO 变换工艺技术全为非硫，由于 CO 具有含量高，分压大的特点，因此要根据变换气的工艺条件，比较适合采用物理吸收法进行变换。 四、合成氨的工艺流程 1.原料气制备 首先将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气，通常采用气化的方法对固体原料煤和焦炭加工制取合成

6、气；渣油可通过非催化部分氧化的方法获得合成气；现代工业中利用二段蒸汽转化法对气态烃类和石脑油提炼制取合成氮。 2.净化 对粗原料进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，也是一项重要的工艺。其操作主要是变换的过程。一氧化碳变换过程。在合成氨生产过程中，很多方法制取的原料气都含有 CO。其体积分数一般为1240。合成氮需要的两种成分是 H 和 N，因此操作过程中就需要除去4合成气中的 CO脱硫脱碳过程。制成的粗原料气，多少都含有一些硫和碳的氧化物，在合成氨生产过程中，可以引起催化剂的中毒，所以必须在氨合成工序操作前加以脱除。气体精制过程。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定 CO 和 CO2，总量不

7、得大于 10CM3/M3(体积分数)。因此，原料气必须进行最终净化才可以在进入合成工序，即精制过程。 3.氨合成 将纯净的氢，氮混合气进行高压压缩，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是整个合成氨生产过程的核心工艺。 五、工艺技术改造 新建的煤气化生产线，生产合成气主要采用煤气化主流工艺。新建了空气分离工序。本工序采用全低压，内压缩空气工艺技术，主要提供煤气化工艺所需要的工艺氧气和高，中、低压氮气。增建的耐硫变换工序。采用三段耐硫变换工艺，进行合成气的高浓度 CO 变换。增建脱除酸性气体的工序，采有低温甲醇洗净化工艺手段，净化变换气的脱硫脱碳的工序，使变换气中的 H2S，COS，CO2 成功脱除，

8、并配合两级克劳斯脱硫+SCOT 工艺，处理低温甲醇洗工序的 H2S 产生的尾气，改造和利用甲烷化工序完成整个操作过程。 六、合成氨技术的发展趋势 1.低能耗与生产环境将是未来合成氨装置技术未来发展的主流方向。其生产设备向大型化、集成化、自动化方向发展。 2.以“油改气”和“油改煤”为主的原料结构调整和以产品再加工为核心的结构的调整，是企业增强竞争力的最有效途径之一。 53.清洁生产是未来合成氯装置发展的必然的，也是惟一的途径。在生产过程中不生成或减少副产物，废物。实现或接近“零排放” 。清洁生产已经成为未来工业产业重视的问题。国内外企业都将清洁生产作为企业发展的一个重要目标。 4.提高生产运转的可靠性，使生产技术日趋成熟。延长运行周期是未来合成氨装置在市场竞争中的重要保证。其中可以“提高装置生产运转率” ，延长生产运转周期，生产工艺优化的新技术和越来越先进的控制技术等将越来越受到国内外企业的重视。 参考文献 1蒋德军J大氮肥，1997，(5)：297-300 2亢万忠，蒋德军J大氮肥，1997，(6)：372-376. 3蒋德军J现代化工，2002，22(6)：39-48 4王庭富J化工进展，2001，20(8)，6-8