合成氨的生產工藝的現狀及發(fā)展趨勢

1、 合成氨的生產工藝的現狀及發(fā)展趨勢摘要：本文主要介紹了合成氨技術發(fā)展歷程和基本狀況，分析了生產過程中采用的典型工藝及其技術特點與經濟性，指出了合成氨技術可能的發(fā)展趨勢。介紹了高油價下合成氨的原料結構變化及相關技術進展，認為未來合成氨技術進展的主要趨勢是大型化、低能耗、結構調整、清潔生產、長周期運行。關鍵詞：合成氨工藝技術現狀發(fā)展趨勢一、現狀與發(fā)展概述隨著合成氨技術的逐步發(fā)展，氨合成的裝置也逐漸向單系列、大型化、節(jié)能型方向發(fā)展。在基礎化工產品中，氨是比較重要的。它的產量高，在各種化工產品中居首位；同時能源消耗也是最高的。合成氨在農業(yè)上得到廣泛應用，合成氨是氮肥工業(yè)的基礎，同時氨也是無機化學和有機

2、化學工業(yè)基礎原料。最近幾年，國內外在傳統生產工藝的基礎上，又研發(fā)了節(jié)能氨合成工藝技術及流程，其主要是通過增加氨合成轉化率、降低合成的壓力、減小合成回路壓降、合理利用能源等技術，我國現有大型合成氨裝置30多套，其中氯合成塔也是國際上廣泛使用的工藝設備，目前我國大部分中小型氮肥生產企業(yè)，基本采用國產設備，因此十分希望生產優(yōu)化，但由于設備改造以及優(yōu)先控制實施的費用過高，在這種情況下就需要挖掘自身潛力，結合現有裝置設備特點，對當前操作過程進行合理調節(jié)，以實現生產系統與裝置的最優(yōu)搭配。二、我國合成氨技術的基本情況1.大型氮肥裝置我國目前的型合成氨裝置共計34套，年生產能力1000萬噸，其中除1套裝置生產

3、硝酸磷肥之外，其他均生產尿素。按照所使用的原料類型劃分，以天燃氣為原料的設備17套，以輕油為原料的設備6套，以重油為原料的設備9套，以煤為原料的設備2套。2.中、小型氮肥裝置目前有中型合成氨裝置55套，年生產能力約為500萬噸，主要是生產尿素和硝酸銨，其中以煤、焦為原料的裝置有34套，以渣油為原料的裝置有9套，以天然氣為原料的裝置有12套，目前有小型合成氨裝置700多套，年生產能力約為3000萬噸，主要生產碳酸氫銨，如今有112套經過設備改造后生產尿素，原料以煤，焦為主，其中以煤，焦為原料的占96，以氣為原料的僅占4。三、合成氨裝置的結構調整合成氨裝置的技術調整主要體現在以下四個方面：1.“油

4、改氣” 使用天然氣合成氨的裝置一般采用蒸汽轉化的技術，但采用此技術有它的局限性，采用天然氣部分氧化技術較之更為合理。采用天然氣部分氧化技術，不僅可以利用現有的氣化爐調整操作工藝，進行燒嘴改造，而且改造難度小，投資少，改造周期短，具有明顯的經濟效益。另外，天然氣部分氧化技術易于向大型化發(fā)展，此項技術逐漸被同行業(yè)所認同。2.“油改煤”煤氣化技術相關的改造內容包括新建煤氣化和新建合成氣凈化兩部分。煤氣化技術逐步走向市場化奠定了合成氨裝置的原料結構調整的主要技術基礎。3.“煤氣化” 煤氣化工藝技術日益成熟與完善，具有大型的專利工廠。水煤漿氣化工藝生產的粗合成氣已逐漸用于循環(huán)聯合發(fā)電，化肥，甲醇等行業(yè)的

5、生產，粉煤氣化工藝僅用于循環(huán)聯合發(fā)電，兩者都發(fā)揮了各自的作用并且各具特色。4.“合成氣凈化” 這個生產環(huán)節(jié)的關鍵問題在于co的變換工藝，如何脫除酸性氣體，氣體精制等工序的合理工藝流程。其中co變換工藝主要選擇合成氣凈化工藝技術，co變換工藝技術全為非硫，由于co具有含量高，分壓大的特點，因此要根據變換氣的工藝條件，比較適合采用物理吸收法進行變換。四、合成氨的工藝流程1.原料氣制備首先將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣，通常采用氣化的方法對固體原料煤和焦炭加工制取合成氣；渣油可通過非催化部分氧化的方法獲得合成氣；現代工業(yè)中利用二段蒸汽轉化法對氣態(tài)烴類和石腦油提煉制取合成氮。2.凈化對粗原料

6、進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質，也是一項重要的工藝。其操作主要是變換的過程。一氧化碳變換過程。在合成氨生產過程中，很多方法制取的原料氣都含有co。其體積分數一般為1240。合成氮需要的兩種成分是h和n，因此操作過程中就需要除去合成氣中的co脫硫脫碳過程。制成的粗原料氣，多少都含有一些硫和碳的氧化物，在合成氨生產過程中，可以引起催化劑的中毒，所以必須在氨合成工序操作前加以脫除。氣體精制過程。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規(guī)定co和co2，總量不得大于10cm3/m3(體積分數)。因此，原料氣必須進行最終凈化才可以在進入合成工序，即精制過程。3.氨合成將純凈的氫，氮混合氣進行高壓壓縮，在催

7、化劑的作用下合成氨。氨的合成是整個合成氨生產過程的核心工藝。五、工藝技術改造新建的煤氣化生產線，生產合成氣主要采用煤氣化主流工藝。新建了空氣分離工序。本工序采用全低壓，內壓縮空氣工藝技術，主要提供煤氣化工藝所需要的工藝氧氣和高，中、低壓氮氣。增建的耐硫變換工序。采用三段耐硫變換工藝，進行合成氣的高濃度co變換。增建脫除酸性氣體的工序，采有低溫甲醇洗凈化工藝手段，凈化變換氣的脫硫脫碳的工序，使變換氣中的h2s，cos，co2成功脫除，并配合兩級克勞斯脫硫+scot工藝，處理低溫甲醇洗工序的h2s產生的尾氣，改造和利用甲烷化工序完成整個操作過程。六、合成氨技術的發(fā)展趨勢1.低能耗與生產環(huán)境將是未來合成氨裝置技術未來發(fā)展的主流方向。其生產設備向大型化、集成化、自動化方向發(fā)展。2.以“油改氣”和“油改煤”為主的原料結構調整和以產品再加工為核心的結構的調整，是企業(yè)增強競爭力的最有效途徑之一。3.清潔生產是未來合成氯裝置發(fā)展的必然的，也是惟一的途徑。在生產過程中不生成或減少副產物，廢物。實現或接近“零排放”。清潔生產已經成為未來工業(yè)產業(yè)重視的問題。國內外企業(yè)都將清潔生產作為企業(yè)發(fā)展的一個重要目標。4.提高生產運轉的可靠性，使生產技術日趨成熟。延長運行周期是未來合成氨裝置在市場競爭中的重要保證。其中可以“提高裝置生產運轉率”，延長生產運轉周期，生產工藝優(yōu)化的新技術和越來越先進的控制技