合成氨生產(chǎn)技術(shù)：第2講 合成氨生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展

1、合成氨生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展合成氨工業(yè)是以天然資源和工業(yè)副產(chǎn)品為原料生產(chǎn)合成氨。50 年代以來，各企業(yè)間競爭激烈，為了降低成本、減少消耗，力求在 技術(shù)上取得進(jìn)步，例如：60年代后期，生產(chǎn)裝置的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò) 大，降低了基建投資費(fèi)用和產(chǎn)品成本,建成了日產(chǎn)1000 - 1500t 氨的單系列裝置。隨著裝置規(guī)模大型化，熱能綜合利用有了較大發(fā) 展，工藝與熱力、動力系統(tǒng)的結(jié)合，降低了單位產(chǎn)品的能耗，也推 動了化工系統(tǒng)工程的發(fā)展。1、原料構(gòu)成變化為了生產(chǎn)合成氨，首先必須提供原料氨和氫。氮來源于空氣， 氫來源于水。空氣和水到處都有，而且取之不盡。傳統(tǒng)的制氮方法 是在低溫下將空氣液化、分離，以及水電解制氫。由于電解制氫法

2、， 電能清耗大，成本氨產(chǎn)量的增長情況高。傳統(tǒng)方法還是采用高溫 下將各種燃料與水蒸氣反應(yīng)制造氫。因此合成氨生產(chǎn)的初始原料是 焦炭、煤、焦?fàn)t氣、天然氣、石腦油、重油（造油）等60多年來世 界合成氨原料構(gòu)皮變化見下表。原料構(gòu)成變化總的變化趨勢：以固體燃料為原料生產(chǎn)合成氨一一20世紀(jì)30年代前以煤、 焦碳、焦?fàn)t氣為主。以氣體燃料或液體燃料為原料生產(chǎn)合成氨一一20世紀(jì)50年代以后以天然氣、重油、石腦油為主。世界合成氨原料構(gòu)成/%原料1929年1939年1953年1965年1971 年1975年1980年1985 年1990年2000年2008年2013 年焦碳、煤65.253.6375.89.09.05

3、.56.513.5202828焦?fàn)t氣15.827.12220/天然氣/1.32644.26062.071.571.077726668石腦油/4.82019.015.013.06865重油/9.24.55.07.58.53/其它191815166.55.00.51.00.5/合計1001001001001001001001001001001001002、生產(chǎn)規(guī)模大型化單系列裝置能力變化：20世紀(jì)50年代以前，氨合成塔的最大能力為日產(chǎn) 200t,到60年代初期為400t。單系列裝置能力變化：30、200、400、600、 1000、1500、1800t/d等。大型氨廠指后面4種。1963年和196

4、6年相繼建 成日產(chǎn)544.31t和907.19t的氨廠，實(shí)現(xiàn)了單系列合成氨裝置的大型化。從20 世紀(jì)60年代中期開始,新建氨廠大都采用單系列的大型裝置。合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外，整個生產(chǎn)過程還需消 耗較多的電力、蒸汽等二次能源，而用量又很大?，F(xiàn)在合成氨能耗約占世界能源 消費(fèi)總量的3% ,中國合成氨生產(chǎn)能耗約占全國能耗的4%o由于噸氨生產(chǎn)成本 中能源費(fèi)用占70%以上，因而能耗 是衡量合成氨技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要近年開發(fā)的低能耗合成氨工藝上障項(xiàng)目20世紀(jì)70年代的 凱洛格工藝凱洛格公司MEAP工藝英國帝國化學(xué)工業(yè)公司AM-VI藝布朗公司 深冷凈化工藝氨合成壓力/MPa 能耗

5、 /GJ(Gcal)/t 按相同條件的 能耗/GJ(Gcal)/t14.4840.19(9.6)40.19(9.6)14.2729.68(7.09)29.89(7.138)10.2029.17(6.968)28.81(6.88)13.7328.95(6.915)29.08(6.945) 相對能耗10074.3771.6872.344、生產(chǎn)自動化合成氨生產(chǎn)特點(diǎn)之一是工序多、連續(xù)性強(qiáng)。20世紀(jì)60年代以前的過程控制多采取分散，在獨(dú)立的幾個車間(工段)控制室中進(jìn)行。自從出現(xiàn)單系列 裝置的大型氨廠，除泵類有備用外，其它設(shè)備和機(jī)器都是一臺。因此，某一環(huán)節(jié)的失調(diào)就會影響生產(chǎn)。為了保證能夠長周期的安全生產(chǎn)，

6、對過程控制提出更高的要求，從而發(fā)展到把全流程的溫度、壓力、流量、物位和成分五大 參數(shù)的模擬儀表、報警、連鎖系統(tǒng)全部集中在中央控制室顯示和監(jiān)視控制。水調(diào)溫器補(bǔ)加水蒸氣熱水加熱器田縮機(jī)一段出口來半水煤氣飽和塔熱水塔熱交換器中沮變換反應(yīng)器X低溫變換反應(yīng)器熱水泉第一水加熱器水冷排到壓縮機(jī)三段入口補(bǔ)充水集散控制系統(tǒng)(Distributed control system )是以微處理器為基礎(chǔ)的對生 產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS 系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺微機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位 管理計算機(jī)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制,整個裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計算機(jī) 集中控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)儀表功能單一,人