【《合成氨工艺的技术进展综述》1800字】

合成氨工艺的技术进展综述氨是化肥和基础有机化学品工业的主要原料。氨自1754年被发现以来，从实验室研究直接找到氨到氮气和氢气用于工业生产大约需要150年的时间。20世纪初，著名化学家哈伯氨通过研究表面，合成氨生产条件受多个因素影响，此反应必须催化剂存在的条件下进行，且所需温度和压强较高，从那时起，已经开发了其他方法。氨合成工业的发展是比较成功的工业化生产。氨合成行业也是一个能源密集型行业，独立氨产量高达1000吨/天，高达1800吨/天。特别是上世纪70年代左右，由于石油危机的影响对合成氨工业的生产出现了不利影响，生产合成氨的原料天然气资源匮乏价格上升。因此，如何经济生产，减少原料浪费，合理投资生产，降低成本，绿色经营，循环经济，实现绿色化，是世界各国合成氨工业亟待解决的问题。(1)企业的规模逐渐发展壮大，合成氨工艺复杂，能耗高，其生产出的产品价格相对较，，为了经济生产环保无污染的效果，并且降低整个生产工艺的成本，向更大规模的发展无疑是最有前景的发展。(2)优化整个合成氨工艺的条件，提高氨合成率，一定程度上减少一次转化炉负荷，提高二次转化炉负荷，将即将进入二次转炉高温工艺气体在一段转化炉内进行转化，一段转化炉燃烧型改为为换热型。(3)节能技术，英国帝国化学公司、德国伍德公司、Casale集团公司和美国布朗公司在节能这一方面发展十分先进，布朗合成氨塔由三个独立合成塔组成，充分发挥合成塔高性能的优点，其目的是控制反应器内的压力较低，达到氨的净值高的目的，充分吸收合成氨反应中设备内产生的大量热能。也可采用轴径向混合流合成塔、径向混合流合成塔来达到节能效果，或者使用截面较大的卧式合成塔，其二降低合成塔内能量消耗，提高热能利用率，设备内碳水比控制在0.40-0.37最为合适；同时采用节能压缩机充分减少能量耗。(4)新型氨催化剂的研制。例如，钴催化剂在工业生产中得到了应用，无论是提高氨产量还是降低压力，其效果都是一种很有前途的钾铁络合催化剂。低温氨催化剂的开发也是一个非常活跃和重要的课题。(5)当今世界石油消耗巨大且价格高昂，以天然气作为生产原料成为一种趋势，煤炭作为原材料十分重要。煤气化技术和精炼技术提高将成为必然。合成氨生产工艺所需的原料都是极其重要的能源，下图1显示我国生产合成氨原料的主要组分，其中天然气所占的比列较少占22.0%，煤炭占比居多达到76.4%，还有极少量的焦炉气与油也可作为生产原料。图1合成氨生产原料构成(6)合成气联产的应用，合成氨生产工艺通过设定特定的工艺使原料气中的某一组分或多个组分加工生产甲醇，碳酸氢铵，尿素，纯碱等一系列的化工产品，可以节省经济，降低投资的效益。如下图2所示，合成氨工艺装置的基础上加入煤化工装置与炼油装置构成联合产业，可以生产出一系列醇、烯烃等产品。不仅能降低生产成本投资，也可以增大原料利用率，这将是合成氨装置的转型升级和新型发展规模的趋势。图2合成氨、煤化工与炼油组成联合企业概念图目前，多个公司使用大型合成氨装置都利用蒸汽转化法。以天然气和轻油作为生产原料，蒸汽转化法通常采用加氢脱硫、活性炭脱硫和氧化锌脱硫。压力控制在28~35kg/cm2。产生的大量热能通过回收循环，特别是转化气热能的循环利用。生产出高压蒸汽，采用汽轮机驱动泵和离心压缩机，提高蒸汽利用率，电力可自给自足，1970年代以来，煤气化法在化工行业得到广泛应用。伴随着许多高新技术的发展和各种先进设备以及大型装置产生说明，合成氨的生产中煤的用量将会大幅度增加，煤气化技术已经成熟，我国引进了三套德士古水污泥气化装置，除上海焦化厂外，装置用于三个（发电，城市燃气和甲醇，三个生产装置）。其余装置都用于合成氨工艺的生产。对合成塔装置及设备结构进行优化，设备尺寸在原有基础上减小约10~25%。离心压缩机压力有很大提升，达到330kg/cm2，氨日产量为1530吨或以上。氨生产成本下降，原因是能耗从每吨氨1150kW降至695kW，原因是大型合成氨厂每班只需4名工人至6名工人操作生产。转换和加热燃料的数量从7.2到8.4×106千卡不等，整个合成氨工艺所用的催化剂费用极大减小。图3现代合成氨大型装置全景图片合成氨装置的典型工艺是美国的凯洛格工艺，该工艺提供预组装的气体取样单元，用于净化合成氨装置的蒸汽冷凝液，并去除冷凝液中的氨和二氧化碳，防止对河流的污染。适用于日生产能力900吨氨合成装置的气体抽吸装置，也可用于其它场合。从设计，制造，安装和运行的技术角度来看，建设一个较大的单列合成氨装置是可取的。然而，故障的每一部分都会导致运