合成氨工艺流程及生产系统节能改造研究

王建红（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州730030）

摘要：目前，合成氨工业极大地提高了我国的经济发展

水平，但在具体的生产技术方面还有许多不足之处，具体表现为生产成本高而产量较低。因此提高合成氨工艺技术是一项至关重要的任务。本文对合成氨工艺的流程做了简单的介绍，并对流程中的一些技术提出了相应的改进措施，希望能够将生产成本大大降低。

关键词：合成氨;工艺流程;节能措施

高温高压的环境下才能顺利进行，整个反应体系能够循环利

用，因而不会浪费生产原料，不仅可以节约生产成本并保护环境，还能够将生产效率大幅度提升。

2合成氨生产中的存在的问题

1合成氨的工艺流程

1.1制取原料气

进行此道工序是为了制取原料气，原料气主要由氢气和氮气组成。在高温下，将水蒸气和制取氢气的原料一同混合，制取含有一氧化碳和氢气的气体。针对不同的原料，往往采取不同的方法来制取合成气。举例来说，对于渣油需要使用非催化部分氧化的方法，对于一些固体原料则需要使用将固体燃料气化的方法。氮气是空气中含量最多的组分，因而可以通过将空气液化的物理方法制取，不仅如此，还能够使用化学方法，即让碳在空气中进行剧烈燃烧的氧化还原反应，随后将其中的二氧化碳分离便可得到较纯净的氮气。1.2空气的液化及分离

将空气冷冻液化，由于空气中各组分的沸点有较大差别，因而可以通过精馏把空气分离成纯净的气体。1.3净化原料气

在合成氨工艺技术的流程中，净化粗原料气是一个不可忽视的重要环节，下面将对这个环节包含的多个过程进行分析。

(1)一氧化碳变换。煤气化所得的原料气中绝大部分是有毒的一氧化碳，必须要将其转化为容易脱除的二氧化碳，并增加有效气体中氢气的比重，才能提高合成氨工艺的生产效率。事实上，在完整的工业过程中消耗能量最大的工序便是一氧化碳变换。因此，若能够将本道工序的能耗降低，就能够极大程度地改善资源浪费的问题。（2）原料气脱硫脱碳过程。

原料气的脱碳和脱硫过程也是非常重要的工序，脱碳主要是为了避免在合成氨过程中发生催化剂中毒的现象，通常可以采用化学吸收和物理吸收两种方法。值得注意的是，由于二氧化碳能够作为生产碳酸钠和碳酸氢铵等物质的原料，需要在脱碳工序中将二氧化碳进行回收利用，这样不仅有利于节约资源，而且也实现了对环境的保护。脱硫工序通常可以采用干法脱硫和湿法脱硫两种方法，使用固体脱硫剂是干法脱硫，虽然有着比较好的效果但是不利于脱硫剂的再生。使用溶液脱硫则是湿法脱硫，脱硫剂能够再生，在粗脱硫过程中使用较多。（3）原料气精制

原料气在精炼脱碳和脱硫后会剩下许多杂质，这些杂质中含有少许的二氧化碳、一氧化碳，可以对氨合成的催化剂起到一定的保护作用。在工业中，通常使用铜氨液吸收法对原料气进行精制。1.4氨的合成

合成氨工艺流程中最重要的部分就是合成氨，在催化剂和高温高压下将氢氮混合气体进行化合反应即可制取氨气。它主要分为六个步骤：1、压缩气体和除油2、预热和合成气体；3分离合成氨，并分离后的气体及时回收；4循环未反应气体；5将惰性气体排放出反应体系；6、回收利用反应热。氨的合成需要在

氨在化工产业中具有非常广泛的作用，是制作各种化工产

品的重要原料，甚至在国民经济中都占据着举足轻重的地位。然而，我国目前的合成氨工艺技术仍然存在着许多不足，生产效率尚不够高。为了改善这个情况，许多企业积极采取应对措施，譬如研究性能更优秀的催化剂材料，合理改进工业设备等。这些措施一定程度上降低了原料和能源的损耗，提高了经济效益，有利于我国经济的发展。

合成氨工艺主要受以下几个因素影响：1、生产技术不够先进；2、缺乏能源；3、生产管理制度存在缺陷；这几个因素共同作用，影响着合成氨工艺技术的发展进步。

3合成氨生产系统节能改造措施

3.1造气工段的技术改进（1）自动加焦机技术：这种技术安全性比较高，能够降低事故发生率，并且有利于节约时间，降低能源损失，大幅度提高了资源利用率。（2）集中式回收煤气余热：通过回收器来回收生产过程中的残余气体，有利于合理利用资源，实现资源的循环利用，发展资源节约型、环境友好型社会，推动我国经济健康发展。（3）提高入炉蒸汽品质：过热蒸汽能够更好的稳定炉温，提高蒸汽分解效率，从而节约能源，是合成氨工艺中一个极为重要的环节。（4）增设高效静电除焦油器：焦油器能够提高脱硫效率，使得脱硫质量能够得到良好保证，而且有利于延长压缩机的寿命。焦油器是氨合成生产中重要的仪器，通常在脱硫工段前和清洗塔后使用。3.2采用全低变流程

使用全低变流程能够大大降低能源损耗，使得资源能够被合理利用、循环利用，并减少催化剂用量，有利于提高生产效率和经济效益。

3.3使用新型氨合成塔内件

新型合成塔内件能够提高生产能力，使得能源回收率和蒸汽产率都得到极大提高。新型合成塔在技术上做出了适当的创新，拥有传统工艺所不具备的特点。3.4冷冻工段采用蒸发式冷凝器

蒸发式冷凝器装置同样有利于节约资源，提高生产效率，降低氨合成工艺中的能源消耗。3.5氨的分离新技术

利用冷凝分离法和水吸收法都可以达到分离氨的目的。目前，已经有比较先进的氨分离器来对氨进行分离。与传统的分离器相比，氨分离器通过改变气体流向来分离气体中的液滴，解决了传统分离器分离不完全，容易造成资源浪费的缺陷。

参考文献:

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2018年04月