第2章典型化工產(chǎn)品(2)

1、 氨可生產(chǎn)多種氮肥氨可生產(chǎn)多種氮肥, ,如如尿素尿素、硫酸銨硫酸銨、硝酸銨硝酸銨、碳酸碳酸氫銨氫銨等；還可生產(chǎn)多種復(fù)合肥，如磷肥等。等；還可生產(chǎn)多種復(fù)合肥，如磷肥等。 氨也是重要的工業(yè)原料。氨也是重要的工業(yè)原料?；净瘜W(xué)工業(yè)中的基本化學(xué)工業(yè)中的硝酸硝酸、純純堿堿及各種及各種含氮無(wú)機(jī)鹽含氮無(wú)機(jī)鹽; ; 有機(jī)工業(yè)各種中間體，制藥中有機(jī)工業(yè)各種中間體，制藥中磺胺磺胺藥物藥物，高分子中，高分子中聚纖維聚纖維、氨基塑料氨基塑料、丁腈橡膠丁腈橡膠、冷卻劑冷卻劑等。等。 國(guó)防工業(yè)中國(guó)防工業(yè)中三硝基甲苯三硝基甲苯、硝化甘油硝化甘油、硝化纖維硝化纖維等等2.2 合成氨生產(chǎn)合成氨生產(chǎn)1概述概述（1）合成氨工業(yè)的重

2、要性）合成氨工業(yè)的重要性年月份合成氨產(chǎn)量年月份合成氨產(chǎn)量 單位名稱單位名稱 產(chǎn)量產(chǎn)量(噸噸) 本月本月 累計(jì)累計(jì) 全國(guó)全國(guó) 2992000 24459800 中國(guó)石油天然氣烏魯木齊石化分公司中國(guó)石油天然氣烏魯木齊石化分公司 58996 461388 中國(guó)石油天然氣股份有限公司寧夏石化分公司中國(guó)石油天然氣股份有限公司寧夏石化分公司 57357 432932 瀘天化集團(tuán)有限責(zé)任公司瀘天化集團(tuán)有限責(zé)任公司 47014 345918 川化集團(tuán)有限責(zé)任公司川化集團(tuán)有限責(zé)任公司 48000 328306 山西豐喜肥業(yè)山西豐喜肥業(yè)(集團(tuán)集團(tuán))股份有限公司股份有限公司36880282266 中國(guó)石油天然氣股份

3、有限公司大慶石化分公司中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司 26877 267779 云天化股份有限公司云天化股份有限公司 33110 253771 內(nèi)蒙古天野化工內(nèi)蒙古天野化工(集團(tuán)集團(tuán))有限公司有限公司31024 242226 中國(guó)核工業(yè)建峰化工總廣中國(guó)核工業(yè)建峰化工總廣30247 239293 中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司 8091 232350 石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司 36183 148661 17841784年，有學(xué)者證明氨是由氮和氫組成的。年，有學(xué)者證明氨是由氮和氫組成的。 19011901年法國(guó)物理化學(xué)家呂

4、年法國(guó)物理化學(xué)家呂查得利提出氨合成的條查得利提出氨合成的條件是高溫、高壓，并有適當(dāng)催化劑存在。件是高溫、高壓，并有適當(dāng)催化劑存在。（2）合成氨工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)介）合成氨工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)介 1909 1909年，德國(guó)人哈伯以年，德國(guó)人哈伯以鋨鋨為催化劑在為催化劑在171720MPa20MPa和和500500600600溫度下進(jìn)行了合成氨研究，得到溫度下進(jìn)行了合成氨研究，得到6 6的的氨。氨。19101910年成功地建立了能生產(chǎn)年成功地建立了能生產(chǎn)80gh80gh-1-1氨的試驗(yàn)裝置。氨的試驗(yàn)裝置。 1911 1911年米塔希研究成功以年米塔希研究成功以鐵鐵為活性組分的合成催化為活性組分的合成催化劑，鐵基催化

5、劑活性好、比鋨催化劑價(jià)廉、易得。劑，鐵基催化劑活性好、比鋨催化劑價(jià)廉、易得。19181918年，德國(guó)化學(xué)家年，德國(guó)化學(xué)家弗里茨弗里茨哈伯因?yàn)榘l(fā)明合成氨方法而獲得諾貝爾化學(xué)哈伯因?yàn)榘l(fā)明合成氨方法而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。獎(jiǎng)。19311931年，卡爾年，卡爾博施因?yàn)楦倪M(jìn)合成氨方法獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。博施因?yàn)楦倪M(jìn)合成氨方法獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。20072007年度年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了德國(guó)授予了德國(guó)化學(xué)家化學(xué)家格哈德格哈德埃特爾（埃特爾（Gerhard Gerhard ErtlErtl），理由是他發(fā)現(xiàn)了哈伯博施法），理由是他發(fā)現(xiàn)了哈伯博施法合成氨合成氨的作用機(jī)理。的作用機(jī)理。 合成氨的原料是氫氣和氮

6、氣。合成氨的原料是氫氣和氮?dú)?。氮?dú)獾獨(dú)鈦?lái)源于空氣，在來(lái)源于空氣，在低溫下將空氣液化、分離而得；低溫下將空氣液化、分離而得；氫氣氫氣來(lái)源于水或含有烴的來(lái)源于水或含有烴的各種燃料。各種燃料。（3）合成氨的原料及原則流程）合成氨的原料及原則流程合成氨生產(chǎn)的原則流程如圖示。合成氨生產(chǎn)的原則流程如圖示。 氫氣和氮?dú)夂铣砂笔菤錃夂偷獨(dú)夂铣砂笔欠艧?，體積縮小放熱，體積縮小的可逆反應(yīng)，反的可逆反應(yīng)，反應(yīng)式如下：應(yīng)式如下： 0.5N21.5H2= NH3 H0 = -46.22 kJmol-1 其其反應(yīng)熱反應(yīng)熱不僅與不僅與溫度溫度有關(guān)，還與有關(guān)，還與壓力壓力和和組成組成有關(guān)。有關(guān)。2 2氨合成理論基礎(chǔ)氨合成理論

7、基礎(chǔ)（1 1）氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng)）氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng) 下表為純下表為純3H3H2 2N N2 2混合氣生成混合氣生成 NH3NH3為為17.617.6系統(tǒng)反系統(tǒng)反應(yīng)的熱效應(yīng)。應(yīng)的熱效應(yīng)。（2）化學(xué)平衡及平衡常數(shù)）化學(xué)平衡及平衡常數(shù) 溫度和壓力對(duì)合成氨的平衡產(chǎn)生影響的程度，需通溫度和壓力對(duì)合成氨的平衡產(chǎn)生影響的程度，需通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)平衡研究確定。其平衡常數(shù)為：過(guò)反應(yīng)的化學(xué)平衡研究確定。其平衡常數(shù)為： 5 . 15 . 05 . 15 . 02232231HNNHHNNHpyyyppppK式中式中, , p p, , p pi i分別為總壓和各組分平衡分壓；分別為總壓和各組分平衡分壓； y yi

8、i平衡組分的摩爾分?jǐn)?shù)。平衡組分的摩爾分?jǐn)?shù)。KKKfp/式中式中: f, 分別為各平衡組分的逸度和逸度系數(shù)分別為各平衡組分的逸度和逸度系數(shù).pHNNHHNNHHNNHfKKppfffK5 . 15 . 05 . 15 . 05 . 15 . 0223223223p 高壓下化學(xué)平衡常數(shù)高壓下化學(xué)平衡常數(shù)Kp值不僅與溫度有關(guān)，而且值不僅與溫度有關(guān)，而且與壓力和氣體組成有關(guān)與壓力和氣體組成有關(guān)，用逸度表示：，用逸度表示：當(dāng)壓力很低時(shí)，當(dāng)壓力很低時(shí)，K值接近于值接近于 1，此時(shí)此時(shí) Kp=Kf。因。因此此Kf可看作壓力可看作壓力很低時(shí)的很低時(shí)的 Kp。a a壓力和溫度的影響壓力和溫度的影響 溫度越低，壓

9、力越高，平衡常溫度越低，壓力越高，平衡常數(shù)數(shù)K Kp p越大，平衡氨含量越高。越大，平衡氨含量越高。 若總壓為若總壓為p的混合氣體中含有的混合氣體中含有N2, H2, NH3和惰性氣和惰性氣體的摩爾分?jǐn)?shù)分別為體的摩爾分?jǐn)?shù)分別為yN2, yH2, yNH3, yi其關(guān)系為其關(guān)系為yN2+yH2+yNH3+yi=1.令原始?xì)涞攘钤細(xì)涞萊= yH2/ yN2, 則各組分則各組分的平衡分壓為的平衡分壓為 pNH3=pyNH3RRyyppiNHH1)1 (32RyyppiNHN11)1 (3225 .121133RRpKyyypiNHNH代入平衡常數(shù)方程代入平衡常數(shù)方程影響平衡氨含量的因素影響平衡

10、氨含量的因素b b氫氮比的影響氫氮比的影響 當(dāng)溫度、壓力及惰性組分含量當(dāng)溫度、壓力及惰性組分含量一定時(shí)，使一定時(shí)，使y yNH3NH3為最大的條件為為最大的條件為 若不考慮若不考慮R對(duì)對(duì)Kp的影響，解得的影響，解得R=3時(shí)，時(shí)，yNH3為最為最大值；高壓下，氣體偏離理想狀態(tài)，大值；高壓下，氣體偏離理想狀態(tài)，Kp將隨將隨R而變，而變，所以所以具有最大具有最大yNH3時(shí)的時(shí)的R略小于略小于3，約在，約在2.682.90之間，之間，如圖所示。如圖所示。0) 1(25 . 1RRpKRp c.c.惰性氣體的影響惰性氣體的影響 惰性組分的存在，惰性組分的存在，降低了氫、氮?dú)獾挠薪档土藲?、氮?dú)獾挠行Х謮盒?/p>

11、分壓，會(huì)使平衡氨，會(huì)使平衡氨含量降低。含量降低。 a a混合氣體向催化劑表面擴(kuò)散混合氣體向催化劑表面擴(kuò)散( (外外, ,內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程) )；b b氫氫, ,氮?dú)庠诖呋瘎┍砻姹坏獨(dú)庠诖呋瘎┍砻姹晃轿?，吸附的氮和氫發(fā)生反，吸附的氮和氫發(fā)生反應(yīng)，生成的氨從催化劑表面應(yīng)，生成的氨從催化劑表面解吸解吸( (表面反應(yīng)過(guò)程表面反應(yīng)過(guò)程) )；c. c. 氨從催化劑表面向氣體主流體擴(kuò)散氨從催化劑表面向氣體主流體擴(kuò)散( (內(nèi)內(nèi), ,外擴(kuò)散過(guò)程外擴(kuò)散過(guò)程) ) （4）合成氨反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)）合成氨反應(yīng)的動(dòng)力學(xué) 動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué) 氨合成為氣固相催化反應(yīng)，它的宏觀動(dòng)力學(xué)過(guò)程氨合成為氣固相催化反應(yīng)，它的宏觀動(dòng)力學(xué)過(guò)

12、程包括以下幾個(gè)步驟。包括以下幾個(gè)步驟。N2(g) + Cat 2N(Cat) H2(g) + Cat 2H(Cat) N(Cat) + H(Cat) NH(Cat)氮、氫氣在催化劑表面反應(yīng)過(guò)程的機(jī)理氮、氫氣在催化劑表面反應(yīng)過(guò)程的機(jī)理：NH(Cat) + H(Cat) NH2(Cat)NH2(Cat) + H(Cat) NH3(Cat)NH3(Cat)NH3(g) + (Cat) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,N,N2 2活化吸附是最慢的一步，即為表面活化吸附是最慢的一步，即為表面反應(yīng)過(guò)程的控制步驟。反應(yīng)過(guò)程的控制步驟。 對(duì)整個(gè)氣固相催化反應(yīng)過(guò)程，是表面反應(yīng)控制還是對(duì)整個(gè)氣固相催化反應(yīng)過(guò)程，是表面反

13、應(yīng)控制還是擴(kuò)散控制，取決于實(shí)際操作條件。擴(kuò)散控制，取決于實(shí)際操作條件。低溫時(shí)可能是動(dòng)力學(xué)低溫時(shí)可能是動(dòng)力學(xué)控制，高溫時(shí)可能是內(nèi)擴(kuò)散控制控制，高溫時(shí)可能是內(nèi)擴(kuò)散控制； 大顆粒的催化劑內(nèi)擴(kuò)散路徑長(zhǎng)，小顆粒的路徑短，大顆粒的催化劑內(nèi)擴(kuò)散路徑長(zhǎng)，小顆粒的路徑短，所以在同樣溫度下大顆?？赡苁莾?nèi)擴(kuò)散控制，小顆?？伤栽谕瑯訙囟认麓箢w?？赡苁莾?nèi)擴(kuò)散控制，小顆?？赡苁腔瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)控制。能是化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制。內(nèi)孔道內(nèi)孔道催化劑顆粒催化劑顆粒滯流層滯流層氣氣流流層層孔道的流動(dòng)相孔道的流動(dòng)相反應(yīng)物吸附與脫附反應(yīng)物吸附與脫附產(chǎn)物吸附與脫附產(chǎn)物吸附與脫附吸附相的化學(xué)反應(yīng)吸附相的化學(xué)反應(yīng)催化劑顆粒的內(nèi)表面催化劑顆粒的內(nèi)表面當(dāng)

14、內(nèi)擴(kuò)散控制時(shí)當(dāng)內(nèi)擴(kuò)散控制時(shí)，反應(yīng)速率方程為，反應(yīng)速率方程為 式中式中r rNH3NH3為反應(yīng)速率為反應(yīng)速率, , k k為擴(kuò)散系數(shù)為擴(kuò)散系數(shù), , p p為反應(yīng)物的總壓為反應(yīng)物的總壓。式中式中 rNH3氨合成反應(yīng)的凈速率：氨合成反應(yīng)的凈速率： k1，k2正、逆反應(yīng)速率常數(shù)；正、逆反應(yīng)速率常數(shù)； pN2, pH2, pNH3N2, H2, NH3的分壓的分壓. a為常數(shù)，與催化劑性質(zhì)及反應(yīng)條件有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定為常數(shù)，與催化劑性質(zhì)及反應(yīng)條件有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定.aHNHNHHNNHppkpppkr1322231233223當(dāng)化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制時(shí)，在遠(yuǎn)離平衡時(shí)：當(dāng)化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制時(shí)，在遠(yuǎn)離平衡時(shí)：pkrNH3

15、5 . 05 . 0223HNNHpkpr在接近平衡時(shí)：在接近平衡時(shí)：通常通常 0 0a al l，對(duì)以鐵為主的氨合成催化劑，對(duì)以鐵為主的氨合成催化劑a a = 0.5= 0.5，故：故： 上式關(guān)聯(lián)了上式關(guān)聯(lián)了k k1 1, , k k2 2及及 KpKp間的關(guān)系。間的關(guān)系。5 .125 .11233223HNHNHHNNHppkpppkr5 . 125 . 1123322HNHNHHNppkpppk225 . 15 . 03221223223pHNNHHNNHKppppppkk反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí), , r r = 0,= 0,則則整理得整理得 催化劑的活性成分是催化劑的活性成分是金

16、屬鐵。金屬鐵。催化劑催化劑FeOFe2O34H2=3Fe4H2O A1 A12 2O O3 3在催化劑中能起到保持原結(jié)構(gòu)骨架作用，從而防止在催化劑中能起到保持原結(jié)構(gòu)骨架作用，從而防止活性鐵的微晶長(zhǎng)大，增加了催化劑的表面積，提高了活性?；钚澡F的微晶長(zhǎng)大，增加了催化劑的表面積，提高了活性。催化劑組成：催化劑組成：Fe2O3-FeO-Al2O3-K2O-CaO-MgO CaO CaO起助熔劑作用起助熔劑作用, ,使使AlAl2 2OO3 3易于分散在易于分散在FeO.FeFeO.Fe2 2OO3 3中，提中，提高催化劑的熱穩(wěn)定性。高催化劑的熱穩(wěn)定性。K K2 2O O的加入的加入有利于氮的活化吸附有

17、利于氮的活化吸附。 MgO MgO除具有與除具有與AlAl2 2OO3 3相同作用外，其主要作用是抗硫化物中相同作用外，其主要作用是抗硫化物中毒，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。毒，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。 少量少量COCO、COCO2 2、H H2 2O O等含氧雜質(zhì)的存在將使鐵被氧化，等含氧雜質(zhì)的存在將使鐵被氧化，而失去活性。而失去活性。 但當(dāng)氧化性物質(zhì)清除后，活性仍可恢復(fù)，故稱之為但當(dāng)氧化性物質(zhì)清除后，活性仍可恢復(fù)，故稱之為暫暫時(shí)中毒時(shí)中毒。 硫、磷、砷等雜質(zhì)引起的中毒是不可恢復(fù)的，稱作硫、磷、砷等雜質(zhì)引起的中毒是不可恢復(fù)的，稱作永永久性中毒久性中毒。 以鐵為主的催化劑有以鐵為主的催化劑有催化活性高

18、催化活性高、壽命長(zhǎng)壽命長(zhǎng)、活性溫度范活性溫度范圍大圍大、價(jià)廉價(jià)廉易得、易得、抗毒性好抗毒性好等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。3氨的合成與分離氨的合成與分離（1）最優(yōu)工藝條件）最優(yōu)工藝條件 合成工藝參數(shù)的選擇除了考慮合成工藝參數(shù)的選擇除了考慮平衡氨含量平衡氨含量外，還要綜合外，還要綜合考慮考慮反應(yīng)速度反應(yīng)速度、催化劑特性催化劑特性及及系統(tǒng)的生產(chǎn)能力系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、原料和能原料和能量消耗量消耗等。等。 壓力壓力 提高壓力利于提高氨的平衡濃度，也利于總反應(yīng)提高壓力利于提高氨的平衡濃度，也利于總反應(yīng)速率的增加。高壓法動(dòng)力消耗大，對(duì)設(shè)備材料和加工制造速率的增加。高壓法動(dòng)力消耗大，對(duì)設(shè)備材料和加工制造要求高。要求高。30

19、MPa30MPa左右是氨合成的適宜壓力。從節(jié)省能源的觀點(diǎn)出左右是氨合成的適宜壓力。從節(jié)省能源的觀點(diǎn)出發(fā)，合成氨的壓強(qiáng)應(yīng)為發(fā)，合成氨的壓強(qiáng)應(yīng)為151520 MPa20 MPa的壓力。的壓力。溫度溫度 溫度過(guò)高，會(huì)使催化劑過(guò)早失活。塔內(nèi)溫度應(yīng)溫度過(guò)高，會(huì)使催化劑過(guò)早失活。塔內(nèi)溫度應(yīng)維持在催化劑的活性溫度范圍維持在催化劑的活性溫度范圍(400(400520)520)內(nèi)。內(nèi)。 氨的合成反應(yīng)存在一個(gè)使反應(yīng)速度最大的溫度，即氨的合成反應(yīng)存在一個(gè)使反應(yīng)速度最大的溫度，即最最適宜反應(yīng)溫度適宜反應(yīng)溫度，它除與催化劑活性有關(guān)外，還取決于反應(yīng)，它除與催化劑活性有關(guān)外，還取決于反應(yīng)氣體組成和壓力。氣體組成和壓力。 隨

20、著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度逐漸升高，當(dāng)接近最適宜溫度隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度逐漸升高，當(dāng)接近最適宜溫度后，再采取冷卻措施。后，再采取冷卻措施?？臻g速度空間速度 空間速度指空間速度指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積催化劑的氣體單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積催化劑的氣體量量( (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積) )。單位。單位h h-1-1，簡(jiǎn)稱空速。，簡(jiǎn)稱空速。 空速越大，反應(yīng)時(shí)間越短，轉(zhuǎn)化率越小，出塔氣中空速越大，反應(yīng)時(shí)間越短，轉(zhuǎn)化率越小，出塔氣中氨含量降低。氨含量降低。增大空速，催化劑床層中平衡氨濃度與混增大空速，催化劑床層中平衡氨濃度與混合氣體中實(shí)際氨含量的差值增大，即推動(dòng)力增大，合氣體中實(shí)際氨含量的差值增大，即推動(dòng)

21、力增大，反應(yīng)反應(yīng)速率增加；速率增加； 采用中壓法合成氨，空間速度為采用中壓法合成氨，空間速度為 20 00020 00030 30 000 h000 h-1-1較適宜。較適宜。氫氮比氫氮比 動(dòng)力學(xué)指出，動(dòng)力學(xué)指出，氮的活化吸附是控制階段氮的活化吸附是控制階段，適當(dāng)增加原，適當(dāng)增加原料氣中氮含量利于提高反應(yīng)速率。料氣中氮含量利于提高反應(yīng)速率。 為達(dá)到高的出口氨濃度、生產(chǎn)穩(wěn)定的目的，為達(dá)到高的出口氨濃度、生產(chǎn)穩(wěn)定的目的，循環(huán)氣氫循環(huán)氣氫氮比略低于氮比略低于3(3(取取2.8-2.9)2.8-2.9)，新鮮原料氣中的氫氮比取，新鮮原料氣中的氫氮比取3:13:1。 惰性氣體含量惰性氣體含量 惰性氣體在

22、新鮮原料氣中一般很低，只是在循環(huán)過(guò)程惰性氣體在新鮮原料氣中一般很低，只是在循環(huán)過(guò)程中逐漸積累增多，中逐漸積累增多，使平衡氨含量下降、反應(yīng)速度降低使平衡氨含量下降、反應(yīng)速度降低。生。生產(chǎn)中采取放掉一部分循環(huán)氣的辦法。產(chǎn)中采取放掉一部分循環(huán)氣的辦法。進(jìn)口氨的含量進(jìn)口氨的含量 進(jìn)合成氨塔氣體中的氨由循環(huán)氣帶入，其數(shù)量決定于進(jìn)合成氨塔氣體中的氨由循環(huán)氣帶入，其數(shù)量決定于氨分離的條件。溫度越低，分離效果越好。氨分離的條件。溫度越低，分離效果越好。 在在30 MPa30 MPa左右，左右，進(jìn)口氨含量控制在進(jìn)口氨含量控制在 3.2%3.2%3.8%3.8%；15 MPa15 MPa時(shí)時(shí)為為 2.8%2.8%

23、3%3%。 以增產(chǎn)為主要目標(biāo)，惰氣含量，約為以增產(chǎn)為主要目標(biāo)，惰氣含量，約為 10%14%10%14%，若以降低原料成本為主，約為若以降低原料成本為主，約為 16%16%20%20%。 氨合成是在高溫、高壓下進(jìn)行，氨合成是在高溫、高壓下進(jìn)行，氫、氮對(duì)碳鋼有明氫、氮對(duì)碳鋼有明顯的腐蝕作用顯的腐蝕作用。 外筒一般做成圓筒形，可用普通低合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼外筒一般做成圓筒形，可用普通低合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼制造制造, ,氣體的進(jìn)出口設(shè)在塔的上、下兩端頂蓋上。外筒只氣體的進(jìn)出口設(shè)在塔的上、下兩端頂蓋上。外筒只承受高壓而不承受高溫。承受高壓而不承受高溫。（2）合成塔）合成塔合成塔必須保證原料氣在最佳條件下進(jìn)行反應(yīng)

24、。合成塔必須保證原料氣在最佳條件下進(jìn)行反應(yīng)。 塔內(nèi)件由塔內(nèi)件由熱交換器熱交換器、分氣盒分氣盒和和催化劑筐催化劑筐三部分構(gòu)成。三部分構(gòu)成。熱交換器供進(jìn)入氣體與反應(yīng)后氣體換熱；分氣盒起分氣熱交換器供進(jìn)入氣體與反應(yīng)后氣體換熱；分氣盒起分氣和集氣作用；催化劑筐內(nèi)放置和集氣作用；催化劑筐內(nèi)放置催化劑催化劑、冷卻管冷卻管、電熱器電熱器和和測(cè)溫儀器測(cè)溫儀器。冷卻管的作用迅速移去反應(yīng)熱。冷卻管的作用迅速移去反應(yīng)熱。多段冷激式多段冷激式 冷激式氨合成塔有軸向冷激和徑向冷激冷激式氨合成塔有軸向冷激和徑向冷激之分。圖之分。圖242242為大型氨廠立式軸向四段冷激式氨合塔為大型氨廠立式軸向四段冷激式氨合塔( (凱洛格

25、型凱洛格型) )。按從催化劑床層移熱的方式不同，合成塔分按從催化劑床層移熱的方式不同，合成塔分連續(xù)換熱式、連續(xù)換熱式、多段間接換熱式和多段冷激式多段間接換熱式和多段冷激式三種。三種。連續(xù)換熱式連續(xù)換熱式 并流雙套管式氨合成塔如圖并流雙套管式氨合成塔如圖241241所示。所示。 圖圖243243為徑向二段冷激式合成塔為徑向二段冷激式合成塔( (托普索型托普索型) )。1. 1.塔體；塔體；2.2.頂蓋；頂蓋；3.3.催化劑；催化劑；4.4.熱交換器；熱交換器；5.5.保溫層；保溫層；6.6.分氣盒；分氣盒；7.7.冷氣管；冷氣管；8.8.中心管；中心管；小型合成氨廠小型合成氨廠并流雙套管式合成塔

26、并流雙套管式合成塔1. 1.封頭接管；封頭接管；2.2.氧化鋁球；氧化鋁球；3.3.篩板；篩板；4.4.人孔；人孔；5.5.冷激氣接管；冷激氣接管；6.6.冷激管；冷激管；7.7.下筒體；下筒體；8.8.卸料管；卸料管；9.9.中心管；中心管；10.10.催化劑筐；催化劑筐；11.11.換熱器；換熱器；12.12.上筒體；上筒體；13.13.波紋連接管。波紋連接管。大型合成氨廠大型合成氨廠四段冷激式合成塔四段冷激式合成塔徑向二段冷激式徑向二段冷激式托普索型合成塔托普索型合成塔（3）合成分離流程）合成分離流程 圖圖 2-442-44為中型合成為中型合成氨廠的流程圖。該流程氨廠的流程圖。該流程壓力

27、為壓力為32 MPa32 MPa，空速，空速為為 20 00020 00030 000h30 000h-1-1。 從合成塔從合成塔1 1塔底出來(lái)的塔底出來(lái)的混合氣含混合氣含NHNH3 3約約15%15%，溫度在溫度在120120以下。以下。室溫室溫1040 固體燃料氣化法固體燃料氣化法 把煤或焦炭中的可燃物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榘衙夯蚪固恐械目扇嘉镔|(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镠 H2 2、COCO和和COCO2 2，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱造氣造氣。氣化所得的氣體統(tǒng)稱。氣化所得的氣體統(tǒng)稱煤氣煤氣，進(jìn)行氣化的設(shè)備，進(jìn)行氣化的設(shè)備叫叫煤氣發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐。4原料氣的制造和凈化原料氣的制造和凈化(1）原料氣的制造）原料氣的制造 采用間歇法造氣時(shí)，空

28、氣和蒸汽交替通入煤氣發(fā)生爐。采用間歇法造氣時(shí)，空氣和蒸汽交替通入煤氣發(fā)生爐。 通入空氣的過(guò)程稱為通入空氣的過(guò)程稱為吹風(fēng)吹風(fēng)，制得的煤氣叫，制得的煤氣叫空氣煤氣空氣煤氣； 通入水蒸汽的過(guò)程稱為通入水蒸汽的過(guò)程稱為制氣制氣，制得的煤氣叫，制得的煤氣叫水煤氣水煤氣； 空氣煤氣與水煤氣的混合物稱為空氣煤氣與水煤氣的混合物稱為半水煤氣半水煤氣。吹風(fēng)吹風(fēng) 2CO23.76N2 = 2CO3.76N2 H0=-248.7 kJmol-1制氣制氣 CH2O(g)= COH2 H0 =131.4 kJmol-1為了滿足原料氣組成為了滿足原料氣組成nCO+H2/nN2=3.13.2的要求，上式應(yīng)寫(xiě)為的要求，上式應(yīng)

29、寫(xiě)為 5C5H2O(g)= 5CO5H2 H0 =657.0 kJmol-1總反應(yīng)總反應(yīng) 7CO23.76 N25H2O(g)=7CO3.76 N25H2 H0408.3 kJmol-1固體燃料氣化法固體燃料氣化法的化學(xué)計(jì)量方程式為：的化學(xué)計(jì)量方程式為：a空氣吹風(fēng)空氣吹風(fēng) 空氣從造氣爐底部吹入，送風(fēng)發(fā)熱，提空氣從造氣爐底部吹入，送風(fēng)發(fā)熱，提高爐溫，吹風(fēng)后的氣體去廢熱鍋爐回收熱量后放空；高爐溫，吹風(fēng)后的氣體去廢熱鍋爐回收熱量后放空；b b上吹制氣上吹制氣 蒸汽從爐底吹入制水煤氣，水煤氣通過(guò)蒸汽從爐底吹入制水煤氣，水煤氣通過(guò)廢熱鍋爐回收熱量，除塵、洗滌后送入氣柜。廢熱鍋爐回收熱量，除塵、洗滌后送入

30、氣柜。c c下吹制氣下吹制氣 上吹制氣后，爐底溫度下降，爐頂溫度尚高，上吹制氣后，爐底溫度下降，爐頂溫度尚高，使蒸汽從爐頂吹入與碳反應(yīng)，生成半水煤氣從爐底導(dǎo)出，使蒸汽從爐頂吹入與碳反應(yīng)，生成半水煤氣從爐底導(dǎo)出，經(jīng)除塵、洗滌經(jīng)除塵、洗滌, , 送入氣柜；送入氣柜；d二次上吹二次上吹 下吹后，爐底充滿水煤氣，此時(shí)吹入下吹后，爐底充滿水煤氣，此時(shí)吹入空氣升高爐溫，空氣升高爐溫，可能引起爆炸可能引起爆炸。再?gòu)臓t底吹入蒸汽。再?gòu)臓t底吹入蒸汽將爐底煤氣排凈，為吹風(fēng)作準(zhǔn)備。二次上吹雖可制將爐底煤氣排凈，為吹風(fēng)作準(zhǔn)備。二次上吹雖可制氣，但爐溫低，氣質(zhì)差，二次上吹時(shí)間盡可能短；氣，但爐溫低，氣質(zhì)差，二次上吹時(shí)間

31、盡可能短； e e空氣吹凈空氣吹凈 空氣從爐底吹入，將殘存的水煤氣吹空氣從爐底吹入，將殘存的水煤氣吹出并送入氣柜，同時(shí)制得的吹風(fēng)氣出并送入氣柜，同時(shí)制得的吹風(fēng)氣( (空氣煤氣空氣煤氣) )與與b b, ,c c, ,d d階段制得的水煤氣在氣柜中混合為半水煤氣。階段制得的水煤氣在氣柜中混合為半水煤氣。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：氣化設(shè)備簡(jiǎn)單、便于控制，能耗大，約氣化設(shè)備簡(jiǎn)單、便于控制，能耗大，約有一半原料被當(dāng)作燃料燒掉，生產(chǎn)能力低，產(chǎn)生三有一半原料被當(dāng)作燃料燒掉，生產(chǎn)能力低，產(chǎn)生三廢廢( (煤渣、含氰廢水、含硫廢氣等煤渣、含氰廢水、含硫廢氣等) )較多。較多。 在在3.8MPa3.8MPa下配入下配入3.5

32、3.5倍體積的中壓水蒸氣，進(jìn)一步加倍體積的中壓水蒸氣，進(jìn)一步加熱到熱到500500左右，進(jìn)裝有左右，進(jìn)裝有 -Al-Al2 2O O3 3為載體的鎳催化劑的反為載體的鎳催化劑的反應(yīng)管內(nèi)。氣體在反應(yīng)管內(nèi)于應(yīng)管內(nèi)。氣體在反應(yīng)管內(nèi)于650650800800溫度溫度下發(fā)生轉(zhuǎn)化下發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)：反應(yīng)：CH4 + H2OH2 + C H0206.4KJCH4 + 22OH2 + CO2 H0165.3KJ 配入配入0.250.5%0.250.5%氫的天然氣氫的天然氣, ,在在3.6MPa3.6MPa壓力下被煙壓力下被煙道氣預(yù)熱到道氣預(yù)熱到380380左右，在脫硫器中經(jīng)脫硫后，使其總左右，在脫硫器中經(jīng)脫硫后，

33、使其總硫含量小于硫含量小于0.5g/g0.5g/g。烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法 烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法應(yīng)用最多的是烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法應(yīng)用最多的是加壓兩段催化轉(zhuǎn)化法加壓兩段催化轉(zhuǎn)化法. . 90% 90%的的CHCH4 4發(fā)生轉(zhuǎn)化發(fā)生轉(zhuǎn)化. . 轉(zhuǎn)化后的氣體進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化后的氣體進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐爐, ,同時(shí)向二段轉(zhuǎn)化爐加入壓力為同時(shí)向二段轉(zhuǎn)化爐加入壓力為3.5MPa3.5MPa、預(yù)熱至、預(yù)熱至450450的空氣，空氣中的全部氧和轉(zhuǎn)化氣中的部分氫發(fā)的空氣，空氣中的全部氧和轉(zhuǎn)化氣中的部分氫發(fā)生燃燒反應(yīng)：生燃燒反應(yīng)： 2H2H2 2 + O + O2 2 = 2H = 2H2 2O O H H = - 482.

34、3 kJ= - 482.3 kJ 出來(lái)的氣體組成為出來(lái)的氣體組成為CHCH4 40.3%0.3%，COCO2 227.6%27.6%，H H2 257%57%，CO12.8%CO12.8%，N N2 222.3%,22.3%,氣體溫度約氣體溫度約10001000左左右，壓力為右，壓力為3.0MPa3.0MPa。經(jīng)余熱利用。經(jīng)余熱利用, ,溫度降到溫度降到370 . 370 . 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：獲得的粗原料氣與半水煤氣相比，含氫量高，含獲得的粗原料氣與半水煤氣相比，含氫量高，含COCO量低，雜質(zhì)氣體亦較少，后處理負(fù)擔(dān)輕。量低，雜質(zhì)氣體亦較少，后處理負(fù)擔(dān)輕。重質(zhì)烴部分氧化法重質(zhì)烴部分氧化法 重質(zhì)烴是石

35、油蒸餾時(shí)，沸點(diǎn)高于重質(zhì)烴是石油蒸餾時(shí)，沸點(diǎn)高于350350時(shí)的餾分。氧時(shí)的餾分。氧, ,蒸汽和重質(zhì)烴在爐中燃燒放熱蒸汽和重質(zhì)烴在爐中燃燒放熱, ,氣化的油發(fā)生裂化與重整，氣化的油發(fā)生裂化與重整，獲得獲得HH2 2和和COCO為主的原料氣為主的原料氣. .4-5MPa15020040045013004CmHn + (4m+n)O24mC2 +2n H2O+Q2CmHn + 2mH2O2mC +(n+2m) H2-Q2CmHn + 4mH2O2mC2 +(n+4m) H2-Q2CmHn + 2mCO4mC +n H2 - Q發(fā)生下列反應(yīng)：發(fā)生下列反應(yīng)： 氧化是放熱反應(yīng)氧化是放熱反應(yīng)，轉(zhuǎn)化是吸熱反應(yīng)

36、轉(zhuǎn)化是吸熱反應(yīng)。前者提供后。前者提供后者需要的反應(yīng)熱，并使溫度維持在者需要的反應(yīng)熱，并使溫度維持在1300 14001300 1400，保證重油充分轉(zhuǎn)化。保證重油充分轉(zhuǎn)化。 該法的該法的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是需用純氧作原料，增加較多的投資，另是需用純氧作原料，增加較多的投資，另外，去除炭黑也需增加投資外，去除炭黑也需增加投資。 還會(huì)有一些副反應(yīng)發(fā)生，如下面一些析碳反應(yīng)。還會(huì)有一些副反應(yīng)發(fā)生，如下面一些析碳反應(yīng)。CH4 = C + 2H22CO = CO2 + CCO + H2 = H2O + C脫硫脫硫 主要是主要是HH2 2S,S,其次是其次是CSCS2 2,COS,RSH,COS,RSH等有機(jī)硫。其等

37、有機(jī)硫。其含量取決于原料的含硫量及加工方法含量取決于原料的含硫量及加工方法. . 以煤為原料，原料氣中以煤為原料，原料氣中HH2 2S S含量一般為含量一般為2 23gm3gm-3-3，有的高達(dá)，有的高達(dá)202030gm30gm-3-3。（）原料氣的凈化（）原料氣的凈化脫硫脫硫，變換變換，脫碳脫碳, , 氣體的精制氣體的精制. . H H2 2S S對(duì)設(shè)備和管道有對(duì)設(shè)備和管道有腐蝕腐蝕作用，使變換及合成系作用，使變換及合成系統(tǒng)的統(tǒng)的催化劑中毒催化劑中毒，還使銅洗系統(tǒng)的低價(jià)銅生成，還使銅洗系統(tǒng)的低價(jià)銅生成硫化亞硫化亞銅沉淀銅沉淀，增加銅耗。，增加銅耗。 工業(yè)脫硫方法很多，分為工業(yè)脫硫方法很多，分

38、為干法干法和和濕法濕法兩種。前者是用兩種。前者是用固體脫硫劑固體脫硫劑( (如氧化鋅、活性炭、分子篩等如氧化鋅、活性炭、分子篩等) )將氣體中的硫?qū)怏w中的硫化物除掉；后者用化物除掉；后者用堿性物質(zhì)或氧化劑的水溶液堿性物質(zhì)或氧化劑的水溶液即脫硫劑即脫硫劑( (如氨水法、碳酸鹽法、乙醇胺法、蒽醌二磺酸鈉法及砷如氨水法、碳酸鹽法、乙醇胺法、蒽醌二磺酸鈉法及砷堿法等堿法等) )吸收氣體中的硫化物。吸收氣體中的硫化物。 干法脫硫優(yōu)點(diǎn)是既能脫無(wú)機(jī)硫，又能脫有機(jī)硫，可把干法脫硫優(yōu)點(diǎn)是既能脫無(wú)機(jī)硫，又能脫有機(jī)硫，可把硫脫至極微量。缺點(diǎn)是脫硫劑不能再生，故只能周期性操硫脫至極微量。缺點(diǎn)是脫硫劑不能再生，故只能

39、周期性操作，不適于脫除大量硫化物。作，不適于脫除大量硫化物。 濕法采用液體脫硫，便于再生并能回收硫，易于構(gòu)成濕法采用液體脫硫，便于再生并能回收硫，易于構(gòu)成連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)，可用較小的設(shè)備脫大量硫化物。缺點(diǎn)連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)，可用較小的設(shè)備脫大量硫化物。缺點(diǎn)是是對(duì)有機(jī)硫脫除能力差對(duì)有機(jī)硫脫除能力差，凈化度不如干法高。，凈化度不如干法高。 變換變換 用煤或烴生產(chǎn)出的氣體都含有相當(dāng)量的用煤或烴生產(chǎn)出的氣體都含有相當(dāng)量的COCO，COCO對(duì)對(duì)氨合成催化劑有毒害，必須除去。氨合成催化劑有毒害，必須除去。CO + H2O(g)= CO2 + H2 H0= -41 kJmol-1 溫度、反應(yīng)物組成及催化劑性能

40、都是影響平衡轉(zhuǎn)溫度、反應(yīng)物組成及催化劑性能都是影響平衡轉(zhuǎn)化率的因素。化率的因素。 中變催化劑中變催化劑的鐵鉻或鐵鎂催化劑反應(yīng)溫度高，的鐵鉻或鐵鎂催化劑反應(yīng)溫度高，反應(yīng)速度大反應(yīng)速度大，有較強(qiáng)的耐硫性，價(jià)廉而壽命長(zhǎng)。有較強(qiáng)的耐硫性，價(jià)廉而壽命長(zhǎng)。低溫的銅系催化劑則正相反。低溫的銅系催化劑則正相反。 中變與低變催化劑的性能與操作條件中變與低變催化劑的性能與操作條件 組成組成 活性溫度活性溫度/ nH2O/nCO 空速空速/H-1 轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率/%Fe2O3,MgO,Cr2O3,K2O 380550 35 300400 8090CuO,ZnO,CrO 180252 610 10002000 9699

41、 為了取長(zhǎng)補(bǔ)短，工業(yè)上采用中變低變串聯(lián)的流程，如圖為了取長(zhǎng)補(bǔ)短，工業(yè)上采用中變低變串聯(lián)的流程，如圖224848所示。所示。 壓力對(duì)平衡無(wú)影響。變換是在常壓下進(jìn)行的壓力對(duì)平衡無(wú)影響。變換是在常壓下進(jìn)行的. . 增大壓力增大壓力可加快反應(yīng)速度，減少催化劑用量和反應(yīng)設(shè)備體積，并可降可加快反應(yīng)速度，減少催化劑用量和反應(yīng)設(shè)備體積，并可降低能耗。低能耗。 中型廠用中型廠用1.51.53.0MPa3.0MPa加壓變換，小型廠加壓變換，小型廠0.20.20.8 MPa0.8 MPa加壓變換。加壓變換的缺點(diǎn)是加壓變換。加壓變換的缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。320380450500420450330200 物

42、理吸收是利用物理吸收是利用COCO2 2能能溶于水和有機(jī)溶劑溶于水和有機(jī)溶劑的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。常用的有常用的有加壓水洗加壓水洗、低溫甲醇洗滌低溫甲醇洗滌等。等。 如在如在3MPa3MPa、-30-70-30-70下，甲醇洗滌氣體后氣體下，甲醇洗滌氣體后氣體中的中的 COCO2 2可以從可以從 3333降到降到10gg10gg-1-1，脫碳十分徹底。，脫碳十分徹底。 脫除脫除COCO2 2的方法很多，工業(yè)上常用的是溶液吸收法，的方法很多，工業(yè)上常用的是溶液吸收法，分為分為物理吸收物理吸收和和化學(xué)吸收化學(xué)吸收兩種。兩種。脫碳脫碳 變換氣中含有大量的變換氣中含有大量的COCO2 2(15(15一一35

43、35) )，對(duì)原料氣，對(duì)原料氣的精制及氨合成不利。的精制及氨合成不利。 化學(xué)吸收是用化學(xué)吸收是用氨水氨水、有機(jī)胺有機(jī)胺或或碳酸鉀碳酸鉀的堿性溶液為的堿性溶液為吸收劑，利用吸收劑，利用COCO2 2能與溶液中的堿性物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)能與溶液中的堿性物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而將其吸收。而將其吸收。 大中型廠多采用改良熱堿法，以大中型廠多采用改良熱堿法，以K K2 2COCO3 3水溶液為吸水溶液為吸收液，并添加少量收液，并添加少量活化劑活化劑如氨基乙酸或乙二醇胺，緩蝕如氨基乙酸或乙二醇胺，緩蝕劑如劑如V V2 2O O5 5等。等。K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO3 當(dāng)吸收液當(dāng)吸收液中添加

44、氨基乙酸，吸收壓強(qiáng)中添加氨基乙酸，吸收壓強(qiáng)2 23MPa3MPa、溫、溫度度8585100100時(shí)，氣體中的時(shí)，氣體中的 COCO2 2可從可從 202028%28%降至降至 0.2%0.2%0.40.4；解吸壓強(qiáng)為解吸壓強(qiáng)為101030kPa30kPa，溫度，溫度105105110,110,用熱堿脫除用熱堿脫除COCO2 2時(shí)，也脫除了微量的時(shí)，也脫除了微量的HH2 2S S。 a a銅洗法銅洗法即醋酸銅氨液洗滌法。由醋酸銅和氨通過(guò)化學(xué)反即醋酸銅氨液洗滌法。由醋酸銅和氨通過(guò)化學(xué)反應(yīng)配成的銅液中含有應(yīng)配成的銅液中含有氨氨及及醋酸亞銅絡(luò)二氨醋酸亞銅絡(luò)二氨等有效成分，在加壓等有效成分，在加壓的情況

45、下與的情況下與COCO、COCO2 2生一系列化學(xué)反應(yīng)將其脫除。生一系列化學(xué)反應(yīng)將其脫除。(4)(4)氣體的精制氣體的精制 氣體的精制就是將少量的氣體的精制就是將少量的COCO、COCO2 2進(jìn)一步脫除。進(jìn)一步脫除。CO(液相液相)Cu(NH3)2AcNH3(游離游離)=Cu(NH3)3COAcQ 2NH3CO2H2O =(NH4)2CO3Q (NH4)2CO3CO2H2O = 2NH4HCO3 Q 銅氨液吸收是一個(gè)放熱和體積縮小的可逆反應(yīng)。高銅氨液吸收是一個(gè)放熱和體積縮小的可逆反應(yīng)。高壓、低溫、高游離氨和高亞銅離子濃度，利于反應(yīng)向右壓、低溫、高游離氨和高亞銅離子濃度，利于反應(yīng)向右進(jìn)行。進(jìn)行。

46、b b甲烷化法甲烷化法CO + 3H2CH4 + H2OCO2 + 4H2=CH4 + 2H2O 甲烷化法鎳為主的催化劑作用下，在甲烷化法鎳為主的催化劑作用下，在 280280380380及壓強(qiáng)及壓強(qiáng) 0.60.63MPa3MPa下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)。此法將氣體中碳下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)。此法將氣體中碳化物總量降低到化物總量降低到10gg10gg-1-1。 以以煤為原料煤為原料合成氨的全流程如圖所示。合成氨的全流程如圖所示。5合成氨全流程合成氨全流程 以以天然氣等氣態(tài)烴為原料天然氣等氣態(tài)烴為原料二段轉(zhuǎn)化法流程如圖。特二段轉(zhuǎn)化法流程如圖。特點(diǎn)是把脫硫放在轉(zhuǎn)化之前。有益于轉(zhuǎn)化和變換催化劑，點(diǎn)是把脫硫放在轉(zhuǎn)化

47、之前。有益于轉(zhuǎn)化和變換催化劑，避免轉(zhuǎn)化后把溫度降到常溫下脫硫，節(jié)省和利用了大量避免轉(zhuǎn)化后把溫度降到常溫下脫硫，節(jié)省和利用了大量的熱能。的熱能。 以以重油為原料重油為原料生產(chǎn)合成氨的原則流程，主要特點(diǎn)是設(shè)生產(chǎn)合成氨的原則流程，主要特點(diǎn)是設(shè)有一個(gè)有一個(gè)空分氮洗聯(lián)合裝置空分氮洗聯(lián)合裝置。用空分氮洗聯(lián)合裝置處理過(guò)的。用空分氮洗聯(lián)合裝置處理過(guò)的原料氣不僅十分純凈，而且含惰氣甚少，對(duì)氨的合成非常原料氣不僅十分純凈，而且含惰氣甚少，對(duì)氨的合成非常有利，這種裝置也適用于以粉煤為原料的合成氨生產(chǎn)。有利，這種裝置也適用于以粉煤為原料的合成氨生產(chǎn)。 采用什么樣的流程，應(yīng)根據(jù)不同的原料，對(duì)各工序擬采用什么樣的流程，應(yīng)

48、根據(jù)不同的原料，對(duì)各工序擬使用的生產(chǎn)方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和綜合評(píng)價(jià)比較，以使用的生產(chǎn)方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和綜合評(píng)價(jià)比較，以求操作可行和經(jīng)濟(jì)合理。求操作可行和經(jīng)濟(jì)合理。6技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和綜合利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和綜合利用(1)不同原料制氨的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較不同原料制氨的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較用什么原料，主要取決于來(lái)源與價(jià)格。用什么原料，主要取決于來(lái)源與價(jià)格。天然氣制氨的投資最少、能耗最小、成本也較低。天然氣制氨的投資最少、能耗最小、成本也較低。 氨的生產(chǎn)成本和工程投資，除與原料、生產(chǎn)方法及氨的生產(chǎn)成本和工程投資，除與原料、生產(chǎn)方法及流程有關(guān)外流程有關(guān)外, , 各種工藝過(guò)程的相互影響，還存在一個(gè)最佳各種工藝過(guò)程的相互

49、影響，還存在一個(gè)最佳工藝參數(shù)的問(wèn)題。工藝參數(shù)的問(wèn)題。（2）工藝參數(shù)的影響）工藝參數(shù)的影響 化工發(fā)展趨勢(shì)的兩大特點(diǎn)是：化工發(fā)展趨勢(shì)的兩大特點(diǎn)是：大型化與綜合化大型化與綜合化。大型。大型廠的優(yōu)點(diǎn)，除節(jié)省人力外，節(jié)能和綜合利用能量好。廠的優(yōu)點(diǎn)，除節(jié)省人力外，節(jié)能和綜合利用能量好。（3）生產(chǎn)規(guī)模大型化）生產(chǎn)規(guī)模大型化生產(chǎn)規(guī)模增大，投資亦增多，但比投資卻下降，即大規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模增大，投資亦增多，但比投資卻下降，即大規(guī)模生產(chǎn)是有利的。生產(chǎn)是有利的。大型氨廠規(guī)模和投資費(fèi)用的關(guān)系大型氨廠規(guī)模和投資費(fèi)用的關(guān)系 合成氨廠能耗很大，氨成本中能源費(fèi)用依據(jù)原料的不合成氨廠能耗很大，氨成本中能源費(fèi)用依據(jù)原料的不同占一半左右

50、。同占一半左右。節(jié)能降耗的方法有節(jié)能降耗的方法有：擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、選擇與原料相適擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、選擇與原料相適應(yīng)的凈化方法、采用新工藝及余熱的回收利用等。應(yīng)的凈化方法、采用新工藝及余熱的回收利用等。 （4）節(jié)能降耗和能量的綜合利用）節(jié)能降耗和能量的綜合利用 聯(lián)合生產(chǎn)是指在一個(gè)整體生產(chǎn)過(guò)程中加工多種產(chǎn)品，聯(lián)合生產(chǎn)是指在一個(gè)整體生產(chǎn)過(guò)程中加工多種產(chǎn)品，達(dá)到物料綜合利用和化工過(guò)程相互利用的效果。達(dá)到物料綜合利用和化工過(guò)程相互利用的效果。 尿素合成工藝有多種，我國(guó)普遍采用的是水溶液全循尿素合成工藝有多種，我國(guó)普遍采用的是水溶液全循環(huán)流程。環(huán)流程。 流程分為二氧化碳的壓縮、液氨的輸送、尿素的合成，流程分為二氧化碳的壓縮、液氨的輸送、尿素的合成，未反應(yīng)物的分解和循環(huán)、尿素液的蒸發(fā)濃縮、尿素的造粒未反應(yīng)物的分解和循環(huán)、尿素液的蒸發(fā)濃縮、尿素