合成氨生產(chǎn)原料選擇

合成氨生產(chǎn)原料的選擇小組成員編號(hào)：化工0902班第五組組長(zhǎng)：陳文昌成員：雷黎、王業(yè)陽(yáng)、黃濤、胡莉華主講：黃濤合成氨簡(jiǎn)介原料氣比較合成氨工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展結(jié)論技術(shù)可靠性比較成本比較資源儲(chǔ)量分布流程投資比較原料氣凈化比較制備方法比較文本文本文本文本文本原料氣比較合成氨合成氨工業(yè)基本無(wú)機(jī)化工之一。氨是化肥工業(yè)和基本有機(jī)化工的主要原料。從氨可加工成硝酸，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，常將硝酸生產(chǎn)歸屬于合成氨工業(yè)范疇。合成氨工業(yè)在20世紀(jì)初期形成，開(kāi)始用氨作火炸藥工業(yè)的原料，為戰(zhàn)爭(zhēng)服務(wù);第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,轉(zhuǎn)向?yàn)檗r(nóng)業(yè)、工業(yè)服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)氨的需要量日益增長(zhǎng)。50年代后氨的原料構(gòu)成發(fā)生重大變化，近30年來(lái)合成氨工業(yè)發(fā)展很快。原料氣制備方法比較氨的合成，首先必須制備合格的氫、氨原料氣。氮?dú)饪扇≈诳諝饣驅(qū)⒖諝庖夯蛛x而得氮?dú)猓换蚴箍諝馔ㄟ^(guò)燃料層燃燒，將生成的CO和CO2除去而制得。氫氣一般常用含有烴類(lèi)的各種燃料，即通過(guò)用焦炭、無(wú)煙煤、天然氣、重油等為原料與水蒸氣作用的方法來(lái)制取。合成氨的生產(chǎn)原料天然氣制氨。天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過(guò)二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過(guò)一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮?dú)浠旌蠚?，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1％～0.3％（體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為3的純凈氣，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮而進(jìn)入氨合成回路，制得產(chǎn)品氨。以石腦油為原料的合成氨生產(chǎn)流程與此流程相似重質(zhì)油制氨。重質(zhì)油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產(chǎn)過(guò)程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化法簡(jiǎn)單，但需要有空氣分離裝置?？諝夥蛛x裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化，氮作為氨合成原料外，液態(tài)氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。

煤制氨。一是煤的焦化（或稱高溫干餾），二是煤的氣化。焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在90－1000℃制取焦碳副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣組成中含氫氣55-60％（體積）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每噸煤可得煤氣300－350m3，可作為城市煤氣，亦是制取氫氣的原料原料氣凈化比較在合成氨工業(yè)中，經(jīng)變換和脫碳工藝處理，合成氨原料氣中仍含有對(duì)氨合成催化劑有毒的CO和CO2氣體，必須進(jìn)一步處理將其降低至10mL／m3左右，以保護(hù)氨合成催化劑。目前合成氨廠脫除微量CO、CO2的工藝方法較多，主要有醋酸銅氨液洗滌法(銅洗法)、低壓甲烷化法、甲醇甲烷化法(雙甲工藝)、醇化工藝、非等壓醇烷化凈化工藝等。技術(shù)可靠性比較各種工藝比較，天然氣工藝技術(shù)目前最可靠。天然氣合成氨工藝成熟、生產(chǎn)可靠、連續(xù)。煤頭技術(shù)中，固定層氣化流程，雖然工藝成熟，但氣化消耗高，環(huán)保污染嚴(yán)重、難以達(dá)標(biāo)、廠區(qū)環(huán)境惡劣；水煤漿氣化技術(shù)對(duì)煤種要求特別高，包括煤的活性，灰份含量、灰熔點(diǎn)、固定碳含量；Shell(殼牌)技術(shù)還沒(méi)有運(yùn)行先例。

因此，煤為原料的連續(xù)氣化的合成氨風(fēng)險(xiǎn)很大！重質(zhì)油制氨。重質(zhì)油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產(chǎn)過(guò)程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化法簡(jiǎn)單，但需要有空氣分離裝置。幾種流程的投資比較幾種流程裝置相比，天然氣裝置的投資最省。天然氣裝置的投資遠(yuǎn)比煤頭裝置低，如果15萬(wàn)噸天然氣為原料的合成氨裝置固定投資為2.81億，同等規(guī)模的投資大致如下合成氨廠成本比較如果煤用現(xiàn)行價(jià)格（503元/噸）不變，天然氣2012年（含2012年）前每年漲價(jià)8%。2012年之后天然氣價(jià)格不變（見(jiàn)下表）。資源的儲(chǔ)量情況我國(guó)的石油分布廣泛，但總量不多，每年都要進(jìn)口大量的石油與天然氣。從此圖可以看出我過(guò)的煤炭資源主要分布在華北地區(qū)，其他地方的煤炭資源缺乏，故可以在華北地區(qū)采取煤炭制氨法，其他地方可以因地制宜從

中國(guó)合成氨工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展

1合成氨工業(yè)的概況1.1產(chǎn)能快速增長(zhǎng)中國(guó)現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)企業(yè)522個(gè)，2008年合成氨總產(chǎn)能約5700萬(wàn)噸，2009年底預(yù)計(jì)達(dá)到6000萬(wàn)噸以上。產(chǎn)能增加主要是新建裝置和部分裝置擴(kuò)能改造的貢獻(xiàn)。2008年合成氨產(chǎn)量5050萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量1.53億噸的33％，居世界首位。1.2合成氨貿(mào)易量及利用

每年全球合成氨貿(mào)易量約占總產(chǎn)量的12%以上。2008年約為1870萬(wàn)噸，比2007年下降2.4%

中國(guó)的商品液氨很少，主要用于生產(chǎn)肥料，非肥料需求不到10%，用于濃硝酸、己內(nèi)酰胺、丙烯腈等。1.3合成氨裝置大中小并存，規(guī)模趨于合理

引進(jìn)合成氨裝置經(jīng)擴(kuò)能改造，單套日產(chǎn)能力提高20%-50%，年產(chǎn)45萬(wàn)t/a。

新建天然氣、煤原料的大型合成裝置單套能力達(dá)到50萬(wàn)t/a；

中小規(guī)模裝置逐步調(diào)整改造達(dá)到8-18-30萬(wàn)t/a。企業(yè)數(shù)量由1500多家，減少至435家。

2008年不同規(guī)模合成氨產(chǎn)量比例單廠產(chǎn)量（萬(wàn)噸)企業(yè)數(shù)產(chǎn)量占全國(guó)（％）≥507462.729.16≥30331486.9729.45≥18802584.8851.19≥82013954.6778.32＜83211094.8421.68Sum5225049.51100.00

1.4原料以煤為主，適合中國(guó)資源特點(diǎn)

合成氨原料結(jié)構(gòu)占產(chǎn)能的比例（%）年份2000200620072008天然氣1421.320.220.1煤炭+石油焦6576.377.277.2石腦油（燃油）212.02.02.1焦?fàn)t氣0.40.60.6全球合成氨原料結(jié)構(gòu)占產(chǎn)能的比例（%）

200020082013天然氣726668煤炭+石油焦202828石腦油（燃油）865

2合成氨工業(yè)技術(shù)進(jìn)步2.1總體技術(shù)水平不斷提高

大型合成氨裝置均為引進(jìn)裝置，不同年代引進(jìn)的裝置均代表了當(dāng)期比較先進(jìn)的技術(shù)。

上世紀(jì)七八十年代引進(jìn)的裝置，經(jīng)過(guò)節(jié)能和增產(chǎn)技術(shù)改造，產(chǎn)能、消耗、質(zhì)量、環(huán)保等仍處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)仍可跟蹤上世界先進(jìn)工藝技術(shù)的水平。以油為原料的裝置在結(jié)構(gòu)調(diào)整中，引入潔凈煤氣化技術(shù)提升了原料多元化進(jìn)的技術(shù)水平。

大型合成氨生產(chǎn)技術(shù)薈萃了當(dāng)今世界上主要的先進(jìn)工藝技術(shù)，是世界上原料路線和工藝技術(shù)最全的國(guó)家。中小型合成氨裝置工藝技術(shù)、裝備水平通過(guò)技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)調(diào)整得到提升。2.2開(kāi)發(fā)創(chuàng)新，提升成套工藝與裝備技術(shù)水平

以天然氣為原料的20萬(wàn)噸/年合成氨工藝國(guó)產(chǎn)大型空分裝置成套技術(shù)煤碳?xì)饣夹g(shù)和裝備酸性氣體脫除技術(shù)高濃度一氧化碳耐硫變換工藝和催化劑技術(shù)合成氨系列大型機(jī)組國(guó)產(chǎn)化國(guó)產(chǎn)合成氨系列催化劑技術(shù)

2.3注重技術(shù)改造，節(jié)能降耗和改善裝置運(yùn)行水平煙氣余熱回收技術(shù)換熱轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)；新型蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑新型燒咀燃?xì)廨啓C(jī)+熱聯(lián)合循環(huán)工藝低水碳比高活性的催化劑+軸徑向變換爐3合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)合成氨工業(yè)是化肥工業(yè)的基礎(chǔ)，其發(fā)展要與農(nóng)業(yè)、資源和環(huán)境相協(xié)調(diào)。重點(diǎn)仍是推動(dòng)結(jié)構(gòu)調(diào)整、創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè),提高競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。低能耗的脫碳技術(shù)+新型高效填料

新型合成塔內(nèi)件+高活性催化劑合成回路增設(shè)分子篩干燥器；

深冷分離或膜分離新型高效節(jié)能型轉(zhuǎn)子、先進(jìn)防喘振控制和調(diào)速系統(tǒng)；

大機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)；

工藝余熱回收一是結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)向規(guī)?；?、集團(tuán)化方向發(fā)展新建裝置產(chǎn)能布局向資源地、消費(fèi)集中地轉(zhuǎn)移裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能耗高、環(huán)保落后裝置逐步淘汰原料結(jié)構(gòu)合理適宜，拓寬資源利用范圍二是產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展工藝流程優(yōu)化和能量合理利用