合成氨原料气精制的方法

合成氨原料气净化、精制工艺的选择及应用

本文系统阐述了近年来合成氨原料气的净化、精制工艺的发展历程。分别介绍了“双甲工艺”、“醇烃化”及“醇烷化”等不同净化及精制工艺。从工艺设计、节能降耗及实际案例等方面比较了上述工艺；结果表明：不论是哪种净化、精制工艺，关键的工艺控制点是：将CO+CO2净化精制至微量级，降低有效氢的损耗，降低生产消耗。

关键词：醇烃化、低耗、合成氨、净化、精制

1概述

合成氨原料气的精制工艺，在近20多年的发展历程中进行了革命性的变化，从铜洗与深度变换串甲烷化工艺，首创了“双甲”、“醇烃化”新工艺技术，为我国合成氨原料气精制开辟了新的工艺、装备技术路线，同时也为我国化肥生产装置的大型化、节能化、自控化奠定了基础。

湖南安淳高新技术有限公司研发、具有自主知识产权的醇烃化（双甲）净化、精制工艺，主要是将合成氨原料气中的CO+CO2经催化反应脱去，氨合成补充气中的CO+CO2微量达到≤10PPm的纯氢氮气，使氨合成的催化剂具有更好地活性，提高了反应的合成率和催化剂的运行周期，使生产过程更简便、更节能、更容易实行自控化。醇烃化（双甲）工艺的应用世界首创，为我国化肥企业的节能减排、扩能增效、快速发展起到了助推作用，化肥企业单套装备从

国内外合成氨原料气精制工艺技术发展

南京国昌化工科技有限公司

1.引言

在合成氨工业中，经过脱碳工艺处理后的 合成氨原料气中仍含有0.5～3% CO和0.5%～1%CO2 ，必须进一步处理将其降低至10ppm左右，以保护氨合成催剂，这一原料气精制工艺过程俗称 “精炼”，目前合成氨厂脱除微量CO、CO2的方法大体分为热法和冷法两类。冷法工艺即液氮洗涤法，近年来国内外新建的大型氨厂大多采用此法；而热法工艺门类较多，包括传统的醋酸铜氨液洗涤法（铜洗法）、低压甲烷化法、甲醇甲烷化法和分子筛变压吸附法等。 总体上讲冷法工艺技术先进、净化度很高，但投资巨大；而热法工艺技术相对简单成熟、投资低，但在净化度方面不及冷法。热法中的铜洗工艺更因其能耗高、净化度低、污染大等诸多缺点而逐渐被其他先进的工艺方法所替代。

2. 国外合成氨原料气精制工艺发展

2.1 铜洗法

醋酸铜氨液洗涤法（简称铜洗）是最古老的方法。早在1913年就开始应用，迄今有近一百年的历史，操作压力为15Mpa。铜洗法以其工艺成熟、操作弹性大,长期在中小型合成氨厂占据主导地位。随着技术的进步，铜洗法精制原料气与其它方法相比，缺点越来越突出。主要表现在运行、维修、操作费用高，物料消耗大（消耗铜、醋

合成氨原料气的生产与净化

不同合成氨厂，生产工艺流程不尽相同，但基本生产过程都包括以下工序。 (l)原料气制各工序制各合成氨用的氢、氨原料气。可将分别制得的氢气和氨气混合而成，也可同时制得氢、氨混合气。

除电解水外，制取的氢、氨原料气都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等杂质，这些杂质不仅腐蚀设各，而且是合成氨催化剂的毒物。因此，必须除去，制得纯净的氢、氨混合气。

(2)脱硫工序除去原料中的硫化物。

(3)变换工序利用一氧化碳与蒸汽作用生成氢和二氧化碳，除去原料气中的大部分一氧化碳。

(4)脱碳工序经变换工序，原料气含有较多的二氧化碳，其中既有原料气制各过程产生的，也有变换产生的。脱碳是除去原料气中的大部分二氧化碳。 (5)精制工序经变换、脱碳，除去了原料气中大部分的一氧化碳和二氧化碳，但仍含有0.3%-3%的一氧化碳和0.1% -0.3%的二氧化碳，需进一步脱除以制取纯净的氢、氨混合气。

(6)压缩工序将原料气压缩到净化所需耍的压力，分别进行气体净化，得到纯净的氢、氨混合气，然后将纯净的氢、氨混合气压缩到氨合成反应要求的压力。 (7)氨合成工序在高温、高压和有催化剂存在的条

题 目：学 院：专 业：姓 名：学 号：指导老师：完成时间：

毕 业 设 计 6万吨/年合成氨原料气脱硫工段设计 化学与材料工程学院 化学工程与工艺 2013/5/24

河南城建学院本科毕业设计 设计说明 设计说明 硫化物在合成氨原料气中含量不高，但对生产却危害极大。本设计的任务是将合成氨原料气（半水煤气）中的硫含量由2.7g/m3脱降到0.046 g/m3（0.04MPa,47℃）以下，设计采用模拟实验的方法。 本设计通过工艺评选，采用综合经济效益高的栲胶法。栲胶法属湿法脱硫，半水煤气从脱硫塔底部进入，与自上面流下的栲胶液逆向接触，以吸收混合气中硫化物。脱硫后的半水煤气去变换工段，吸收了硫化

第三章 合成氨生产技术

知识目标 ? 了解氨的性质、用途、贮存和合成氨技术的发展，原料气制备的主要设备； ? 理解制气、净化和氨合成的基本原理及工艺参数条件分析方法，各种催化剂的组成和使用条件； ? 掌握不同原料的制气方法、特点和条件，原料气净化方法、特点和要求，氨合成工艺控制条件、及工艺流程图的阅读分析和合成塔的结构特点。 能力目标 ? 能分析、判断和选择合成氨制气、净化、合成的工艺条件； ? 能阅读和绘制合成氨生产工艺流程图以及设备简图； ? 能进行合成氨生产过程中有关物料、热量衡算及原材料消耗、生产能力等工艺计算能力。 第一节 概述

氨是化学工业中产量最大的产品之一，是化肥工业和其他化工产品的主要原料。现约有80%的氨用于制造化学肥料，除氨本身可用作化肥外，可以加工成各种氮肥和含氮复合肥料，如尿素、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、磷酸铵等。可以生产硝酸、纯碱，含氮无机盐等。氨还被广泛用于有机化工、制药工业、化纤和塑料工业以及国防工业中。因此，氨在国民经济中占有重要地位。目前氨是由氮气和氢气在高温、高压和催化剂作用下直接合成而

文献综述

毕业论文名称： 年产25万吨合成氨精制工段工艺设计 院 系：化生系 专业年级 09化工班 姓 名： 蒋晓霄 指导教师：

前言

氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位，特别是对农业生产有重要意义。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。同时，氨也广泛用于化学纤维和塑料等工业中，亦常用作制冷剂。世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

合成氨生产源于20世纪初德国等人的研究。1912年在德国建成了日产30t的合成氨工厂。我国合成氨生产始于20世纪30年代，新中国成立后，化肥工业得到迅速发展，70年代后，随着石油天然气工业的迅速发展和农业发展的需要，相继从外国引进大型合成氨装置，现在已形成大中小合成氨厂相结合的工艺布局。从技术上讲，我国合成氨工业已迈进了世界先进行列，生产操作高度自动化，生产规模大型化，热能综合利用合理，技术经济指标先进。在原料方面，已从单一煤炭发展到煤粉、天然气、轻油、重油多种原料。我国自行研究和制造的各种催化

合成氨试题（9月份）

1. 氨在常温下为无色气体，具有刺激性气味，能灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸道黏膜。

2. 液氨密度0.1013MPa，-33.4℃，0.6818kg/L，挥发性很强，汽化热较大。 3. 氨极易溶于水，溶解产生大量的热。氨的溶解度呈弱碱性，易挥发。 4. 合成氨是放热体积缩小的可逆反应，其反应热不仅与温度有关还与压力和组成有关。

5. 合成氨反应过程中，H2S会引起铁系催化剂永久性中毒。 6. 合成塔的外筒主要承受高压。 7. 氨的分子量是17.

8. NH3的生成化学方程式N2＋3H2=2NH3 9. 标准状况下，NH3的自然点是630℃. 10. 升温对吸热化学反应有利。

11. 氨可以和Hg形成爆炸性混合物. 12. 压缩机升压时先升速，后升压。

13. 甲烷，NH3是导电性差的物质，它们在设备或管道内高速流动或发生泄漏外喷时产生静电荷积累，放电产生火花，发生爆炸。 14. 在常温.常压下一个体积水能溶解600体积NH3.

15. 应用化学平衡移动原理可知，降低温度.提高压力有利于氨的形成。 16. 影响平衡氨含量的主要因素有.：压力.温度.氢氮比.惰性气体含量。

17. 氨合成反应是可逆

以煤为原料合成氨

1概述

氨（Ammonia，旧称阿莫尼亚）是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。

合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料生产。液氨常用作制冷剂。

铵根离子 ：NH4 ；其中氮的化学价为+ 3 ；NH3是氨气。

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1.1发现和历史

1.1.1怎样固氮——问题浮出水面

氨（Amonia），分子式NH3，1754 年由英国化学家普里斯特利（J.Joseph Priestley）加热氯化铵和石灰石时发现。1784 年，法国化学家贝托雷（C.L.Bertho

合成氨工业

基本无机化工之一。氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。从氨可加工成硝酸，现代化学工业中，常将硝酸生产归属于合成氨工业范畴。合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务;第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。50年代后氨的原料构成发生重大变化，近30年来合成氨工业发展很快。

世界合成氨工业概况 ①生产能力和产量。合成氨是化学工业中产量很大的化工产品。1982年，世界合成氨的生产能力为125Mt氨,但因原料供应、市场需求的变化，合成氨的产量远比生产能力要低。近年，合成氨产量以苏联、中国、美国、印度等十国最高，占世界总产量的一半以上(表1[ 世界合成氨主要生产国产量(kt)])。②消费和用途。合成氨主要消费部门为化肥工业，用于其他领域的（主要是高分子化工、火炸药工业等）非化肥用氨，统称为工业用氨。目前,合成氨年总消费量(以N计)约为78.2Mt，其中工业用氨量约为10Mt，约占总氨消费量的12％。③原料。合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等。1981年，世界以天然气制氨的比例约占71％,苏联为92.2％、美国为96％、荷兰为100％；中国仍以煤、焦炭

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本 科 毕 业 设 计

年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计

Decarbonization Process design on synthetic ammonia

II

目 录

摘要 .................................................................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................... 错误！未定义书签。 引言 .................................................................................