图文详解合成氨工业基本原理

图文详解合成氨工业基本原理
跟刀架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。
特点:
①农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。世界人口不断增长给粮食供应带来压力,而施用化学肥料是农业增产的有效途径。氨水(即氨的水溶液)和液氨体本身就是一种氮肥;农业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥,和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料,都是以合成氨加工生产为主。
②与能源工业关系密切。合成氨生产通常以各种燃料为原料,同时生产过程还需燃料供给能量,因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。每吨液氨的理论能耗为 21.28GJ,实际能耗
远比理论能耗多,随着原料、工厂规模、流程与管理水平不同而有差异。日产 1000t氨的大型合成氨装置生产液氨的实际能耗约为理论能耗的两倍。
③工艺复杂、技术密集。氨合成是在高压高温和催化剂存在下进行的,为气固相催化反应过程。由于氨合成催化剂(无机化工催化剂)很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸气毒害(催化剂中毒),而从各种燃料制取的原料气中都含有不同数量的这些物质,故在原料气送往氨合成前,需将有害物质除去。因此合成氨生产总流程长,工艺也比较复杂,根据不同原料及不同的净化方法而有多种流程。
发展趋势 :
①原料路线的变化方向。从世界燃料储量来看,煤的储量约为石油、天然气总和的10倍,自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。
手动榨油机②节能和降耗。合成氨成本中能源费用占较大比重,合成氨生产的技术改进重点放在采用
手机天线弹片低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上,主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。现在已提出以天然气为原料的节能型合成氨新流程多种,每吨液氨的设计能耗可降低到约29.3GJ。
③与其他产品联合生产。合成氨生产中副产大量的二氧化碳,不仅可用于冷冻、饮料、灭火,也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品,则可以简化流程、减少能耗、降低成本。中国开发的用氨水脱除二氧化碳直接制碳酸氢铵新工艺,以及中国、意大利等国开发的变换气气提法联合生产尿素工艺,都有明显的优点。
1、合成氨的工艺流程
制造合成氨的原料是多种多样的,许多含碳资源,如煤、天然气(包括油田伴生气)、炼厂气、焦炉气、重油或泣油、石油馏分,甚至农林废料、城市垃圾等,均可用来制造合成氨的原料气,其合成工艺路线较多。不管采用何种原料,也不管采用何种工艺,就其生产过程而言,都是由原料气制造、原料气净化、原料气压缩及氨的合成四大部分组成。
氨的合成主要有空分、造气、脱硫、变换、脱碳、精炼、压缩、合成等几道工序。就氨合成所使用的原料的不同,主要有以下几种典型的工艺流程。
水煤浆加压气化法制合成氨工艺气的组成
干煤粉加压气化法制合成氨工艺流程图
以煤为原料的中小型合成氨厂合成氨的生产工艺流程
以天然气为原料的合成氨生产工艺流程
以焦炉气为原料的合成氨生产工艺流程
以渣油为原料的合成氨生产工艺流程
2.合成氨的催化机理
热力学计算表明,低温、高压对合成氨反应是有利的,但无催化剂时,反应的活化能很高,反应几乎不发生。当采用铁催化剂时,由于改变了反应历程,降低了反应的活化能,
使反应以显着的速率进行。目前认为,合成氨反应的一种可能机理,首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附,使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用,在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3,最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为:
xFe + N2→FexN
分质供水设备
gcr15热处理工艺热熔胶网膜FexN +〔H〕吸→FexNH
FexNH +〔H〕吸→FexNH2
FexNH2 +〔H〕吸FexNH3xFe+NH3

本文发布于:2024-09-22 13:38:49,感谢您对本站的认可!

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