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Ammonia and Urea
Chemical Engineering Design Communications
雨水口施工第46卷第7期
2020年7月
1 合成氨工业的发展概况
合成氨工业是基础化工的重要组成部分，其用途十分广泛。氨可以用于生产多种氮肥，如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等，还可用于生产磷肥等多种复合肥，被称为“化肥氨”。氨也是重要的工业原料，比如用于制备硝酸、纯碱、含氮无机盐等基础化工材料，在有机化工中的用于制备含氮中间体，在高分子工业中用于制备氨基塑料、橡胶等，在制药工业中可用于制备磺胺类药物，在国防工业中可用于制造三磺基甲苯、等。
自从合成氨工业化后，合成氨的原料构成经历了重大的变化。从20世纪20年代的以焦炭、煤为原料生产氨，发展到50年代以天然气、石油、石脑油为原料制氨，到60年代后又开发了以重质油为原料制氨的方法，从此，合成氨工业的原料构成由固体燃料转向以气、液态烃类燃料为主的时期。我国到了70年代至80年代以后建设了技术先进的，以天然气、石脑油、重质油和煤为原料的年产30万kt/a 的大型氨厂，分布在四川、江苏、浙江、山西等地。到21世纪初，我国已有合成氨生产企业600多家，其中年产能30万kt/a 以上的企业有18家。
随着世界能源日趋紧张，致使合成氨的成本提高，为了降低成本，降低合成氨的能耗，对氨合成的催化剂及中低压合成工艺上进行了研究。比如英国石油公司和美国凯洛格（KLG ）公司联合开发了钌基合成氨催化剂及其配套工艺，并在1990年正式开发出KAAP 工艺，从而开发出继铁系催化剂以后的第二代合成氨催化剂。由于传统的高温高压合成氨工艺设备复杂，原料气压缩时需要消耗大量能量，因而降低压力，采用低压高活性合成催化剂的合成工艺是21世纪合成氨生产技术的主要突破，有利于大幅降低生产成本。目前大型合成氨装置（产能30kt/a 以上）大都运用了中压或低压的合成工艺，一般控制合成回路操作压力在8~22MPa ，在低耗能大型合成氨工艺中，当前全球比较常用的工艺主要有：美国的KBR （Kellogg ＆Brown Root 公司）工艺、瑞士CASALE （卡萨利）低压氨合成技术、丹麦Topsøe （托普索）工艺、德国Uhde （伍德）公司的生产工艺等。 2 合成氨的生产工艺流程
虽然工业上氨合成的工艺流程及设备、操作都有所不同，但氨合成过程的基本工艺步骤是一样的。
2.1 气体压缩与除油
气体压缩是指在合成氨过程中，通过压缩机将经过净化的精制气或氢氮混合气压缩到氨合成所需要的操作压力。在此过程中假如所用的压缩机是使用润滑油润滑的，润滑油在气缸内的高温条件下会部分气化并被气体带出。这部分油气必须清除干净，以防止它们使氨合成催化剂中毒以及黏附在热交换器上降低传热效率。一般通过设置油分离器或滤油器的方式进行除油，假如采用离心压缩机或者无润滑油往复式压缩机，就不存在气体带油的问题了，从而也可以省去除油的工序。
苦茶粉2.2 气体预热与合成
由于合成氨的催化剂具有一定的活性温度，所以氢氮混合气体压缩后需要预热到催化剂的活性温度，然后再送到催化剂层进行合成氨的反应。对氢氮混合气体进行预热的热源主要来自氨合成的反应热，即换热器中反应后的高温气体的热量；当反应热不足以维持合成塔自热平衡时，还可以利用电加热器、加热炉提供热量。
2.3 氨的分离
混合气体从合成塔出来后其含氨量很低，通常只有10%~ 20%，需要经过分离后才能获得液氨。目前拉丝模
工业上主要采用冷凝法从混合气体中分离出氨，采用水和液氨作冷却剂，然后利用水冷器和氨冷器把液氨分离出来，减压后输送到液氨贮槽。
2.4 未反应氢氮气的循环
混合气体从合成塔出来后经过氨的分离步骤，剩余的气体中还含有大量没有发生反应的氢气和氨气，工业上通常采用循环法合成氨来回收这些气体，即还没反应的氢氮混合气在分离氨后重新与原料气一起，利用循环压缩机将其输送到氨合成塔中进行反应。
2.5 惰性气体的排放
合成氨原料气由于采用的原料和净化方法不同，一般会含有部分甲烷和氩等惰性气体。在循环法合成氨过程中，随着氢氮气不断地合成氨，少量惰性气体会溶于液氨中被带出，但大多数还留存在循环气体中，对氨的合成造成不利影响。
为了降低生产过程中惰性气体含量，通常会将循环气中惰性气体含量较高的部分进行间歇放空或连续放空。在工艺流程中放空位置的选择一般是在氨分离器之后及滤油器之前，这样可以减少氢氮气的损失。然后对放空气体中的氢气和氨等进行回收利用。
2.6 反应热的回收
合成氨的过程反应热比较大，必须进行回收利用。目前 （下转第3页）
摘 要：先介绍了合成氨工业的发展概况，并着重分析了合成氨的生产工艺流程、凯洛格布朗路特KBR 合成氨工艺。分析了KBR 工艺的流程与技术特点，指出KBR 工艺为当前新合成氨工艺中具有先进技术的代表，具有低能耗、投资低、可靠性高的特点。
关键词：合成氨；生产工艺；KBR 工艺中图分类号：TQ113.25 文献标志码：B 文章编号：1003–6490（2020）07–0001–02不倒翁玩具
Brief Analysis of Synthetic Ammonia Production Process and
KBR Synthetic Ammonia Process
Zhang Wei
Abstract ：First ，the development overview of the ammonia synthesis industry is introduced ，and the production process flow of ammonia synthesis and the KBR ammonia synthesis process of Kellogg Brown Road are analyzed and analyzed.The representative of advanced technology in the ammonia synthesis process has the characteristics of low energy consumption ，low investment an
d high reliability.
Key words ：synthetic ammonia ；production process ；KBR process 合成氨生产工艺及KBR合成氨工艺分析
张 伟隧道施工风机
（海洋石油富岛有限公司，海南东方 572600）
收稿日期：2020–05–16作者简介： 张伟（1984—），男，山东泰安人，助理工程师，主要从
事合成氨生产工作。
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