贵州550501
摘要：合成氨工业是化学工业中重要的组成部分，在我国的国民经济中占据着非常重要的地位。合成氨的制作过程中，其工艺流程与合成氨制备的质量有着非常密切的关联，科学合理的合成氨制备工艺流程是非常重要的。我国在合成氨的生产工艺中的浪费量是非常大的，为避免由于浪费而造成的损失，对合成氨生产工艺的节能措施的探究式非常有必要的。本文对合成氨的工艺流程的系统进行了分析，并提出了一些节能措施。
关键词：合成氨工艺；系统分析；节能措施
一、合成氨的概述
氨是我国的无机工业中的重要的产品之一，并在国民经济中占有非常高的地位。所谓合成氨就是指氢气和氮气在高温高压以及催化剂的作用下，再经过化学反应直接生产成氨。在二十世纪，德国的化学家哈勃通过多年的实践经验提出了循环法的工业氨的合成方法，这个方法是使用相对普遍的合成方法。在这个方法之后，人们对合成氨的技术又进行了相应的改进，其合成方法变得越来越成熟，方法越来越多样化，但这些方法的本质都差不多，都是由先制备原料气体，再进行净化气体，最后进行合成氨的三个最基本的部分组成。当前，合成氨已成为世界各国非常重要的工业，其大部分是用作农业的化肥使用，少部分是用作化工成品的原料。
二、合成氨工艺流程的系统分析
2.1原料气的制取
合成氨的主要原料有天然气、重油、石脑油以及煤和焦炭等等。合成氨的原料在高温和水蒸气的相互作用下，生成一氧化碳和氢气为主体的合成气体，此生成过程是非常强烈的吸热过程。在我国，合成氨的主要制气方法是煤气化法，所谓煤气化法就是指用蒸气、氧气以及其他气化剂对煤进行高温加工，使煤转化成一氧化碳以及氢气等可燃的气体。对于气态烃类，工业上通常会使用二段蒸气转化法进行制取合成气。以重油为原料进行重油部分的氧化法，并利用氧气进行不完全的燃烧，使烃类能在高温下裂解，然后与燃烧所产生的水蒸气，同二氧化碳在高温下与甲烷进行一定的转化反应，从而获得一氧化碳和氢气的合成气体。
2.2原料气净化
无论任何方法制得的粗原料气，除含氢和氮外，还含有硫化氢、有机硫、一氧化碳以及二氧化碳和少量氧等。这些物质对氨合成催化剂有毒害，必须进行脱除。
2.2.1原料气脱硫
在天然气的蒸气转化流程中，脱硫应置于管式炉之前，以此来保护蒸气转化催化剂额活性。而在间歇式的煤气炉制气流程中，脱硫置于变换之前，以此来保护变化催化剂的活性。而在重油部分的氧化生产的流程中，脱二氧化碳和脱硫是在同一甲醇洗涤系统中进行的。对于原料气的脱硫的方法非常多，其中包括湿法脱硫和干法脱硫。湿法脱硫方法比较多，按吸收过程特点可分为化学吸收法和物理吸收法。干法脱硫一般有活性炭法、有机硫化氢转化法和氧化锌法等。
2.2.2一氧化碳变换
在粗原料气中，含一氧化碳的量相对比较多。一般情况下，需要通过一氧化碳的变化反应，将其转化成比较容易消除的二氧化碳，以及氨合成所需的氢，其反应式如下：CO+H2O(g)→CO2+H2
由此可见，对一氧化碳的净化过程，既是对原料气的净化过程，也是对原料气的制取过程。而对于少量的一氧化碳可以用液氨洗涤法、低温变换连串甲烷化法或者是铜液洗涤发进行脱除。
2.2.3二氧化碳脱除
原料气经变换后含有大量的二氧化碳。这些二氧化碳进入合成工序以前必须脱除干净。同时，二氧化碳又是制造尿素、纯碱、碳酸氢铵的重要原料。因此，在合成氨的生产过程中，二氧化碳的脱除及其回收利用是脱碳工序的双重目的。工业上通常采用的脱除二氧化碳的方法为溶液吸收法。它分为两大类，一类是循环吸收过程，即吸收二氧化碳后在再生塔放出纯态的二氧化碳，以便为制造尿素提供原料。另一类则是将吸收二氧化碳与其他产品生产结合起来同时进行，例如碳铵、联碱和联尿的生产过程。
2.3原料气精炼
通过对二氧化碳脱除，以及对一氧化碳变换的原料气仍然存在少部分残留的二氧化碳、氧以及一氧化碳和水等杂质物。为防止这些杂质对合成催化剂的侵害，在将原料气送进合成塔前，必须要精练。对原料气的精练方法有甲烷化法、深冷液氮洗涤法以及铜氨液吸收法。
2.4氨的合成
对于氨的合成阶段，其主要的目的就是要将氮气和氢气合成氨，并提供液氨的产品。对于氨的合成工序基本是由三个部分组成，既是在高压以及高温和催化剂的共同作用下，氮气与氢气的混合气体在合成塔中合成氨。而经反应后的混合气体经过，冷却、回收以及冷凝分离出产品氨。对于补充的新鲜气体以及未反应的气体在升压后，重新返回合成塔，继续进行合成氨的反应，这整个系统就构成了一个循环系统。而氨合成工段是整个合成氨工艺流程的核心内容。并且，氨合成工段的生产状况能直接的影响着工厂成本的高低，是合成氨生产的高产阶段，以及耗能低的关键工段。
2.5氨的分离
在合成的塔内进行合成反应，由于受到了反应平衡的限制，只有较少一部分的氢气和氮气合成了氨，还有相当大一部分的氢气和氮气没有反应。所以，为了能使合成塔中未反应的氮气与氢气能充分的被利用，同时，为能获得纯净的氮产品，需要将氨从混合的气体中分离出来。对于氨的分离，主要有两种方法，一种是水吸收法，另外一种是冷凝分离法。我国当前比较大型的氨厂，都是采用冷凝的分离法进行分离氨，而冷凝法是通过氨冷的方法使混合气体中的气态氨冷凝成液态氨，最后经过分离器进行气液分离。
三、合成氨工艺流程的节能措施
合成氨的生产工业，其能耗非常大，生产过程中除消耗的原料：天然气、石油以及煤等一次性能源外，还会消耗大量的蒸气或是电能等二次能源。因此，当前合成氨工业非常重要的工作内容就是合理高效的利用能源，做好充分的节能技改工作。以下是一些节能的措施。
（1）添加合成排放气回收氢装置。此装置具有节省原料氢消耗，允许二段炉出口甲烷含量较高和降低惰性气含量的优点。
（2）提高表面冷却器效率。这是普遍使用的节能改造的措施。
（3）采用压降低净值高的径向合成塔代替陈旧的老合成塔。这一措施不但可以节省循环功和冷却功，还可以降低原料气消耗。
（4）设置一段燃烧炉空气预热器。
（5）脱碳过程的节能。例如采用两段再生、贫液再生和更换新的活化剂等。
（6）完善热回收系统和利用低位热。改造热回收系统可使更多的废热产生蒸汽，使原料气和空气进行蒸汽预饱和。设置氨吸收制冷装置可利用多余的低位能热量，以供合成氨冷凝所需冷量。
（7）在甲烷化前后采用选择性氧化和分子筛干燥工艺。这可有效提高合成气的利用率和改善氨合成工艺并降低能耗。
（8）提高氨合成的水冷氨量，减少氨冷系统热损失，降低铜液所需冷冻量，可以有效降低电能消耗。
四、结束语
氨是化学工业中重要的原料之一，其用途是非常广泛的，我国的合成氨技术发展非常迅速，但在合成氨生产工艺中能源的浪费量相当的大，所以，必须要对合成氨生产工艺过程进行节能处理，合理高效的利用能源，避免应浪费而造成的损失。
参考文献
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作者简介
龙伟，身份证号：51392219870819xxxx。