科研论文(合成氨工艺综述).pdfVIP

科研训练论文(文献综述)

（

题目：合成氨工艺综述

学生姓名：

学号：

学院：化工学院

班级：

二〇一四年三月

合成氨工艺综述

摘要：本文总结了全国合成氨的主要生产方法，从工艺选择、合成氨原料来源、原料及组成、

工艺流程，以及合成氨当今的技术结构进行了重点的分析介绍。

关键词：合成氨；工艺技术；原料；流程

合成氨是由氮和氢在高温高压下并在催化剂的作用下合成的，世

界上除少量从焦炉气中回收外，工业上绝大多数合成氨是由合成法制

得。生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重油、煤炭等等。其

合成的工艺技术也有多种，其中以天然气蒸汽转化法和水煤浆气化法

制取合成气最为常见。

一合成氨原料及组成

（一）气态烃原料

合成氨的气态原料主要包括天然气、油田气、炼厂气和焦炉气等

等，其中天然气的主要组份为：90%以上的甲烷和少量氮气、氢气。

焦炉气的主要成分是：50%多的氢气和25%的甲烷，还有一些其他碳

氢化合物。炼厂干气的主要成分是：气体碳氢化合物为主，以及氮气

和氧气，还有一氧化碳和二氧化氮。

（二）液态烃原料

合成氨的液态烃原料有：重油、渣油。其不同厂的渣油成分有些

细微的差别，但其主要成分碳含量86%以上，氢含量基本在11%以上

还有一些别的物质。

（三）固态原料

固态原料主要是煤，有有烟煤、无烟煤、褐煤等等。物质不同其

燃烧值也不同，无烟煤热值最高，烟煤其次。这也就说明无烟煤的碳

含量最高，为89%-98%。

1

二合成氨工艺技术

（一）以天然气为原料制造合成氨工艺技术

以天然气为原料制造合成氨的生产过程采用的是蒸汽转化法

和加氧催化法，其中以蒸汽转化法为主。主要流程是天然气和蒸

汽在一段转化炉中在催化剂的作用下将天然气中的烷烃转化为以

氢气和一氧化碳为主的合成气。合成气在经过二段转化炉，同时

在加入空气，这样一方面使得残余的甲烷进一步燃烧，另一方面

配入合成氨所需要的氮气，使得原料气中的氢氮比达到3:1；从二

段转化炉出来的转化气中含有一定的一氧化碳，在经过变换工段

把一氧化碳变化成二氧化碳，由于二氧化碳对合成氨是无用且有

害的气体，会使得合成氨的催化剂中毒，所以必须进行脱除，分

别进入低温甲醇洗和液氮洗；脱碳后的气体经过压缩机送往合成

塔进行氨的合成。

在世界上合成氨的生产工艺主要有凯洛格传统工艺、凯洛格

节能工艺、凯洛格KAAP工艺、托普索工艺、ICIAMV工艺、布

朗工艺等。其生产工序大都相同，主要的区别在于所选择的设备

结构、净化方法、氨合成压力等等。他们的程序大都是5步骤：

天然气的压缩与脱硫、转化、变换、气体净化、合成。

（二）以渣油为原料制造合成氨工艺技术

渣油为原料的工艺流程主要有两种，德士古渣油制氨和壳牌渣油工

艺。

1.德士古的工艺流程：将渣油加压至9.8兆帕和高压蒸汽混合，在和

2

氧气一起气化生成一氧化碳，氢气等。含有一氧化碳的气体经过炭黑

洗涤塔之后进入变换炉，把一氧化碳的含量降至2.5%，然后变换后

的气体冷却后进行低温甲醇洗，主要是脱除合成气中的酸性气体及别

的杂质。然后进入液氮洗工段除合成气中的少量一氧化碳、甲烷、氩

气等少量杂质。最后出来的气体经过压缩送入氨合成塔进行合成。由

于氨合成塔出来的气体氨，经过闪蒸后加压冷却使其变成液态便于储

存。

2.壳牌渣油工艺流程：经输油泵送来的2.3兆帕渣油，由高压渣油泵

加压至6.9兆帕送往油气化炉顶部烧嘴。由空分来的液氧经过气化成

气态氧气，在与高压蒸汽混合送入气化炉，在炉内反应生成水煤气。

从气化炉下部出来直接进入废热锅炉内五组盘管，管外为锅炉给水副

产