1、合成氨生產(chǎn)工藝流程、內(nèi)容、氨合成基本理論1、氨合成動(dòng)力學(xué)(反應(yīng)機(jī)理) 2、氨合成操作條件的選擇(溫度、壓力、催化劑)氨合成工藝流程、阿摩尼亞的合成工藝在適宜的溫度、壓力和催化劑存在的條件下純化并從混合氣體中冷凝分離生成的氣體氨，得到產(chǎn)品液氨。 第一節(jié)氨合成的基本理論是，氨合成反應(yīng)的特征3H2 N2=2NH3 Q (1)是可逆反應(yīng)。 也就是說(shuō)，氫瓦斯氣體和氮瓦斯氣體反應(yīng)生成阿摩尼亞后，在云同步，阿摩尼亞也分解為氫瓦斯氣體和氮瓦斯氣體。 (2)為發(fā)熱反應(yīng)。 生成阿摩尼亞后向云同步放出熱量，反應(yīng)熱與溫度、壓力有關(guān)。 (3)是體積縮小的反應(yīng)。 (4)快速進(jìn)行反應(yīng)需要催化劑。 二、氨合成反應(yīng)的化學(xué)平衡、

2、1 .平衡常數(shù)：降溫、平衡常數(shù)增大2 .平衡阿摩尼亞含量反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)混合瓦斯氣體中阿摩尼亞的含量、平衡阿摩尼亞含量或氨的平衡收率。 提高平衡阿摩尼亞含量的措施是降低溫度，提高壓力，保持氫氮比在3:1。 三、氨合成動(dòng)力學(xué)，一、反應(yīng)機(jī)理是催化的作用，氫和氮生成阿摩尼亞的反應(yīng)是一多相瓦斯氣體催化反應(yīng)。 (1)瓦斯氣體反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑外表面，(1)瓦斯氣體反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑的外表面，(2)瓦斯氣體反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑的外表面，(3)瓦斯氣體反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑的外表面，(2)反應(yīng)物從催化劑外表面擴(kuò)散到毛孔內(nèi)表面，(3)瓦斯氣體被活性吸附(通常(4)吸附狀態(tài)的瓦斯氣體在催化劑表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成生成物

3、(5)生成物從催化劑表面脫離(6)脫離后的生成物從催化劑毛孔向外面擴(kuò)散(7)生成物從催化劑外面向氣相主流擴(kuò)散。 以上7個(gè)步驟中，(1)、(7)是外擴(kuò)散過(guò)程，(2)、(6)是內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程，(3)、(4)和(5)統(tǒng)稱為化學(xué)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。四氨合成操作條件的選擇、氨合成生產(chǎn)工藝條件必須滿足產(chǎn)量高、消費(fèi)定額低、工藝流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠等要求。 決定生產(chǎn)條件的最重要因素有壓力、溫度、空間速度、瓦斯氣體組成、催化劑等。 (1)、壓力、一定的空速，合成壓力越高，出口阿摩尼亞濃度越高，阿摩尼亞純(合成塔出入口阿摩尼亞含量的差)越高，合成塔的生產(chǎn)能力也越大。 氨合成系統(tǒng)的能源消費(fèi)主要包括原料氣體壓強(qiáng)

4、縮功、循環(huán)氣體壓強(qiáng)縮功、阿摩尼亞分離制冷功。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，操作壓力為2035MPa，總能量消耗相對(duì)較低。 (二)、溫度將某催化劑在一定生產(chǎn)條件下具有最高阿摩尼亞生成率的溫度稱為最佳溫度。 最適溫度通過(guò)空間速度、壓力等生產(chǎn)實(shí)踐得到的氨合成操作溫度也控制在470520度比較合適。 三、當(dāng)空間速度操作壓力、溫度和進(jìn)氣瓦斯氣體組成恒定時(shí)，空速增加，阿摩尼亞凈收益降低。 由于阿摩尼亞凈下降程度小于空間速度的增大倍數(shù)，因此空間速度增加時(shí)氨合成生產(chǎn)強(qiáng)度提高，阿摩尼亞產(chǎn)量增加。 (3)催化劑多為鐵元素、白金、錳、鎢、鈾等可作為氨合成催化劑使用的物質(zhì)。 但是，以鐵元素為主體的催化劑由于原料廣泛、廉價(jià)，因此在低

5、溫下具有良好的活性抗毒能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。 1、為了在短時(shí)間內(nèi)投入產(chǎn)出催化劑的預(yù)還原合成氨系統(tǒng)，在合成塔外預(yù)先還原鐵元素催化劑，即進(jìn)行催化劑的預(yù)還原。 2催化劑鈍化還原后的活性鐵元素與空氣接觸時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，釋放出的熱量會(huì)使催化劑的燒結(jié)失活。 鈍化方法是將壓力降低到0.51MPa，溫度降低到5080度，用氮瓦斯氣體置換系統(tǒng)后，逐漸導(dǎo)入空氣使氮瓦斯氣體中的氧含量達(dá)到0.20.5%，催化劑中毒和老化，1催化劑中毒進(jìn)入合成塔新鮮空氣中進(jìn)行了凈化，但仍含有微量有毒瓦斯氣體，催化劑逐漸老化2催化劑老化催化劑長(zhǎng)期使用后，活性逐漸下降，生產(chǎn)能力逐漸下降的現(xiàn)象稱為催化劑老化。 催化劑中毒

6、和老化幾乎都是免不得，但選擇耐熱性能好的催化劑，可改善瓦斯氣體質(zhì)量和穩(wěn)定操作，大幅度延長(zhǎng)催化劑壽命。 第四節(jié)，氨合成工藝流程，一、氨合成基本工藝步驟(一)瓦斯氣體壓縮和驅(qū)油(二)瓦斯氣體預(yù)熱和合成(三)阿摩尼亞分離合成塔出口瓦斯氣體阿摩尼亞含量一般為1020%，并分離氨。 1 .水吸收法2 .凝結(jié)該方法是將合成瓦斯氣體降溫，使其瓦斯氣體阿摩尼亞凝結(jié)形成液體阿摩尼亞后，用阿摩尼亞分離器從非凝結(jié)瓦斯氣體中分離出來(lái)。 目前主要采用蒸發(fā)制冷法分離循環(huán)瓦斯氣體中的阿摩尼亞。 在阿摩尼亞凝結(jié)的過(guò)程中，一部分氫氮瓦斯氣體和惰性瓦斯氣體溶解于液體阿摩尼亞，當(dāng)液體阿摩尼亞處于“儲(chǔ)藏罐瓦斯氣體”時(shí)。 (1)、瓦斯

7、氣體循環(huán)、氫氣混合氣體通過(guò)阿摩尼亞合成塔后，略微合成為阿摩尼亞。 分離阿摩尼亞后，剩馀的氫氮瓦斯氣體為了降低惰性瓦斯氣體含量，除去了少量的空氣，大部分與新鮮的原料瓦斯氣體匯合后返回合成塔進(jìn)行阿摩尼亞合成，構(gòu)成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。 (二)、排除惰性瓦斯氣體、氨合成循環(huán)系統(tǒng)的惰性瓦斯氣體由三條途徑提出：1.一部分從系統(tǒng)中泄漏；2 .一部分溶解在液體阿摩尼亞中帶走；3 .大部分采用放空的方法，即斷斷續(xù)續(xù)或連續(xù)地從系統(tǒng)中排出。 放空的位置必須在阿摩尼亞大部分分離后，新鮮空氣進(jìn)入之前。 (3)、反應(yīng)前的回收利用、反應(yīng)熱的回收利用方法主要有以下幾種1 .預(yù)熱反應(yīng)前的前氫氮混合氣。 在塔內(nèi)設(shè)置熱交換設(shè)備，為了使反應(yīng)前的氫氮混合氣體達(dá)到催化劑的活性溫度，用反應(yīng)的高溫瓦斯氣體進(jìn)行預(yù)熱。 2 .預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣體和副生成蒸汽塔內(nèi)同時(shí)設(shè)置熱交換設(shè)備預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣體和佘熱副生成蒸汽。 3 .預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣體和預(yù)熱高壓鍋爐給水反應(yīng)后的高溫瓦斯氣體首先用塔內(nèi)的熱交換設(shè)備預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣體，然后用塔外熱交換設(shè)備預(yù)熱高壓鍋爐給水。 二、由于壓縮機(jī)型式、操作壓力、阿摩尼亞分離冷凝段數(shù)、熱能回