氨气的工业制法

氨气的工业制法

氨气工业制法
　　空气中的氮气加氢
　　工艺特点：高压催化
　　工艺流程有很多方案,世界各国采用的也不尽相同.目前世界上比较先进的有布朗三塔三废锅氨合成圈、伍德两塔两废锅氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡萨里轴径向氨合成工艺.
　　合成与冷冻工段的有效能损耗占全装置的15%左右.流体流动、压缩、传热、冷冻、化学反应等诸方面的有效能损耗相当.降低这些能耗的关键在于催化剂,如能找到一种低温高活性催化剂,则操作压力就可降低,压缩功和循环功也可降低.氨合成反应是放热反应,合理回收能量是降低能耗的一个方面,适当增大一些反应设备和通气截面,就可降低传热、流动和化学反应的不可逆损耗.减少弛放气,降低新鲜气的单耗是降低能耗的重要方面.
　　随着大型化的发展,氨合成圈已成为降低合成氨能耗的主要单元之一.近代大型氨合成装置的代表设计有三种：
　　1）布朗的三塔三废锅氨合成圈
　　布朗三塔三废锅氨合成圈由3个合成塔和3个废锅组成.塔内有催化剂筐,气体由外壳与筐体的间隙从底部向上流过,再由上向下轴向流过催化剂床.三塔催化剂装填量比二塔多,最终出口氨含量可以从16.5%提高到21%以上,减少了循环气量,节省了循环压缩功.合成塔控制系统非常简单,各塔设有旁路用阀门调节气体入塔温度.由于氨合成反应平衡的限制,决定了催化剂温度,不需要调节催化剂床层反应温度.
　　2）伍德两塔三床两废锅氨合成圈
　　伍德两塔三床两废锅氨合成圈采用两个较小的合成塔,3个催化剂床,两塔塔后各连一个废锅.这种结构使反应温度分布十分接近最优的反应温度,气体的循环量和压降小,投资和能耗节省,副产高压蒸汽多.
　　3）托普索两塔三床两废锅氨合成圈
　　托普索S-250系统采用无下部换热的S-200合成塔和S-50合成塔组成.还包括：（1）废锅和锅炉给水换热器回收废热；（2）合成塔进出气换热器,水冷器,氨冷器和冷交换器,氨分离器及新鲜气氨冷器等.合成塔为径向流动催化剂床,采用1.5mm～3mm小催化剂,压降为0.3MPa.由S-200型塔出来的合成气,经废热锅炉回收热量,并保证入S-50型塔的合适温度,以提高单程合成率.
　　此外还有：
　　生产方法： 生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等.
　　①天然气制氨.天然气先经脱硫,然后通过二次转化,再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序,得到的氮氢混合气,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%～0.3%（体积）,经甲烷化作用除去后,制得氢氮摩尔比为3的纯净气,经压缩机压缩而进入氨合成回路,制得产品氨.以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似.
　　②重质油制氨.重质油包括各种深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料气,生产过程比天然气蒸气转化法简单,但需要有空气分离装置.空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外,液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂.
　　③煤（焦炭）制氨.随着石油化工和天然气化工的发展,以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用.
　　用途 氨主要用于制造氮肥和复合肥料,氨作为工业原料和氨化饲料,用量约占世界产量的12%.硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料.液氨常用作制冷剂.
　　贮运 商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地.此外,为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡,防止因短期事故而停产,需设置液氨库.液氨库根据容量大小不同,有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型.液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运.