合成氨工艺流程的系统分析与节能措施

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合成氨工艺流程的系统分析与节能措施合成氨的原料是煤、 天然气、 重油、 石脑油和焦碳等。 无论何种
原料均可用CmHn来表示。 这些原料在高温下与水蒸气作用生成以氢
和-氧化碳为主体的合成气。 此过程是强烈吸热过程。 煤气化法是我
国合成氨的主要制气方法。 煤气化法是指用蒸汽、 氧和其他气化剂对
煤进行高温加工， 使煤转化为氢及-氧化碳等可燃性气体。 对于气态
烃类， 工业上普遍采用二段蒸汽转化法制认成气。 重油部分氧化法
是以重油为原料， 利用氧气进行不完全燃烧， 使烃类在高温下裂解与
燃烧产生的水蒸气与二氧化碳在高温下与甲烷进行转化反应， 从而获
得以氢气和-氧化碳为主体的合成气[1]
。
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、 -氧化碳、 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。
（1） 原料气脱硫
在天然气蒸汽转化流程中， 脱硫置于管式炉之前， 以保护蒸汽
转化催化剂的活性。在间歇式煤气炉制气流程中， 脱硫置于变换之
前， 以保护变换催化剂的活性。 在重油部分氧化生产的流程中， 脱硫
与脱二氧化碳在同-甲醇洗涤系统中进行。 原料气脱硫的方法很多，
包括干法脱硫和湿法脱硫。 干法脱硫-般有活性炭法、 有机硫化氢转
化法和氧化锌法等。 湿法脱硫方法很多， 按吸收过程特点可分为化学
吸收法和物理吸收法。
（2）-氧化碳变换
粗原料气-般含有大量的-氧化碳。 通常， 需先经过-氧化碳变
换反应， 使其转化为易于清除的二氧化碳和氨合成所需要的氢， 反应
如下：
COH2
O(g)→CO2
H2
因此， -氧化碳的净化过程既是原料气的净化过程， 又是原料
气制取的继续。 最后， 少量-氧化碳可通过铜液洗涤法、 液氨洗涤法
或者低温变换连串甲烷化法加以脱除[2]
。以 煤 为原 料 的 中小 合成 氨
厂 ， -氧化碳变换工序耗用大量外供蒸汽， 是工厂的主要能耗工序之
-。 因此， 降低-氧化碳的能耗是中小型氨厂节能工作的重点。
（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