合成氨

合成氨（通用8篇）

1.合成氨 篇一

运用循环经济的思想 建设合成氨装置

营口三征有机化工股份有限公司

王国华

序 言

当前，全国各地都在大力开展循环经济、清洁生产活动。清洁生产是一种全新的发展战略，它借助于各种相关理论和技术，在产品的整个生命周期的各个环节采取“预防措施”，将生产技术、生产过程、经营管理及产品等方面与物流、能量、信息等要素有机结合起来，并优化运行方式，从而实现最小化的环境影响、最少的资源能源使用、最佳的管理模式以及最优化的经济增长水平。更重要的是，环境是经济的载体，良好的环境可以更好地支撑经济的发展，并为社会经济活动提供所必需的资源和能源，从而实现经济的可持续发展。

对于企业来说，实行清洁生产不仅减少末端处理设施的建设投资，减少日常运转费用，而且是提高企业市场竞争力的最佳途径。因此，积极开展清洁生产对于企业的经济发展有着十分重要的意义。

一、企业概况

营口三征有机化工股份有限公司始建于1988年，经过18年的不懈努力，已发展成为集精细化工、农用化工、盐化工于一体的综合性化工企业。公司主导产品三聚氯氰年生产能力4万吨，居世界第二、亚洲第一。三聚氯氰国内市场占有率70%，覆盖面95%以上；出口量占全国的90%以上，远销世界30个国家和地区。

为三聚氯氰生产配套，公司拥有12万吨/年 30%液体氰化钠和6万吨/年氯碱生产能力。

二、方案的提出

营口三征有机化工股份有限公司氰化钠车间和氯碱车间尾气中含有大量氢气、氮气及少量的氨，一直直排空中。在2004年开展的首轮清洁生产活动中，曾提出对这些尾气进行回收利用。该方案经层层筛选最终入围，与一车间技术改造提案一起，列为两个正式高费方案。后一方案得以实施，取得良好效果。而合成氨方案由于时间、经费等原因，被列入待行方案，在2005年实施。

三、方案的可行性㈠、原料气现状1.氯碱尾气副产物---氢气

三征公司现氯碱生产能力6万吨/年，副产氢气

氢气纯度：≥99%

自用后剩余量：1352.5吨/年（1515万Nm3/年）。

2.NaCN尾气（轻油裂解混和气）

公司现有氰化钠生产能力12万吨/年，尾气组分如下：

H2---65%(v%)

N2---25%(v%)

NH3及其它 10%

尾气量：H2: 2344吨/年（2625万Nm3/年）

N2: 12560吨/年（1000万Nm3/年）

NH3：187万Nm3/年

㈡、原材料需求现状

三征公司生产氰化钠是以氨和轻油为原料，12万吨30%液体氰化钠，氨的年消耗量20520吨。

㈢、尾气回收方案

拟建一套2万吨/年合成氨（后半部）装置，以现有氢气及氮气为原料，补充不足部分的氮气，生产合成氨，供本公司氰化钠生产自用。1.技术分析

生产20000吨合成氨，需要

399.99%氢气约4100 万Nm3，99.9%氮气1360 万Nm（折合空气2700

万Nm3）。

我公司现有原料资源氢 4140万Nm3/年，氮1000万Nm3/年。氢气量够用且有余，氮尚有约360万Nm3/年的缺口，可通过制氮装

置补充。合成氨生产技术在我国是成熟技术，没有风险。

本项目只是采用合成氨的后半部生产工艺，即从原料精制到压缩、合成。工艺流程短，主要原材料不用外购。工艺流程框图

气源部分、气体净化、制氮、合成工艺流程框图见附图。⑴气源部分

⑵气体净化部分

⑶制氮部分

⑷合成部分

在原料精制工序，氯碱副产的氢气纯度高，只需脱水即可；氰化钠尾气成分比较复杂，采用变压吸附脱除其中的有害气体（主要是C5、C6、O2、NH3等对氨合成催化剂有害的成分）。

脱除杂质后的气体送压缩工序。

脱除的气体返回氰化钠生产装置供生产循环使用。

合成氨生产有余热产生，设置废热锅炉副产蒸汽，可供氯碱化盐或在同一厂区的三聚氯氰生产用，减少现在锅炉的使用负荷，减少现有锅炉的燃煤耗量。

合成氨产生的驰放气可送锅炉燃烧，节省燃煤消耗量。2.市场分析

公司生产氰化钠需要消耗氨20520吨/年，现在全部外购。本项目生产20000吨/年氨可全部供公司自用，不存在销售问题。3.经济分析

年产20000吨合成氨项目总投资预计3000万元。生产成本约1200元/吨合成氨（包括折旧）。现公司外购合成氨到货价2600元/吨，每年可节省2400万元以上，投资偿还期小于1.2年。4.环境效益分析

利用暂时无用、排放到空中的气体资源，生产出自用的原材料，既节省资源，收到明显经济效益，又减少废弃物排放量，是典型的循环经济清洁生产项目，有较大的推广宣传价值。该合成氨生产工艺废气、固体废弃物（更换下的废合成催化剂）及废水（主要是气体脱水及锅炉排污）排放均可以达到排放标准，同时回收公司原有生产装置外排的尾气，减少了原有外排的尾气的排放污染及能源浪费。

公司现在外购液氨全部采用汽车槽车从250km以外的葫芦岛运来。自产合成氨后，直接用管道输送到储罐，消除了一个危险物运输泄漏隐患，减少了500万吨公里/年的运输耗能。

合成氨余热回收副产蒸汽，驰放气送锅炉燃烧，减少了原有燃煤锅炉的烟尘及废气排放量。

四、结 束 语

综合上述分析，营口三征有机化工股份有限公司利用现排放尾气中的氢气及氮气资源，配套现排放尾气的净化装置，并购置传统合成氨装置的后半程，生产合成氨，合成氨产品供自己生产用，是符合国家的清洁生产政策，贯彻国家可持续发展和推广循环经济政策的好

项目，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。

2.合成氨 篇二

一、教师应该是一个“双师型”的教师，才能胜任这门科的教学

教师一定要在合成氨生产系统进行过一定的生产实践，熟悉生产的设备、工艺流程、工艺条件。尤其是工艺条件的确定是合成氨工艺的难点，也是整个化工生产的难点，所有化工理论知识在这里交汇。温度、压力、浓度、流量、物料和热量的衡算等理论数据和实际生产要求的数据出现一定偏差，甚至出现脱节，造成教学的难点和学生的迷茫。所以如何把理论知识和生产知识结合起来进行对照、分析，就显得非常重要。

二、理清思路，抓住主线条

在课堂上要把氨的用途和氨的生产原理和生产过程进行简明扼要的讲解，让学生有一个初步的认识。

氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵、氯化铵及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的，同时氨还是生产纯碱的主要原料。

氨合成反应式如下：

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。工艺流程都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程及氨合成过程。

1. 原料气制备。

将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

2. 净化。

对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程及气体精制过程。

(1)一氧化碳变换过程。在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%—40%。合成氨需要的是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。

变换反应如下：

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

(2)脱硫脱碳过程。各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除。以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法 (Rectisol) 、聚乙二醇二甲醚法 (Selexol) 等。粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2和CO2外，还有少量的CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造纯碱、尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法 (Rectisol) 、聚乙二醇二甲醚法 (Selexol) 、碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法、MEA法。

(3)气体精制过程。经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于30ppm。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。

目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻 (<-100℃条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量 (体积分数) 一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物 (CO+CO2) 含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：

3. 氨合成。

将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%—20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：

三、在教学过程中找到合成氨过程的一些共同点

1. 脱硫、脱碳、气体精制的共同点。

(1)反应原理有共同点：大多都采用溶液吸收和再生两个过程。a.大都是采用碱性溶液吸收;b.吸收过程都是可逆反应;c.反应都放出热量;d.反应后气相介质体积减小;e.再生过程都是吸收的逆反应，都是吸热和体积增大的反应。

(2)使用的设备有共同点：a.都使用吸收塔和再生塔;b.吸收塔和再生塔都是钢板卷焊而成的;c.吸收塔必须承受吸收的高压力要求;d.吸收塔的直径小于再生塔。

(3)工艺条件有共同点：吸收过程采用低温、加压的方法，再生采用加热、减压的方法。

(4)工艺流程有共同点：为了节约能源和动力消耗吸收和再生过程采用互相换热的装置。

2. 氨的合成和一氧化碳的变换有共同点。

(1)反应过程都使用催化剂，开车前必须对催化剂进行升温还原，停车时都要对催化剂进行钝化(缓慢氧化)保护。

(2)都是可逆反应，反应不彻底，变换采用两段以上的反应，合成采用气体循环的方式。

(3)反应前要求进入塔内气体温度高，都在450℃以上，反应后都是放热反应，反应后温度超出操作温度要求，所以工艺上都采取反应前后的气体进行间壁换热，达到节约热能的目的。

(4)因为都是可逆放热反应，化学热力学要求提高温度，以达到快的反应速度，而化学动力学要求降低温度，以提高最终转化率。

(5)由于都使用催化剂，同时考虑化学热力学和动力学对温度的相反影响，因此都存在最适宜温度，操作要在最适宜温度附近才能达到高产和合格产品。

3.煤化工合成氨安全管理探析 篇三

摘要：煤化工行业属高危行业，安全文化建设具有保障职工安全生产和生活的现实意义和战略意义，是企业可持续发展的基石。本文对煤化工合成氨技术和安全管理进行了分析研究，可作为煤化工安全管理的参考。

关键词：化工安全 煤化工合成氨 生产 管理 分析

煤化工企业生产的产品和中间产品多数为危险化学品，危险化学品具有易燃、易爆、有毒有害、氧化和腐蚀等危险性，在危险化学品生产、储存、使用、经营和运输过程中极易对人(包括其他生物)、设备、环境造成伤害和侵害。所以一定要重视化工安全，本文对煤化工合成氨技术和安全管理进行分析研究。

1 煤化工合成氨工艺技术

氨的合成，首先必须制备合格的氢、氮原料气。氮气可直接取自空气或将空气液化分离而得；或使空气通过燃料层燃烧，将生成的CO和CO2除去而制得。氢气一般常用含有烃类的各种燃料，如焦炭、无烟煤、天然气、重油等为原料与水蒸气作用的方法来制取。合成氨的生成过程基本上可分为3个步骤：原料气的制备；原料气的净化；氨的合成。利用固体燃料(焦炭或煤)的燃烧将水蒸气分解，将空气中的氧与焦炭或煤反应而制得氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳等的气体混合物。气化过程中的主要反应有：

C+H2O(g)=CO+H2 ΔH=131.39kJ/mol

C+2H2O(g)=CO2+2H2ΔH=90.20kJ/mol

将净化后的氢、氮混合气经压缩后，在铁催化剂与高温条件下合成氨，反应式为3H2+2N2=2NH3尿素合成过程包括：在过量氨存在下，用氨和二氧化碳作初始原料合成尿素；由此生成的尿素合成液，在高压下，使用二氧化碳或氨作汽提剂，进行汽提，并且在比上述高压低的压力下，使得到的尿素合成液至少经一步分解和分离未转化物的操作，目的是为了分离过量氨和由氨基甲酸铵分解产生的氨和二氧化碳，该氨基甲酸铵没有从合成液中转化成尿素；以上生成的氨和二氧化碳气体混合物用溶剂吸水或冷凝；然后将所得到的溶液或冷凝液再循环用于尿素合成工序。

2 煤化工合成氨工艺技术的节能降耗

据了解，能耗费用支出占合成氨成本的90%以上，因此氮肥行业几十年来始终把节能降耗作为行业的一项主要任务，这不仅是氮肥企业的社会责任，更是企业降低成本、提高市场竞争力的关键。为推进氮肥行业的节能减排工作，氮肥协会紧密结合氮肥行业实际，全面总结推广了多项行之有效的节能减排技术，如改进型固定层煤气化技术、变压吸附脱碳技术、低压氨合成技术、JX全循环尿素工艺、高压圈改造技术、热电联产及能量梯级利用技术、溴化锂制冷用于低位能余热利用技术、蒸发式冷凝冷却技术等。正是这些先进技术的推广应用，使氮肥行业的能耗和环保水平有了明显提高。“十一五”期间，合成氨单位产品平均综合能耗下降了13.7%，氨氮排放量下降了29.3%，COD排放量下降了27.6%，排水量下降了25.3%。不过，由于原料、装备及管理水平差异较大，目前我国合成氨行业中，企业的单位产品综合能耗相差很大。可以说，能效领跑者制度的发布向企业明示了这一差距，也为行业节能降耗工作指明了努力的方向和途径。加快节能技术的开发研究，是我国氮肥工业节能降耗的重要举措。为此，氮肥协会建议开展几项重点项目的攻关：一是为高CO含量的气体变换开发以CO等温变换反应器为核心的高效、节能工艺技术；二是开发深冷脱氮净化技术，有效降低原料气中惰性气体含量，改善氨合成反应条件；三是开发适应高压力、高汽气比、宽温区的变换催化剂，延长催化剂的使用寿命；四是推进低温、高活性钌合成催化剂工业化推广应用进程，提高钌催化剂的回收率，进一步降低钌催化剂成本，为实现低压氨合成创造条件。

3 煤化工合成氨安全管理

制定详细的安全管理制度，主要领导亲自带队检查，组织安全环保科、生产科共同对全厂安全设施、装置设备、厂区治安、道路交通等方面的安全隐患进行彻底的排查，对渣油灌区、取水戽头等重点要害部位，加大监督巡检力度，保证了安全生产顺利进行。要求一线员工坚守岗位，严守制度和精心操作，这样生产系统才能运行稳定，生产交通安全无事故，大宗原材料供应及时有序，值班守卫严格到位，保证生产安全平稳运行，在安全管理方面，该公司一方面落实领导责任，确保发生突发事件时信息畅通、及时妥善处置；另一方面加强现场管理和隐患排查，成立督导检查组对危化品单位的重点部位、薄弱环节进行监督检查，重点排查事故隐患，及时消除可能引起安全生产事故的因素，确保设备、系统正常运行。

4 结束语

针对合成氨厂不同气化技术所存在的安全问题，采用化工安全生产风险评价方法进行分析研究，且得出了相应的安全对策。本文介绍了国内外合成氨生产用原料气制得所选用的各种煤气化技术，并对各种气化技术优缺点进行对比分析，提出了气化技术选择的原则和判断标准。然后针对气化生产过程中可能存在的有害元素或风险，采用化工安全风险评价方法进行评估检测。针对项目建设期间所存在的安全风险或隐患提前预防，发现问题及时整改，安全措施落实到位。

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4.布朗合成氨工艺操作 篇四

原料气以35℃，7.8barg进入界区。原料气先经过分离器和过滤器，然后进入原料气压缩机（C-4），原料气经过两端压缩、冷却和分离，最终出口压力为36.5barg。一部分原料气从压缩机的段间抽出作为燃气透平的燃料。脱碳系统来的高压闪蒸气与原料气在压缩机的一段入口混合。

原料气的脱硫分两步完成，先与合成回路来的少量循环氢混合加热到370℃，然后通过一个钴钼加氢反应器（V-5）将有机硫转化为H2S。原料气中所有的H2S在钴钼加氢反应器下游的氧化锌脱硫槽（V-6A/B）中脱除。

离开脱硫槽的原料气中硫含量的期待值小于0.2ppmv。

一段转化

脱硫后的原料气按水蒸汽与碳的比为2.7与蒸汽混合。原料与蒸气的混合气先用高温变换炉出口气预热到415℃，再在一段转化炉对流段进一步加热到550℃，然后进入一段转化炉的催化管，在镍催化剂的作用下，原料气与蒸汽反应生成氢气和碳氧化物。一段转化炉出口气的温度为695℃，压力为30barg，并含有大约30%（mol）未转化的甲烷（干基）。该出口气送至二段转化炉的顶部。

向二段炉提供空气的工艺空气压缩机由燃气透平驱动，538℃的燃气透平排出气用作一段转化炉的燃烧空气。离开一段炉辐射段的热烟道气用来将125barg蒸汽过热到520℃，并预热原料气、一段转化炉入口气、二段转化炉工艺空气和锅炉给水。

二段转化

压缩工艺空气在一段转化炉对流段预热后进入二段转化炉。在二段转化炉的上部，空气中的氧与一段转化炉出口气反应生成碳氧化物和水。

然后该气体混合物气向下通过镍转化催化剂床层。在此，上述氧化反应所放出的热量将更多的甲烷转化为氢和碳氧化物。二段转化炉出口气中甲烷含量约为1.66%（干基），出口气温度为869℃。

二段转化炉出口气在一台能同时产生125barg蒸汽的强制循环废热锅炉中冷却到388℃送往变换。

变换

冷却后的二段炉出口气通过两个并联的高温变换炉触媒床，在此一氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳和氢，大约有67%的一氧化碳被转化。高变炉出口气中一氧化碳的含量约为3.6%（干基）。该气体相继与一段炉入口气及锅炉给水换热，而被冷却到204℃。

然后该气再经过两个并联的低温变换炉触媒床层，在此，残余的大部分一氧化碳转化为二氧化碳。从而使低温变换炉出口气中，残余一氧化碳的含量降为0.38%（干基）。然后该低温变换炉出口气被送到CO2脱除系统。

二氧化碳脱除

低变炉出口气相继经过四个串联的热交换器，冷却到75℃。

工艺气中冷凝下来的水在分离罐V-8中除去并送到工艺冷凝液汽提塔。冷却后的工艺气以75℃进入CO2吸收塔（T-1/T-2），在此工艺气用MEDA溶液洗涤，MEDA溶液进入吸收塔的顶部，气体在第一吸收塔中用半贫液洗涤，大部分CO2被吸收，然后在第二吸收塔（T-2）中用再生后的冷的贫液洗涤，将离开第二吸收塔（T-2）气体中的CO2含量可降到800ppmv。

第一吸收塔（T-1）底出来的富液，先通过一个水力透平回收能量，回收的能量用来驱动一台半贫液循环泵。然后富液被进入吸收塔的原料气预热后进入第一解析塔（T-3）。在此大部分溶解的氢气闪蒸出来，从而可使在第二解析塔(T-4)中所回收的CO2纯度达到99.70%（体积）。闪蒸气在废液洗涤器（T-9）中被少量半贫液洗涤，冷的MDEA溶液返回第一解析塔，放空气返回到原料气压缩机的一段回收氢气。

MDEA 溶液在第二解吸塔（T-4）顶部减压到0.5barg被来自贫液汽提塔顶部的蒸汽汽提。

甲烷化

从CO2吸收塔顶部出来的气体，与甲烷化出口气换热而被预热到316℃（如需要也可在甲烷化炉的开工加热炉内用125barg饱和蒸汽加热），然后该气体进入甲烷化炉，甲烷化炉出口气中残余的碳氧化物低于10ppmv（干基）。

干燥

甲烷化炉出口气首先与甲烷化炉入口气换热，冷却到93℃，然后再用冷却水冷却到37℃，最后用氨冷到4.4℃，这是为了将工艺气中绝大部分的水冷凝下来，以备干燥的工艺气。

深冷净化

干燥器出口气在深冷净化器中与净化合成气及净化装置废气换热，冷却到-129℃然后流经一个透平膨胀机，以除去能量，从而产生深冷净化所需要的冷冻量。膨胀机出口气经过换热进一步冷却，并部分冷凝使其温度降至-175℃，然后进入净化器精馏塔。膨胀机放出的能量，随控制精馏塔底部液位的需要而变化。从精馏塔底部来的液体在精馏塔顶冷凝器壳侧减压使其部分汽化，这样就使精馏塔塔顶流出的物冷却，并使精馏塔产生回流。

精馏塔塔顶冷凝器顶部的净化合成气同净化器入口气换热，而被加热到2.2℃。氢氮比为3:1.净化后的合成气仅残留有0.2%的氩。

压缩

净化合成气在一个三段式压缩机内压缩。循环气在第三段最后一级叶轮前加入到合成气中，该混合气离开压缩机时的压力为151barg。混合气经预热后直接进入氨合成塔。

氨合成

从合成气压缩机来的原料气和循环气先在合成塔进/出口气换热器（E-40A/B）中与第三合成塔出口气换热，使温度从72℃预热到306℃，然后再在E-41中与第一合成塔出口气换热，使温度从306℃加热到380℃，第一合成塔入口气含有大约3.6%的氨。

第一合成塔出口气含有大约11.9%的氨，通过与第一合成塔入口气换热并在废热锅炉中产生125barg蒸汽，其温度冷却到380℃，从第二合成塔出口气中回收的热量产生125barg蒸汽，从第三合成塔出口气回收的热量产生125barg蒸汽并预热第一合成塔的入口气。第一合成塔和第二合成塔出口气中氨浓度分别为17%和21%，第三合成塔出口气进一步用冷却水、循环气和两极氨冷冷却到4.2℃。

在水冷器中，冷凝温度约为50℃时，氨开始冷凝。液氨产品在第一按分离器中回收，并在液氨减压罐中减压到约为36barg，再在液氨收集槽中进一步减压到14barg。第一氨分离器出来的循环气用来冷却合成塔出口气，然后返回到合成气压缩机循环段入口。

进入合成气压缩机的新鲜合成气中惰性气体总含量仅有约0.2%（mol），几乎全是氢气。

冷冻

合成塔出口其中的氨通过17℃和1.6℃两级氨冷，使气氨冷凝，从低位氨冷器出来的气氨进入冰机的第二段。出高位氨冷器的气氨进到冰机的中段，冰机也压缩甲烷化炉出口氨冷器的氨及界区外氨贮存罐闪蒸的气氨。气氨最终被压缩到14.5barg，该压缩后的气氨在用水冷却的氨冷却器冷凝后送到氨收集槽的热氨区。

在氨收集槽中，少量的不凝气通过一个填料段，用来自液氨减压罐4.2℃的液氨洗涤，然后这股不凝气用喷射器抽出并与合成回路的驰放气混合。氨收集槽中冷的液氨用作高位和低位氨冷器及甲烷化炉出口氨冷器的介质。

氨产品

5.合成氨生产企业安全培训 篇五

1.1合成氨生产采用的主要原料为煤，属可燃固体，这些物质在常温下不易引起燃烧，但如遇高温可能引起燃烧，在煤堆场，大量的煤堆积在一起，热量如无法及时散出，煤可能产生自燃，而引发火灾。

1.2 合成氨生产系统中存在大量的塔、槽、罐等静设备，由于其大部分承受高温高压，且压力和温度是经常变化的，同时参与工艺过程的介质绝大多数是易燃易爆、有腐蚀性和有毒的，因此如有操作失误、违章动火，或因密封装置失效、设备管道腐蚀，或因受设备、管道、阀门制造缺陷的影响等，将会引起泄漏，形成爆炸性混合物，造成爆炸事故。

1.3 合成氨生产系统中存在大量的换热器，有的换热工作条件要求在高温高压条件下进行，有的工作流体具有易燃易爆、有毒、腐蚀性的特点。如果换热器的设计不合理、制造缺陷、材料选择不当、腐蚀严重、违章作业、操作失误和维护管理不善，可能发生换热器发生燃烧爆炸、严重泄漏和管束失控等事故。

1.4 造气炉是合成氨生产系统的生成合成氨原料气的关键设备，由于半水煤气的主要成分有氢气、一氧化碳和少量的硫化氢、甲烷等，这些气体不仅极易燃烧、爆炸，有的还具有腐蚀性、毒性，而且造气炉在高温条件下运行，其操作条件恶劣、造气周期短，如果稍有不慎或违反操作规程等都有可能导致造气炉发生炉爆炸事故。

经分析，发生造气炉爆炸的主要原因如下：

（1）过氧操作致使造气炉爆炸。在半水煤气生产过程中，为防止后工序变换工段触煤活性降低或被烧坏和引起造气系统发生爆炸，氧含量要求控制在0.5%以下。如果半水煤气中氧含量增加，达到爆炸极限时，遇明火和其他激发能源，就会引起爆炸事故。

（2）空气、煤气倒流形成爆炸性混合物。主要表现在：

a、检修时，未采取盲板与系统切断措施，又未关闭下行阀，到气柜的煤气总管和气柜水封积水造成憋压，致使煤气冲破洗气塔水封，或盲板强度不够而被冲破，倒流到炉内引起爆炸。

b、水封放水后或洗气箱上水阀损坏，致使水封破坏，空气流入炉内，或洗气箱水封漏气，煤气倒流入炉内。

c、用煤烘炉时产生煤气、或炉内残存煤气、不慎空气进入炉内而爆炸。d、检修自动调节阀时，未开副线，蒸汽中断，致使煤气倒流。e、洗气塔溢流管被异物堵塞。f、炉盖不严，防爆板破裂。

g、因设备与管道腐蚀穿孔，致使煤气倒流。

h、检修时未关煤气阀门或关不严，在大量煤气存在下动火而爆炸。

（3）水蒸汽压力剧升，正致使造气炉水夹套憋压爆炸。水夹套内的水在炉内高温气体的辐射下，迅速汽化，水蒸汽压力升高，如果由于种种原因（如为提高造气炉生产负荷，有意关小水夹套进（水）、出口（水蒸汽）阀门，以提高煤气发生炉炉温和加速反应；交接班制度不严、操作失误等原因），使水夹套或汽包构成密闭系统，其温度和压力将越来越高，以至材料受不了高压而发生物理爆炸。（4）违章动火引起煤气发生炉爆炸。（5）设备缺陷、检修不良致使造气炉爆炸。

（6）燃料质量不佳、操作不当引起煤气发生炉炉口爆炸。主要原因有：

a、燃料的挥发份高，停车时炉面温度较低，致使挥发份集聚在炉的上部，或燃料温度过大，遇灼热的煤后产生水煤气。

b、炉内炭层中结块严重且有大块悬空现象，内部残存煤气未能排净。c、总蒸汽阀门、上吹蒸汽阀门漏气或未关闭，致使水煤气从炉口逸出。

d、灼热的灰渣或煤落入到积水的灰斗中产生水蒸汽，通过汽化而产生水煤气。e、加煤时，将炉内火苗压灭，致使馏出物和水煤气得不到完全燃烧。

（7）二次上吹结束、空气吹除开始时发生炉底爆炸。主要原因有：二次上吹时，上吹蒸汽阀未打开或开得太慢，致使炉底水蒸气未吹净；炉底灰斗内有大块料，二次上吹时吹不净；吹风阀漏气，使空气和下吹时的炉底煤气混合。

1.5 半水煤气中的H2，CO，CH4和H2S等都是易燃易爆的气体。在脱硫工段，常因设备或管道泄漏造成火灾、爆炸；也会因操作不慎、设备缺陷等原因，导致罗茨鼓风机抽负压，使得空气进入系统，与半水煤气混合，形成爆炸性混合气体，引起爆炸事故。在生产系统的设备和管道表面，由于H2S气体的作用，常会生成一层疏松的铁的硫化物(FeS与Fe2S)，该硫化物遇到空气中的氧，极易引起氧化反应，放出大量的热，很快使自身温度升高并达到其燃点而引起自燃。同时，在检修时，设备管道敞开后，也常会因其内部表面铁的硫化物和煤焦油与进入的空气迅速发生氧化反应而引起自燃着火的现象。

1.6 变换工段是在一定的温度和压力下进行的，既存在物理爆炸的危险性，又存在化学爆炸的危险性。在生产过程中，由于设备和管道在制造、检维修中本身存在缺陷或者气体的长期冲刷，设备、管道会因腐蚀等造成壁厚减薄、疲劳，进而产生裂纹等缺陷，如果不能及时发现，及时消除，极易因设备、管道因为承受不了正常工作压力而发生物理爆炸，其后果又可能引发次生火灾及化学爆炸。半水煤气转换为变换气后，气体中的H2含量显著增加，高温气体一旦泄漏出来，遇空气易形成爆炸性混合物，遇火或高热很容易引起火灾、爆炸事故；如果设备或生产系统形成负压，空气被吸入与煤气混合，形成爆炸性混合物，在高温、摩擦、静电等作用下，也会引起化学爆炸；如果生产系统半水煤气中氧含量超过工艺指标，会引起过氧爆炸，违章动火，违章检修，也会引起化学爆炸。

1.7 氮氢压缩机是合成氨生产的关键设备，压缩介质是易燃易爆气体，而且有高压条件下极易泄漏。容易引起燃烧爆炸事故。主要有：

（1）可燃性气体通过缸体连接处、吸排气阀门、设备和管道的法兰、焊口和密封等缺陷部位泄漏；压缩机零件部位疲劳断裂、高压气体冲出至厂房空间；空气进入压缩机系统，形成爆炸性混合物，此时，如果在操作、维护和检修过程中操作、维护不当或检修不合理，达到爆炸极限浓度的可燃性气体与空气的混合物一遇火源就会发生异常激烈燃烧，甚至引起爆炸事故。

（2）气缸润滑采用矿物润滑油，它是一种可燃物，当气体的温度剧升，超过润滑油的闪点后就会产生强烈的氧化，将有燃烧爆炸的危险，另外呈悬浮状存在的润滑油分子，在高温高压条件下，很容易与空气中的氧发生反应，特别是附着在排气阀、排气管道灼热金属壁面油膜上，其氧化就更为剧烈，生成酸、沥青及其他化合物，它们与气体中的粉尘、机械磨擦产生的金属微粒结合在一起，在气缸盖、活塞环槽、气阀、排气管道、缓冲罐、油水分离器和贮气罐中沉积下来形成积炭。积炭是一种易燃物，在高温过热、意外机械撞击、气流冲击、电器短路、外部火灾及静电火花等条件下都有可能引起积炭自燃，甚至爆炸。（3）在压缩机启动过程加，没有用惰性气体置换或置换不彻底就启动；因缺乏操作知识，没有打开压缩机出口阀、旁路阀引起超压；在操作过程中因压缩气体调节系统仪表失灵，引起气体压力过高等，都会引起燃烧爆炸事故。

（4）压缩机的机械事故，如活塞杆断裂、气缸开裂、气缸和气缸盖破裂、曲轴断裂、连杆断裂和变形、连杆螺栓断裂、活塞卡住与开裂、机身断裂、压缩机组振动等，可能酿成破坏性事故，有时会因机械事故而引发可燃性气体的二次爆炸。1.8 铜洗工段的压力及H2浓度很高。同时，高、低压连通部位多，容易发生高压串到低压部分，导致发生物理爆炸、化学爆炸和火灾危险。

1.9 合成工段属于高温、高压工段，且高压、低压并存，这决定了对生产合成氨的设备、管道必须有更高要求。如果因为材质本身的缺陷，制造质量不过关，维修质量不合格，外界压力超过设备、管道的承受压力，便会发生物理爆炸，同时也会引发化学爆炸。在高温高压下，H2对碳钢有着较强的渗透能力，形成氢腐蚀，使钢材脱碳而变脆(即氢脆)；N2也会对设备发生渗氮作用，从而减弱其机械性能；材料自身在高温高压下会发生持续的塑性变形，改变其金相组织，从而引起材料强度、延伸等机械性能下降，使材料产生拉伸、起泡、变裂和裂纹而破坏。氢脆、氮蚀、塑性变形的发生，也可引起爆炸事故的发生。

合成工段主要使用H2为原料，反应生成了氨。H2和NH3，是易燃易爆气体，而且其爆炸极限在高温高压下将扩大，一旦发生泄漏而与空气混合，极易发生爆炸。1.10 食品二氧化碳的冷冻介质为液氨，液氨如有泄漏，可能会形成氨和空气的爆炸性混合气体，遇明火或高热，引起爆炸事故。

1.11 甲醇为易燃液体，在甲醇精馏过程中，如果甲醇或甲醇蒸汽发生泄漏，就会与空气形成爆炸性混合物，遇明火或高热，就会引发爆炸事故。1.12 电气火灾事故的原因包括电气设备缺陷或导线过载、电气设备安装或使用不当等，如危险区域分级不准确，电气设备防爆性能不合格，电气设备发生短路、漏电或过负荷，从而造成温度升高至危险温度，引起设备本身或周围物体燃烧、爆炸。锅炉爆炸

在合成氨生产系统有废热锅炉，如因严重缺水、水质不良、设备缺陷等原因，均有可能引发锅炉爆炸。具体分析如下：（1）严重缺水事故

由于操作工误操作、水位计或自动给水装置失灵、排污阀关闭不严、止回阀故障等原因均可造成缺水事故，严重缺水事故可能导致受热面过热烧毁，降低受热面钢材的承受能力，金相发生劣化，炉管爆破，形成锅炉爆炸。（2）满水事故

由于操作工误操作、水位计或自动上水装置失灵会造成满水事故，蒸汽大量带水会降低蒸汽品质甚至发生水击，损坏管道，破坏用汽设备。

（3）水质不合格，锅炉水含盐量达到临界量，或超负荷运行，用气量突然加大，压力降低过快可造成汽水共沸，破坏水循环，恶化蒸汽品质，水击振动，影响用汽设备的安全运行。

（4）锅炉选用钢材或焊接质量低劣，水质不良严重腐蚀、结垢，水循环故障等还可造成炉体爆炸事故。

（5）运行压力超过锅炉最高允许工作压力，钢板(管)应力增大超过极限值，同时安全阀与超压连锁失灵也将造成超压爆炸。3 容器爆炸 各生产装置中存在大量高压设备、压力容器，这些设备、容器如果本身设计、安装存在缺陷；安全附件或安全防护装置存在缺陷或不齐全；在使用过程中如发生侵蚀、腐蚀、疲劳、蠕变等现象；未按规定由有资质的质检单位检验或办理安全准用证；人员误操作等原因，均有可能发生容器爆炸事故。4 中毒和窒息事故

4.1 在合成氨生产过程中，系统中存在的半水煤气、氨均为有毒物质，这些物质如大量泄漏，会造成大面积中毒事故。

4.2 甲醇生产过程中，甲醇也是有毒物质，当甲醇发生泄漏，其蒸汽或液体被人吸入或食入，会发生人员中毒事故。

4.3 二氧化碳属窒息性气体，食品二氧化碳生产过程中如发生二氧化碳泄漏会造*员窒息。5 灼烫

5.1 高温水蒸汽作为一种最常见的热载体的贯穿了整个生产系统，其泄漏可能会造*员的高温灼伤。

5.2 氨(包括氨气和液氨)存在于合成以后的系统中,其经压缩冷凝后成为液氨，是生产中的一种重要的中间产品和制冷剂，常压下，-33.3℃时液氨就会挥发为气氨，挥发的同时吸收大量的热，因此，液氨触及人体，会造成皮肤严重冻伤。液氨系统压力一般都在1.6MPa～2.0MPa之间，一旦泄漏，有可能造成严重危害。6 起重伤害

厂内有多台吊车、电动葫芦，在起重作业（包括安装、使用、维修）过程中有可能发生挤压、坠落、（吊具、吊物）物体打击和触电等人员伤害事故。7 高处坠落

该厂生产厂房多为多层厂房，在二层以上的楼层或操作平台距离地面或楼面大于2米处作业，若防护栏杆设置不规范、防护栏杆腐蚀损坏和其他防护措施不到位等原因，均有可能造成高处坠落事故。8 机械伤害

各种机械设备的运转部位，如果没有设置防护罩等防护措施，人体触及运转部位，可能造成机械伤害事故。9 触电

各带电设备若因防护措施不到位（如触电保护、漏电保护、短路保护、过载保护、绝缘、电气隔离、屏护、电气安全距离等方面不可靠），均有可能造*员触电。10 车辆撞击

厂内行走的车辆，若厂内设施防护不当，易造成车辆撞冲厂内设施，另一方面也易对人员造成碰撞伤害。11 噪声危害

在生产过程中使用各类生产设备（如各类压缩机（特别是合成氨生产系统的高压机、循环机等）、泵、鼓风机、起重机、破碎机、各类物料运输机等）在运行过程都会产生不同程度的噪声，如果降噪设施缺乏或效果不好，作业人员防噪保护措施不到位，存在的噪声对接触噪声作业人员的听力脑神经等身体系统造成危害。粉尘危害

6.合成氨国内外综述 篇六

1、国内研究概况和发展趋势

我国的氮肥工业自20世纪50年代以来，不断发展壮大，目前合成氨产量已跃居世界第一位，现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨的技术，形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。我国合成氨在与国际接轨后，具备与国际合成氨产品竞争的能力，今后发展重点是调整原料和产品结构，其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期，改善经济性”的基本目标，进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发，进一步改善经济性。（1）国内天然气蒸汽转化工艺

国内就天然气蒸汽转化制氨工艺而言，其发展主要是以节能、降耗、扩产、缩小装置尺寸、降低投资费用以及延长运转周期等为目标进行工艺改进。例如：将传统流程转化炉的热效率从原有的85%提高到90%～92%，烟气排出温度降至120～125 ℃，增加燃烧空气预热器等；提高一段炉操作压力，由原来的2.8MPa提高到4.0～4.8MPa；转化炉管采用新型材料25Cr235Ni2Nb2Ti，使管壁厚度降低，并使管壁中因温度梯度造成的热应力降低至接近内部压力的水平；增加二段炉燃烧空气量，提高燃烧空气温度至610～630 ℃，采用性能更好的二段燃烧器。而在转化催化剂方面，主要是围绕不同原料和不同工艺开发新型转化催化剂，并且还要保证开发的新催化剂在适合于不同原料和工艺的前提下，提高催化剂的活性、抗压强度、抗碳性和抗毒性等。（2）国内天然气脱硫工艺

在我国，天然气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也很多。大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。

干法脱硫技术最早应用于煤气脱硫。之后，随着脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。干法脱硫既可以脱除无机硫，又可以脱除有机硫，而且能脱至极精细的程度，但脱硫剂再生较困难，需周期性生产，设备庞大，不宜用于含硫较高的原料气。

湿法脱硫可以处理含硫量高的原料气，脱硫剂是便于输送的液体物料，可以再生，且可以回收有价值的元素硫，从而构成一个连续脱硫循环系统。现在工艺上应用较多的湿法脱硫有氨水催化法、改良蒽醌二磺酸法（A.D.A法）及有机胺法。其中改良蒽醌二磺酸法的脱除效率高，应用更为广泛。改良ADA法相比以前合成氨生产中采用毒性很大的三氧化二砷脱硫，它彻底的消除了砷的危害。（3）国内CO变换工艺

CO变换在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。从我国目前的情况看，新建工厂或是改建的工厂基本都采用加压变换。随着新型耐硫催化剂的开发成功，二十世纪八十年代中期开发了中变串低变工艺；为了利用低变的低温高活性，九十年代初期开发了全低变工艺；为了克服全低变工艺不能长期稳定运行的缺点，九十年代中期又开发了中-低-低工艺。其后的十年间是全低变工艺和中-低-低工艺推广和完善的过程。目前，我国变换工艺主要采用中变串低变的工艺流程。

2、国外研究概况和发展趋势

由于世界石油价格的飞涨和深加工技术的进步，国外以天然气、重油、煤作为合成氨原料结构，并以天然气为主体的格局有了很大的变化。基于装置经济性考虑，轻油和重油型合成氨装置已经不具备市场竞争能力，绝大多数装置目前已经停车或进行以结构调整为核心内容的技术改造。其结构调整包括原料结构、品质构调整。由于煤的储量约为天然气与石油储量总和的10倍，以煤为原料制氨等煤化工及其相关技术的开发再度成为世界技术开发的热点，煤有可能在未来的合成氨装置原料份额中再次占举足轻重的地位，形成与天然气共为原料主体的格局。

（1）国外天然气蒸汽转化工艺

在北美、东欧及俄罗斯、中东和东南亚以及一些西欧国家均采用天然气为原料，经蒸汽转化制取氨合成气。由于近年国外天然气资源日益高硫化和重质化，工艺上采取节能型流程，因而要求催化剂具有良好的抗碳性能，更低的阻力，并能在低水碳比下运行。例如：改进催化剂活性组分，日本开发了钌系贵金属催化剂；改进催化剂助剂，为了使催化剂在较高温度下具有稳定的活性,提高其抗毒性能和还原性能，抑制析炭反应，在催化剂中常常添加一些耐热氧化物为助催化剂，如K2O、CaO、MgO及稀土氧化物。国外通常在催化剂中加入碱性氧化物K、Na等来降低析炭的可能性。（2）国外天然气脱硫工艺

国外脱硫工艺将向着分子筛法、膜分离法、生化法脱硫等方向发展。膜吸收技术的传质包括吸收、解析以及在膜孔内的络合化和溶解层的形成等渗透分子在两相或多相间的分配过程。由于膜的作用，天然气中硫的渗入到管腔外部，并被通过膜分离器壳程的吸收液吸收。吸收液体流出膜分离器，经过换热器加热，通过滑片泵将吸收液抽入膜再生器中，吸收液中的硫渗入膜管腔,被真空泵抽出，进入尾气罐。再生后的吸收液体流出再生器,通过过滤器净化，进行另一循环,从而完成天然气的脱硫过程。膜吸收法脱除酸性气体可降低能耗，减少投资，简化操作。（3）国外CO变换工艺

国外CO变换向着取消热水塔的填料、变换兼有机硫转化工艺等方向发展。取消热水塔的填料，可以节省大量的填料投资；热量回收不低于填料式；由于无填料，克服了塔盘、填料等易堵塞的缺点，使操作维护得非常简便；气体流动阻力大幅度减少，设备能力也就大幅度增加。变换工段以后，仍然含有少量的有机硫这对后续工段中的催化剂造成危害，缩短其使用寿命。变换兼有机硫转化工艺的做法是在变换炉中增加有机硫加氢催化剂，中一低流程放置在中变底部，全低变流程放在一变或二变底部。

3、设计项目的背景、意义和应用前景

氨是重要的无机化工产品之一,世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱、各种含氮无机盐，有机化学中的各种含氮中间体，制药工业中的高分子化学工业中的氨基塑料、聚酰胺纤维、丁腈橡胶等，都需直接或间接以氨为原料。食品工业中，氨广泛用作冷冻剂。氨还应用于国防和尖端科学技术部门，制造各种炸药都要消耗大量的氨，生产导弹、火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。可见，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用，随着科学和生产技术的发展，合成氨工业对国民经济的发展有着巨大的作用，它的应用前景相当可观。

近些年，我国发现海底冷冻天然气潜在资源，今后随着钻井技术和深层运送天然气技术的突破，我国的辽阔海域将成为未来的丰富天然气资源。天然气原料制氨是今后我国发展方向，我国天然气、煤层气储量约为760 万亿m3，还有多达数倍的海底天然冰（甲烷气），深海开采利用最丰富的轻烃资源，不仅可以用作燃料，还可用作合成氨原料，达到资源充分合理利用，能耗低，无污染的环保目标。

但是，开采来的天然气需要先脱硫。气体脱硫是一种很古老的工艺，19世纪末英国己开始用干式氧化铁法从气流中脱除硫化物，但它成为一个独立的工业分支，则是在20世纪30年代醇胺类溶剂应用于气体脱硫以后。经过80多年的发展，脱硫方法依据弱酸性和强还原性可分为湿法和干法两大类，其中湿法包括吸收法和湿式氧化法；干法则包括氧化铁法、钴钼加氢法、活性炭法、氧化锌法等；以及其它脱硫方法如分子筛法、浆液法脱硫、膜分离法、生化法脱硫等。

7.合成氨工业节能减排的分析 篇七

我国的合成氨工业目前处于世界领先的水平, 主要以煤为原料经济实惠。因其具有成本低, 应用方便的特点, 今后的仍然会是我国合成氨工业的主要原料。

2 合成氨工业节能减排的探究

2.1 分析节约能源的潜能

氨的热值大约是22.4GJ/t;合成氨的过程是一个消耗大量能量的过程, 这也使合成氨工业成为高耗能产业之一。根据现在的局面可以看出, 国外先进的合成氨工业和中国大型合成氨工业相比, 我国合成氨工业耗40-60GJ能量才能够生产一吨产品氨, 国外的能源消耗要比中国减少一半, 因此我国合成氨工业的节能减排改造迫在眉睫。

2.2 分析降耗工段

原料转化过程能耗最多的一个工段之一, 在整个过程中直接影响合成氨综合能耗。另整个过程中热能的利用、换热、冷却过程的热量消耗也较大, 70%以上的热能损耗都在这一环节。

2.3 分析动力的耗能

全装置耗能和付出初级能源代价耗能在总能耗约占据37.68%, 它们的消耗数量分别为3.21GJ/t和11.48GJ/t, 其中合成气压缩机消耗能量超过50%。制造30%的动力能源就需要消耗一份初级能源, 所以对这方面节能是非常有必要的。动力能源的目的是为了克服装置阻力进行工艺气输送和提供氨合成工序氨合成反应所需的高压。从表面看, 原料转化过程大部分能源消耗发生的阶段, 但是氨合成工序实际上成为合成氨工业中动能消耗量最大的一个阶段。

3 合成氨的节能措施

3.1 改良流体输送设备

3.1.1 采用汽轮机驱动提供合成氨动力源

我国电力大部分以煤为原料制蒸汽驱动汽轮机发电, 汽—电转化与电力输送、电—动力转化是能源消耗高的主要因素之一, 其转化效率不足70%, 而汽轮机直接驱动离心透平压缩机、合成循环机及大型泵类提供动力源省去这一能耗过程, 转化效率高达90%以上, 是节能减排最有效的措施之一。

3.1.2 运用变频器节能

为了达到电机的调速而采用改变电机定子供电频率的办法, 以这为主要原理的调速方法叫变频调速, 它主要作用是增加和减少动平滑轮的速度, 采用的方法是改变电机负载。异步电动机原有的特性变频调速差不多相同, 转差率小是这两种调速的主要特点, 因而保持特别高的工作效率, 同时调整范围宽、精度高、无极调速都属于它的优势, 节点效率也很出色, 一般范围都可以保持在20%-30%之间。

3.1.3 内馈斩波调速

内馈调速电机和斩波控制装置共同的装置, 这种装置能够进行内馈斩波调速。高效节能是它的主要优点, 高压大、中容量交流电机的调速等调速几乎都会使用这种调速方法, 这也使最新型的一种交流调速技术。

3.2 设备与技术的节能

3.2.1 改良设备

将换热器与反应器结合, 利用等温反应技术提高热能利用, 如天然气换热式转化、等温CO变换等, 另通过利用新型换热器的类别如板式换热器等, 提高换热的效率是节能方法之一。采用径向反应器降低阻力减少动力消耗也是节能的有效方法。

3.2.2 改造节能技术

合成氨工业是一个工序十分复杂的行业, 进行全程性、综合治理的节能降耗是这个行业所必须注重的, 选取合适的节能器械的设备和应用和推广节能技术必须是同时存在的。就目前来看, 特别多的节能方法和先进的技术已经在我国得到运用。将余热的充分的利用是控制合成氨工业节能的重要环节, 废气废水的余热利用制冷、冷却介质的余热利用与空冷降温、高温烟气的热管余热回收、化学反应余热利用等温技术直接产生蒸汽、都属于可以再利用的余热项目。另在气体净化方面采用低温甲醇洗、液氮洗技术降低合成气中惰性气 (CH4+Ar) 含量, 使氨合成工序在低压下 (12.0-14.0MPa) 操作减少动力消耗、氨合成工序自产过热中压蒸汽提高热能利用率成为现实。

3.2.3 原料节能

由于我国能源物质贮量煤多油气少, 合成氨原料线路的改变对于合成氨工业很重要, 运用“油改气”、“油改煤”、“气改煤”技术改变原料线路是节能控制有效方法。煤资源在我国不缺少而且供给充足, 新型煤气化技术如加压水煤浆气化技术、加压粉煤气化技术的应用, 可以有效的改变原料线路, 改变能源格局的利用是节能措施之一。

4 合理规划产业布局

宏观调控资源分布和产业分布非常重要, 根据我国能源分布可以了解到, 低能源被高能源所牵制的现像将会是很常见的, 我们为了防止何种情况发生而作准备。首先, 将资源优势转化为经济优势是政府必须做到的目标。进行科学的开发新能源包括考察各个地方的情况。最后是以生态环境的保护为第一位, 在生态环境不受破坏的情况下进行项目建设, 研究完项目对周边环境的影响, 然后才能够进行项目建设, 哪怕是重大项目建设, 如果对周边环境影响过大, 则不予审批, 全面鼓励和支持改善恶劣环境的建设。

5 结语

合成氨工业既是我国工业发展的基础工业, 又是关系到民生的工业, 在我国工业技术发展中意义非凡。我们在发展经济建设的过程中, 一定要认真贯彻落实节能联减排的思想, 具体的实施要从原料的结构、生产技术、设备选型和管理等几个方面共同深化, 逐渐实现可持续发展。

参考文献

[1]刘化章.合成氨工业节能减排的分析[J].化工进展, 2011, 06:1147-1157.

[2]谭恒俊, 赵阳.合成氨工业节能减排的分析[J].科技风, 2012, 06:284.

8.合成氨 篇八

关键词:L-亮氨酸手性酰亚胺

中图分类号:O641.4文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0122-01

手性聚酰胺酰亚胺是一类新型的热稳定性聚合物,可广泛应用于微电子设备、航空航天和汽车制造工业等领域。聚酰胺酰亚胺(PAI)的分子主链上同时含有酰胺和酰亚胺两种结构单元,因此其具有聚酰亚胺的耐热性能,同时改善了可加工性及溶解性[1]。作为一种性能优越的工程材料,其具有优良的耐热性、介电性、机械性能和化学稳定性[2],随着高新技术的发展对其的需要不断增强,开发综合性能优异,加工性好的聚酰胺酰亚胺已成为热点之一[3],故首先合成其单对进一步的研究有着十分重要的意义。

本文合成以氨基酸为手性源合成了一种手性酰亚胺单体,可用于下一步合成手性聚合物,方法简单、可行、产品产率高、纯度好。

1 主要试剂及仪器

均苯四甲酸二酐(PMDA)、冰乙酸、二甲苯、L-异亮氨酸、盐酸、甲醇、N-甲基吡咯烷酮、二苯基甲烷二异氰酸酯,以上试剂均为分析纯。

XRC-1型显微熔点仪(四川大学光学仪器厂);WZZ-2型数字式自动旋光仪(上海浦东物理光学仪器厂);Q-10型差示扫描量热仪(美国TA仪器公司)NEXUS470FT-IR红外光谱仪(美国Nicolet公司);AVANCE400MHz核磁共振仪(瑞士Bruker公司)。

2 L-亮氨酸-均苯四甲二酰胺的合成

称取2.131g(0.01mol)均苯四甲酸二酐與2.622g(0.02mol)L-亮氨酸加入100ml三口瓶中,然后量取50ml冰乙酸做溶剂,室温搅拌,反应12h。油浴升温至118℃,回流4h,减压蒸馏除去溶剂,经水洗、5%的盐酸洗,抽滤,再水洗、5%的盐酸洗,抽滤,反复几次,120℃真空干燥24h,得终产物a,为米白色固体,熔点292-295℃,产率81%。反应式见图1。

3 结果与讨论

手性单体的表征与分析:[α]D25= +6.08(25℃下在0.5g/dL的N,N-二甲基甲酰胺中测定)。

从红外谱图可见,3400-2750cm-1间为羟基的特征吸收峰;1770-1720cm-1间是酰亚胺的羰基的反对称和对称伸缩振动峰;1710cm-1为羧基中羰基的吸收峰,1610cm-1,1496cm-1为苯环的骨架振动吸收峰;1220cm-1出现了C-N伸缩振动的特征谱带,证明聚合物结构中存在-CONH-。

从核磁谱图可见,1HNMR(400MHZ,DMSO-d6)δ0.9处为-CH3上的氢,δ1.8为-CH-上的氢,δ2.4为-CH2-上的氢,δ3.2为H2O上的氢,δ4.3为-CH-上的氢,δ8.16为苯环上的氢,δ13.3为-COOH上的氢。

4 结论

合成单体a时,均苯四甲酸二酐(PMDA)与L-亮氨酸的摩尔比同样是1∶2,因为这样可以保证PMDA的两端都参与反应,实验时室温(25℃)下反应12小时的过程是首先PMDA发生开环反应生成均苯四甲酸,而后与L-苯丙氨酸反应生成手性的酰胺;其后的回流4小时发生的反应是酰胺基与邻近的羧基缩合产生一分子水后成环。提纯的过程是采取减压蒸馏的方式除去冰乙酸,因为冰乙酸的沸点不高采用减压蒸馏易于除去,不影响产物的纯度,这也是其作为反应溶剂的原因。由于产物不溶于水和酸,而参与反应的单体L-亮氨酸溶于水,PMDA在酸性条件下水解后溶于水,所以产物要经过水洗、盐酸洗来除去未反应的PMDA和L-亮氨酸,得到较为纯的产物手性的酰亚胺单体。采用L-丙氨酸的结晶的方法,实验过程中产物经水洗,盐酸洗后,加入去离子水缓慢升温,但与L-丙氨酸衍生物不同的是产物并没有溶解,只是漂浮在去离子水的上层,冷却后,无结晶,产物的状态为下端和上端是产物,中间是透明的去离子水,经测定此产物的纯度较不高。上下两端的产物经分析是同一种产物(均不纯),但其加热后上下分层的状态,没有找到合理的解释,有待于进一步的研究。

参考文献

[1]R Buch P, R Reddy AV. Synthesis, characterization and thermal properties of soluble aromatic poly(amide imide)s.[J].Polymer,2005,46:5524-5532.

[2]Yang CP, Chen RS, Hung KS.Synthesis and properties of soluble colorless poly(amide-imide)s based on N,N’-bis(3-carboxyphenyl)-4,4- oxydiphthalimide and various aromatic diamines. [J].Polymer 2001;42:4569-4577.