合成氨生产工艺(2014.5.8).docx

绪论2第一章固体燃料气化11第一节概述11第二节固体燃料气化原理15第六节生产操作与技能训练21绪论学习目标掌握氨的物理、化学性质及用途。了解合成氨工业的发展概况。掌握合成氨生产的基本过程及生产特点。了解课程知识结构，掌握正确的学习方法。氮是自然界里分布较广的一种元素。人们对农作物需要养分的研究发现，碳、氧、氢、氮、磷、钾六种元素是作物生长的主要养分，其中碳、氧、氢可由植物自身的光合作用或通过根部组织所吸收的水分获得，而氮元素则主要从土壤中吸收。因此可以说氮是植物生长的第一需要，从而也就成为动物生存所必需的。由此可见氮素对生命的重要性。空气中含氮量约为79%（体积分数）。但是，空气中的氮是呈游离状态存在的，不能供植物吸收。植物只能吸收化合物中固定的氮。因而必须把空气中游离的氮转变为氮的化合物。把空气中游离的氮转变为氮的化合物的过程在工业上称为固定氮。固定氮的方法很多，以氮和氢为原料合成氨，是目前世界上采用最广泛，也是最经济的一种方法。在高温、高压和有催化剂存在的条件下，氮气和氢气可以发生下列反应：N2+3H2==2NH3 +Q由于采用了合成的方法生产氨，所以习惯上称为合成氨，将生产氨的工厂称为合成氨厂。讲述合成氨生产的基本原理、工艺技术及其生产操作的课程称为合成氨生产工艺。氨的性质及用途氨的性质物理性质在常温常压下，氨是一种具有特殊刺激性气味的无色气体，有剧烈的毒性。空气中含有0.5%（体积分数）的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。在0.1MPa、-33.5℃，或在常温下加压到0.7~0.8MPa，就能将氨变成无色的液体，同时放出大量的热量。氨的临界温度为132.9℃，临界压力为11.38MPa。液氨的相对密度为0.667（20℃）。若将液氨在0.101MPa压力下冷至-77.7℃，就凝结成略带臭味的无色结晶。液氨容易气化，降低压力可急剧蒸发，并吸收大量的热。氨极易溶于水，可制成含氨15%~30%（质量分数）的商品氨水。氨溶解时放出大量的热。氨的水溶液呈弱碱性，易挥发。化学性质氨的化学性质较活泼，能与酸反应生成盐。如与磷酸反应生成磷酸铵；与硝酸反应生成硝酸铵；与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，脱水后成为尿素；与二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵等。在有水的条件下，氨对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。氨自然点为630℃。氨与空气或氧按一定比例混合后，遇火能爆炸。常温常压下，氨在空气中的爆炸范围为15.5%~28%，在氧气中为13.5%~82%。氨的用途制造化学肥料的原料除液氨本身可作为化学肥料外，农业上使用的所有氮肥、含氮混合肥和复合肥，都以氨为原料。生产其他化工产品的原料基本化学工业中的硝酸、纯碱、含氮无机盐，有机化学工业中的含氮中间体，制药工业中的磺胺类药物、维生素、氨基酸，化纤和塑料工业中的己内酰胺、己二胺、甲苯二异氰酸酯、人造丝、丙烯腈、酚醛树脂等都需要直接或间接的以氨为原料。应用于国防工业和尖端技术中作为制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纤维等多种炸药的原料；作为生产导弹、火箭的推进剂和氧化剂。应用于医疗、食品行业中作为医疗食品行业中冷冻、冷藏系统的制冷剂。合成氨工业的发展概况合成氨工业化及其产量自从1913年在德国奥堡巴登苯胺纯碱公司建成了第一个日产30t的合成氨工厂至今已有100多年的历史。100多年来，随着世界人口的增长，合成氨产量也在迅速增长，如图0-1所示。从图中可以看出，合成氨工业开始以后30年，产量增长缓慢。到二次世界大战结束以后，开始大幅提高，这是由于20世纪50年代天然气、石油资源大量开采，氨的需求急剧增长，尤其是60年代以后开发了多种活性好的催化剂，反应热的回收与利用更加合理，大型化工程技术等方面的发展，促使合成氨工业高速发展，其产量在化工产品中仅次于硫酸。我国合成氨工业的发展我国合成氨工业于20世纪30年代起步，1941年，最高年产量不过50kt。新中国成立后，经过数十年的努力，已形成了遍布全国、大中小型氨厂并存的氮肥工业布局，1999年合成氨产量为34310kt，排名世界第一。20世纪50年代初，在恢复与扩建老厂的同时，从前苏联引进并建成一批以煤为原料，年产50kt的合成氨装置。60年代，随着石油、天然气资源的开采，分别从英国引进以天然气为原料，年产100kt的加压蒸汽转化法合成氨装置；从意大利引进以渣油为原料年产50kt的部分氧化法合成氨装置。从而形成了煤、油、气原料并举的中型氨厂的生产体系。为了适应农业发展的迫切需要，发挥中央和地方办化肥厂的积极性，从20世纪60年代开始在全国各地建设了一大批以碳化法合成氨流程制取碳铵为主的小型氨厂，1979年发展到1539座氨厂。目前对这些小型厂的改造重点是抓好规模、品种、技术、产业等方面的结构调整工作。随着石油、天然气工业的迅速发展，20世纪80年代后期和90年