合成氨的生產(chǎn)方法(合成氨方法)
1.合成氨有哪些方法
合成氨，指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。別名：氨氣。分子式NH3英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收副產(chǎn)外，絕大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷凍劑和化工原料
生產(chǎn)方法 生產(chǎn)合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤（或焦炭）等。
①天然氣制氨。天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過(guò)二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過(guò)一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮?dú)浠旌蠚?，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1%~0.3%（體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為3的純凈氣，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮而進(jìn)入氨合成回路，制得產(chǎn)品氨。以石腦油為原料的合成氨生產(chǎn)流程與此流程相似。
②重質(zhì)油制氨。重質(zhì)油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產(chǎn)過(guò)程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化法簡(jiǎn)單，但需要有空氣分離裝置。空氣分離裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化，氮作為氨合成原料外，液態(tài)氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。
③煤（焦炭）制氨。隨著石油化工和天然氣化工的發(fā)展，以煤（焦炭）為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復(fù)合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12%。硝酸、各種含氮的無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作制冷劑。
貯運(yùn) 商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠運(yùn)往外地。此外，為保證制造廠內(nèi)合成氨和氨加工車間之間的供需平衡，防止因短期事故而停產(chǎn)，需設(shè)置液氨庫(kù)。液氨庫(kù)根據(jù)容量大小不同，有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類型。液氨的運(yùn)輸方式有海運(yùn)、駁船運(yùn)、管道運(yùn)、槽車運(yùn)、卡車運(yùn)。
2.合成氨生產(chǎn)過(guò)程可分為哪幾個(gè)步驟
合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨，為一種基本無(wú)機(jī)化工流程?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，氨是化肥工業(yè)和基本有機(jī)化工的主要原料
(1)原料氣制備將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。[4]
(2)凈化對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主
合成氨廠內(nèi)部結(jié)構(gòu)
要包括變換過(guò)程、脫硫脫碳過(guò)程以及氣體精制過(guò)程。[1]
①一氧化碳變換過(guò)程在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為120合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換反應(yīng)如下：CO+H2O→H2+CO2 ΔH=-41.2kJ/mol
由于CO變換過(guò)程是強(qiáng)放熱過(guò)程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量。第一步是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，將CO含量降至0.3右。因此，CO變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過(guò)程，為后續(xù)脫碳過(guò)程創(chuàng)造條件。
②脫硫脫碳過(guò)程各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過(guò)程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，第一道工序是脫硫，用以保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法（Rectisol）、聚乙二醇二甲醚法（Selexol）等。
粗原料氣經(jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。
一般采用溶液吸收法脫除CO2。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲醇洗法（Rectisol），聚乙二醇二甲醚法（Selexol），碳酸丙烯酯法。一類是化學(xué)吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法，MEA法等。
③氣體精制過(guò)程經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。為
合成氨生產(chǎn)線主控室
了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3（體積分?jǐn)?shù)）。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制過(guò)程。
在工業(yè)生產(chǎn)中，最終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍（<-100℃）條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量（體積分?jǐn)?shù)）一般應(yīng)小于0.7甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物（CO+CO2）含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性氣體CH4的含量。甲烷化反應(yīng)如下：
CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ
CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ
(3)氨合成將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。[1] 氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程的核心部分。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有100故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。氨合成反應(yīng)式如下：
N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol
3.生產(chǎn)合成氨過(guò)程有哪幾個(gè)步驟
部分合成氨工藝需要空氣分離技術(shù)，將空氣中的氧氣和氮?dú)夥蛛x出來(lái)，氮?dú)庾鳛楹铣砂痹?，氧氣參與粗合成原料氣的生成，得到一氧化碳，經(jīng)變換、脫碳等工段獲得合成氨的原料氫氣。空分是利于氧、氮沸點(diǎn)不同在低溫下將氣體進(jìn)行分離的技術(shù)，能耗非常高。作為后續(xù)產(chǎn)品的合成氨不可避免成為高能耗產(chǎn)品。 因?yàn)楹铣砂笔紫纫痖_N2中的3個(gè)高能共價(jià)鍵，需要吸收大量的熱. 合成氨的高能耗主要發(fā)生在二個(gè)工序上。
造氣工段：為了制氫，不管是煤還是天然氣做原料，為了從水中獲得氫，都需要大量的熱能。
壓縮工段：為了提高合成轉(zhuǎn)化率，無(wú)論是高壓工藝，還是中壓大流量循環(huán)工藝，合成氣壓縮機(jī)都是工廠的耗能大戶。
雖然經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，合成氨的能耗已大大降低，但由于上述二個(gè)環(huán)節(jié)，決定了它是高能耗產(chǎn)品。
4.合成氨的生產(chǎn)過(guò)程是怎樣的
(1)原料氣制備：首先將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。
(2)凈化對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過(guò)程、脫硫脫碳過(guò)程以及氣體精制過(guò)程。
(3)最后將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程的核心部分。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有100故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。
擴(kuò)展資料
氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，其中約有80%氨用來(lái)生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%為其它化工產(chǎn)品的原料。
氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的1/2。
硝酸、各種含氮的無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作制冷劑，貯運(yùn)商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠運(yùn)往外地。
參考資料來(lái)源：搜狗百科-合成氨
5.合成氨的工藝流程是什么
第一步是原料氣的制備。采用合成法生產(chǎn)氨，首先必須制備含氫和氮的原料氣。它可以由分別制得的氫氣和氮?dú)饣旌隙桑部赏瑫r(shí)制得氫氮混合氣。
第二步是原料氣的凈化。制取的氫氮原料氣中都含有硫化合物、一氧化碳、二氧化碳等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)不僅能腐蝕設(shè)備，而且能使氨合成催化劑中毒。因此，把氫氮原料氣送入合成塔之前，必須進(jìn)行凈化處理，除去各種雜質(zhì)，獲得純凈的氫氮混合氣。
第三步是原料氣的壓縮和氨的合成。將純凈的氫氮混合氣壓縮到高壓，并在高溫和有催化劑存在的條件下合成為氨。
生產(chǎn)合成氨的原料主要焦炭、煤、天然氣、重油、輕油等燃料，以及水蒸氣和空氣；生產(chǎn)合成氨的主要過(guò)程一般如下圖所示。
原料 →原料氣的制備 → 脫 硫→ 一氧化碳的變換→ 脫 碳→ 少量一氧化碳及二氧化碳的清除→壓 縮 →氨的合成→ 產(chǎn)品氨。
擴(kuò)展資料：
氨分子式為NH?，是一種無(wú)色氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味。極易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解700倍體積氨，水溶液又稱氨水。降溫加壓可變成液體，液氨是一種制冷劑。
氨也是制造硝酸、化肥、炸藥的重要原料。氨對(duì)地球上的生物相當(dāng)重要，它是許多食物和肥料的重要成分。氨也是所有藥物直接或間接的組成。
氨有很廣泛的用途，同時(shí)它還具有腐蝕性等危險(xiǎn)性質(zhì)。由于氨有廣泛的用途，氨是世界上產(chǎn)量最多的無(wú)機(jī)化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。由于氨可以提供孤對(duì)電子，所以它也是一種路易斯堿。
參考資料來(lái)源：搜狗百科-氨
6.合成氨的生產(chǎn)一般分為哪幾個(gè)步驟
1.
工藝路線：
以無(wú)煙煤為原料生成合成氨常見過(guò)程是：
造氣
->
半水煤氣脫硫
->
壓縮機(jī)1,2工段
->
變換
->
變換氣脫硫
->；壓縮機(jī)3段
->
脫硫
->；壓縮機(jī)4,5工段
->
銅洗
->
壓縮機(jī)6段
->
氨合成
->
產(chǎn)品NH3
采用甲烷化法脫硫除原料氣中CO.
CO2
時(shí)，。
