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1、合成氨生产原料的选择,小组成员,编号：化工0902班第五组组长：陈文昌成员：雷黎、王业阳、黄涛、胡莉华 主讲：黄涛,合成氨,合成氨工业,基本无机化工之一。氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。从氨可加工成硝酸，现代化学工业中，常将硝酸生产归属于合成氨工业范畴。合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务;第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。50年代后氨的原料构成发生重大变化，近30年来合成氨工业发展很快。,原料气制备方法比较,氨的合成，首先必须制备合格的氢、氨原料气。氮气可取之于空气或将空气液化分离而得氮气；或使空气通过
2、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，即通过用焦炭、无烟煤、天然气、重油等为原料与水蒸气作用的方法来制取。,合成氨的生产原料,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0.10.3（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,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
3、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。,煤制氨。一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下，在901000制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60（体积）甲烷23-27、一氧化碳6-8等。每吨煤可得煤气300350m3，可作为城市煤气，亦是制取氢气的原料,原料气净化比较,在合成氨工业中，经变换和脱碳工艺处理，合成氨原料气中仍含有对氨合成催化剂有毒的CO和CO2气体，必须进一步处理将其降低至10 mLm3左右，以保护氨合成催化剂。目前合成氨厂脱除微量CO、CO2的工艺方法较多，主要有醋酸铜氨液洗涤法(
4、铜洗法)、低压甲烷化法、甲醇甲烷化法(双甲工艺)、醇化工艺、非等压醇烷化净化工艺等。,技术可靠性比较,各种工艺比较，天然气工艺技术目前最可靠。天然气合成氨工艺成熟、生产可靠、连续。煤头技术中，固定层气化流程，虽然工艺成熟，但气化消耗高，环保污染严重、难以达标、厂区环境恶劣；水煤浆气化技术对煤种要求特别高，包括煤的活性，灰份含量、灰熔点、固定碳含量；Shell(壳牌)技术还没有运行先例。因此，煤为原料的连续气化的合成氨风险很大！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。,几种流程的投资比较,几种流程装置相比
5、，天然气装置的投资最省。天然气装置的投资远比煤头装置低，如果15万吨天然气为原料的合成氨装置固定投资为2.81亿，同等规模的投资大致如下,合成氨厂,成本比较,如果煤用现行价格（503元/吨）不变，天然气2012年（含2012年）前每年涨价8%。2012年之后天然气价格不变（见下表）。,资源的储量情况,我国的石油分布广泛，但总量不多，每年都要进口大量的石油与天然气。,从此图可以看出我过的煤炭资源主要分布在华北地区，其他地方的煤炭资源缺乏，故可以在华北地区采取煤炭制氨法，其他地方可以因地制宜,从,中国合成氨工业现状与发展,1 合成氨工业的概况,1.1 产能快速增长 中国现有合成氨生产企业 522个
6、，2008年合成氨总产能约5700万吨，2009年底预计达到6000万吨以上。产能增加主要是新建装置和部分装置扩能改造的贡献。2008年合成氨产量5050万吨，占世界总产量1.53亿吨的33，居世界首位。,1.2 合成氨贸易量及利用每年全球合成氨贸易量约占总产量的12%以上。2008年约为1870万吨，比2007年下降2.4%中国的商品液氨很少，主要用于生产肥料，非肥料需求不到10%，用于浓硝酸、己内酰胺、丙烯腈等。,1.3 合成氨装置大中小并存，规模趋于合理引进合成氨装置经扩能改造，单套日产能力提高20%-50%，年产45万t/a。新建天然气、煤原料的大型合成装置单套能力达到50万t/a；中
7、小规模装置逐步调整改造达到8-18-30万t/a。企业数量由1500多家，减少至435家。,2008年不同规模合成氨产量比例,1.4 原料以煤为主，适合中国资源特点 合成氨原料结构占产能的比例（%）,全球合成氨原料结构占产能的比例（%）,2 合成氨工业技术进步,2.1 总体技术水平不断提高 大型合成氨装置均为引进装置，不同年代引进的装置均代表了当期比较先进的技术。上世纪七八十年代引进的装置，经过节能和增产技术改造，产能、消耗、质量、环保等仍处于国内领先水平；主要技术经济指标仍可跟踪上世界先进工艺技术的水平。,以油为原料的装置在结构调整中，引入洁净煤气化技术提升了原料多元化进的技术水平。大型合成
8、氨生产技术荟萃了当今世界上主要的先进工艺技术，是世界上原料路线和工艺技术最全的国家。中小型合成氨装置工艺技术、装备水平通过技术改造和结构调整得到提升。,2.2 开发创新，提升成套工艺与装备技术水平 以天然气为原料的20万吨/年合成氨工艺国产大型空分装置成套技术煤碳气化技术和装备酸性气体脱除技术高浓度一氧化碳耐硫变换工艺和催化剂技术合成氨系列大型机组国产化国产合成氨系列催化剂技术,2.3 注重技术改造，节能降耗和改善装置运行水平烟气余热回收技术换热转化工艺技术；新型蒸汽转化催化剂 新型烧咀 燃气轮机+热联合循环工艺低水碳比高活性的催化剂+轴径向变换炉,3 合成氨工业的发展趋势,合成氨工业是化肥工
9、业的基础，其发展要与农业、资源和环境相协调。重点仍是推动结构调整、创建资源节约型和环境友好型产业,提高竞争力，实现可持续发展。,低能耗的脱碳技术+新型高效填料 新型合成塔内件+高活性催化剂 合成回路增设分子筛干燥器；深冷分离或膜分离 新型高效节能型转子、先进防喘振控制和调速系统；大机组状态监测和故障诊断技术；工艺余热回收,一是结构调整 产业组织结构向规模化、集团化方向发展 新建装置产能布局向资源地、消费集中地转移 装置结构优化，能耗高、环保落后装置逐步淘汰 原料结构合理适宜，拓宽资源利用范围,二是产业技术发展 工艺流程优化和能量合理利用 合成氨联产和再加工技术 煤的洁净技术 关键装备技术 环境治理技术,结论,综上所述合成氨原料的选择要本着以下原则：1.原料来源易得、符合环保和清洁生产要求、投资省和运行成本低、工艺技术可靠、生产稳定、操作方便、便于管理。2.选择煤还是天然气必须因地制宜的决择。3.目前为止，天然气为原料的合成氨厂，其业绩比其他原料路线好，而且比较稳定。依据以上分析，合成氨原料路线选择应以天然气为宜。,
