【正文】 目 錄摘要： 3ABSTRACT 41．概述 5 7 7 8 9 12 12 12 13 13 13 14（PID）的氮氫比控制 14 15 163．溫度 17 17 17 18 20 21 21 21 21 21 226．合成氨的危險分析 23 23 23 23 24 24 24 247．合成氨工藝中的設(shè)備改進方案 26 26 26 26 27 27 288．合成氨裝置腐蝕與防護 29 29 30 31 32結(jié)論 33 安全管理 33 合成氨技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 34參考文獻 37謝辭 38綜述 39摘要：氨是重要的無機化工原料，也是化肥工業(yè)和有機化工的主要原料，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。合成氨工業(yè)的工藝復(fù)雜，合成過程中會產(chǎn)生多種氮氫化物。怎樣控制氮氫之比，使生成的氨氣最大化，是合成氨的工藝分析的主要任務(wù)。其中合理的使用催化劑和控制溫度也是使氨氣最大化的主要措施。另外，在合成過程中會產(chǎn)生多種有害物質(zhì)，怎樣控制有害物質(zhì)，使有害物質(zhì)盡可能的轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)也是合成氨的主要任務(wù)之一。關(guān)鍵詞:合成氨 ；氮氫比 ；優(yōu)化控制 ； 安全防護ABSTRACTAmmonia is an important inorganic chemical raw materials, chemical industry and organic chemical is the main raw material, plays an important role in the national economy. Complex industrial process ammonia synthesis process will produce a variety of nitrogen hydride. How to control the ratio of hydrogen and nitrogen to ammonia generated to maximize the process of synthetic ammonia is the main task. Rational use of them and control the temperature of the catalyst is the main measures to maximize ammonia. In addition, in the synthesis process will produce a variety of hazardous substances, how to control hazardous substances, so that harmful substances into harmless substances as possible is one of the main tasks of synthetic ammonia.KEY WORDSAmmonia；Ratio of hydrogen and nitrogen；Optimal control；Safety合成氨工業(yè)的主要工藝分析及安防設(shè)計1．概述氨是重要的無機化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，除氨水外，諸如尿素、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生產(chǎn)的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。從氨可加工成硝酸，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，常將硝酸生產(chǎn)歸屬于合成氨工業(yè)范疇。合成氨工業(yè)在20世紀初期形成，開始用氨作火炸藥工業(yè)的原料，為戰(zhàn)爭服務(wù)。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,轉(zhuǎn)向為農(nóng)業(yè)、工業(yè)服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對氨的需要量日益增長。50年代后氨的原料構(gòu)成發(fā)生重大變化，近30年來合成氨工業(yè)發(fā)展很快。 我國合成氨工業(yè)的發(fā)展情況，解放前我國只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠，解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展。，成為世界上產(chǎn)量最高的國家之一。近幾年來，我國引進了一批年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。我國自行設(shè)計和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠。這些化肥廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料，生產(chǎn)中能量損耗低、產(chǎn)量高，技術(shù)和設(shè)備都很先進。 世界合成氨工業(yè)概況?、偕a(chǎn)能力和產(chǎn)量。合成氨是化學(xué)工業(yè)中產(chǎn)量很大的化工產(chǎn)品。1982年，世界合成氨的生產(chǎn)能力為125Mt氨,但因原料供應(yīng)、市場需求的變化，合成氨的產(chǎn)量遠比生產(chǎn)能力要低。近年，合成氨產(chǎn)量以蘇聯(lián)、中國、美國、印度等十國最高，占世界總產(chǎn)量的一半以上(表1)。②消費和用途。合成氨主要消費部門為化肥工業(yè)，用于其他領(lǐng)域的（主要是高分子化工、火炸藥工業(yè)等）非化肥用氨，統(tǒng)稱為工業(yè)用氨。目前,合成氨年總消費量(以N計)，其中工業(yè)用氨量約為10Mt，約占總氨消費量的12％。③原料。合成氨主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤等。1981年，世界以天然氣制氨的比例約占71％,％、美國為96％、荷蘭為100％；中國仍以煤、焦炭為主要原料制氨,天然氣制氨僅占20%。70年代原油漲價后，一些采用石腦油為原料的合成氨老廠改用天然氣，新建廠絕大部分采用天然氣作原料。④生產(chǎn)方法。生產(chǎn)合成氨的方法主要區(qū)別在原料氣的制造，其中最廣泛采用的為蒸汽轉(zhuǎn)化法和部分氧化法。表1 世界合成氨主要生產(chǎn)國產(chǎn)量（kt）國家1981年1982年國家1981年1982年蘇聯(lián)中國美國印度加拿大法國178901483317300357026502710177601546314060399025002300英國日本荷蘭聯(lián) 邦德 國世 界合 計21602230220023901100702090201020001900107950據(jù)國際肥料工業(yè)協(xié)會（IFA）在第77屆年會上發(fā)布的“全球肥料和原材料供需展望”報告估計。，比2007年減少了1％。中國、澳大利亞、歐洲、俄羅斯和多巴哥、印度、沙特等國均由于市場需求疲軟而減少，伊朗、加拿大、印度尼西亞、墨西哥等需求繼續(xù)增加。2008年全球合成氨產(chǎn)能比 2007年增加500萬t，主要來自中國、非洲、西亞等地區(qū)。2009年到2013年全球?qū)⒂?5套大型合成氨裝置投產(chǎn)，新增裝置將使全球合成氨產(chǎn)能增加2400萬t，其中有1300萬t來自合成氨設(shè)備的升級改造，其余來自55套新建裝置。原料結(jié)構(gòu)方面，新增的2400萬t合成氨中將有73％以天燃氣為原料，27％以煤炭為原料，剩余為石腦油或者煉油副產(chǎn)品。該調(diào)查數(shù)據(jù)已經(jīng)排除了一些不能投產(chǎn)或受各種因素影響延緩的產(chǎn)能。產(chǎn)能增長主要來自東亞（1350萬t）、西亞（750萬t）、非洲（450萬t）、而歐洲和大洋洲將保持平穩(wěn)。據(jù)悉，全球新建合成氨裝置中有三分之一來自中國，其余來自阿爾及利亞、特立尼亞、委內(nèi)瑞拉、沙特、巴基斯坦印度等國家。所以分析合成氨的工藝過程與安全防護是一件非常嚴峻的課題。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，分子式為NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收外，絕大部分是合成的氨。[1] 合成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、各種含氮的無機鹽及有機中間體、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生產(chǎn)。液氨常用作制冷劑。將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對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] 對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程?！、?一氧化碳變換過程　在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分數(shù)一般為12%~40%。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 =　由于CO變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利于回收反應(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，%左右。因此，CO變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程，為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件。[3]?、?脫硫脫碳過程　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?！〈衷蠚饨?jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有COCO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。 ?、?氣體精制過程　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。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3(體積分數(shù))。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的最終凈化，即精制過程?！∧壳霸诠I(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