【正文】 這是因為： 烴類作為制氨原料，要求盡可能轉(zhuǎn)化完全。 甲烷轉(zhuǎn)化所需熱量由高溫的二段轉(zhuǎn)化氣提供，出一段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化氣，甲烷含量約 30％，溫度約 690℃，該轉(zhuǎn)化氣直接進入二段轉(zhuǎn)化爐。轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需熱量來自工藝氣和環(huán)路吹除氣，或從吹除氣中回收的氫氣與氧氣在反應(yīng)器的燃燒區(qū)劇烈燃燒所產(chǎn)生的熱量。氧化鋅能有效脫除硫醇（ RSH）、 CS2,尤以脫除硫醇最為有效。因反應(yīng)機理不同分為吸附法 、催化法 、氧化法三種。因此，在合成氨生產(chǎn)中，硫化物應(yīng)盡量除凈。最經(jīng)濟的是天然氣，次順序是石腦 油、重油、煤。 載體的選擇 載體的目的在于增大催化劑的比表面，分散活性組分，防止金屬粒子燒結(jié)，并 通過自身的 SMSI，直接影響催化劑的物理結(jié)構(gòu)與形態(tài)，影響催化劑的活性。 釕基合成氨催化劑 釕基氨 合成催 化劑被稱為第二代氨合成催化劑，具有 廉價、節(jié)約能源、 提高單程產(chǎn)率等 特點 ，因此，開展釕 基氨合成 催化劑的研究，對于追蹤國際前沿，填補國內(nèi)空白， 節(jié)約能耗 ， 開發(fā)低 溫氨合成工藝 都具有重要的意義。研究發(fā)現(xiàn)具有維氏體 (WUstite, Fe1 XO , ≤ x≤ )相結(jié)構(gòu)的氧化亞鐵基氨合成催化劑具有最高活性。在 15MPa、 400℃以上表現(xiàn)出很高活性 ,但 在 低溫 、 常壓下幾乎無活性。目前得到應(yīng)用的促進劑的研究包含 三類堿金屬、氧化鈷、稀土金屬。陳林深等人以 Fe3+(Cr3+)246。研究表明 ,最好的熔鐵催化 劑應(yīng)該只有 一種鐵氧化物 (單相性原理 )任何兩種鐵氧化物混雜都會 使 催化活性 降低 ,而鐵氧化物氨合成的活性次序為 :Fe1XOFe3O4Fe2O3混合氧化物。目前 普遍 認為，合成氨反應(yīng)的一種可能機理，首先是氮分子在鐵催化劑表面上進行化學吸附，使氮原子間的化學鍵減弱。 4 2 23CH H O CO H? ? ? 4 2 224C H H O C O H? ? ? 二段轉(zhuǎn)化爐出口氣體溫度約 950～ 1000 ℃，殘余甲烷含量和（ H2+CO） /N2比均可達到指標。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。 一般采用溶液吸收法脫除 CO2。第一步是高溫變換，使大部分 CO轉(zhuǎn)變?yōu)?CO2和 H2；第二步是低溫變換，將 CO含量降至 %左右。有利于“提高裝置生產(chǎn)運轉(zhuǎn)效率，延長運轉(zhuǎn)周期”的 工藝 技術(shù)，包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進控制技術(shù)將越來越受到重 視 。以天然氣為原料制氨噸氨能耗已 經(jīng)接近了理論 水平 , 今后難以有較大幅度的降低 , 但以油、煤為原料制氨 , 降低能耗還可以有所作為。特別是 90 年代初在川化建成投產(chǎn)的年產(chǎn) 20 萬噸合成氨 生產(chǎn) 裝置達到了當時的國際先進水平。 迄今為止， 國內(nèi) 已建成 50多座中型氨廠。 以天然氣為原料合成氨廠的凈化工序大多采用 Benfiled 熱鉀堿脫碳，采用蒸汽噴射器 可以 節(jié)省部分能量。 英國 ICI 公司 ： LCA 合成氨工藝于 1988 年在英國建成兩套日產(chǎn) 450 噸的合成氨裝置，經(jīng)一年試運轉(zhuǎn)，證明是成功的。 一段爐增設(shè)蒸汽過熱燒嘴：在對流段過熱蒸汽盤管高溫段上方，增加 20個過熱沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 5 燒嘴（強制鼓風式），使過熱蒸汽溫度，由原 440℃提至 460℃，使過熱蒸汽作功能力增大。因此，某一環(huán)節(jié)的失調(diào)就會影響生產(chǎn)，為了保證長周期 的安全生產(chǎn)，對過程控制提出更高的要求，從而發(fā)展到把全流程的溫度、流量、料位、 壓力和成分五大參數(shù)的模擬儀表、報警、連鎖系統(tǒng)全部集中在中央控制室顯示和監(jiān)視控制。 ⑶ 低能耗新工藝 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 4 合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外。因此合成氨生產(chǎn)的初始原料是焦炭、煤、焦爐氣、天然氣、石腦油、重油等 。第一次世界大戰(zhàn)后，德國因戰(zhàn)敗而被迫把合成氨技術(shù)公開。此外，氨還是常用的冷凍劑。 除 了 液氨可 以 直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如 磷酸銨、氯化銨 尿素、硝酸銨以及各種含氮復合肥，都是以氨為原料的。 氣相或液相的純氨對大部分物質(zhì)沒有腐蝕性，但如摻入水分后便對 Ag、 Cu、 Zn等金屬有腐蝕作用，氨和水銀可構(gòu)成爆炸混合物。 化肥是農(nóng)作物增產(chǎn)的重要手段，對發(fā)展中國家尤其如此。到 2022年，合成氨 的 行業(yè)節(jié)能目標是：單位能耗 量 由目前的 千克標煤／噸 減少 到／噸；能源利用 的效率由目前 ％提高到 ％；實現(xiàn)節(jié)能 萬～ ，減少排放二氧化碳 ～ 。氨還 是重要的無機化學和有機化學工業(yè) 的 基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn) 染料、銨、胺、炸藥、 合成纖維、 制藥、合成樹脂的原料，這部分約占 30 %左右 的比例 ,稱之為“工業(yè)氨”。 關(guān)鍵詞： 合成氨； 天然氣； 轉(zhuǎn)化； 變換； 物料衡算； 熱量衡算； 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 摘要 Abstract Ammonia is the most important one of basic chemical products, plays an important role in the national economy. Ammonia production after years of development, now has developed into a mature chemical production processes. With the increasingly severe environmental pollution， the trend that the whole earth warms up bees more and more obvious． Thus， conversion of synthetic ammonia from the natural gas which is one kind of the clean energies will still hold an important position in the following several decades． Gas of main position is methane, is recognized as a clean energy in the world today, after the bustion of carbon dioxide and nitrogen oxides was only 50% and 20% of the coal pollution .Natural gas is one of a kind of fine chemical raw materials, so the natural gas as the resource of the chemical industry more and more get the attention of people. The design review described some of the major domestic and international situation and the development of synthetic ammonia industry trends and technological process. The basic principle， process flow， existing problems and the key problems resolved in various process lines of the different processes by which the natural gas was converted into synthetic ammonia were prehensively introduced． The design is based on annual output of 120,000 tons of natural gas as raw material, the design of synthetic ammonia transformation process. Using the United States developed by Kellogg Company of Kellogg ammonia synthesis process. This process is based on natural gas as a raw material for synthetic ammonia. Combined process for desulfurization of low pressure parts including, one or two paragraphs into high and low temperature transformation, as well as raw materials for precise gas by methanation of carbon and energy and material balance accounting, but also the calculation of the heat exchanger equipment. Introduction of ammonia synthesis production process, highlighted by this process of material balance calculate, energy calculation confirming the main equipment selection. In recent years, the largescale industrial development soon ammonia, low energy consumption, the clean production of synthetic ammonia equipment development are the 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 摘要 main direction of technical improvement, is to develop better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, the development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, low heat recovery and reasonable utilization, etc. Keywords:SyntheticAmmonia?？梢娞烊粴馐且环N優(yōu)良的化工原料，以天然氣為資源的化學工業(yè)越來越受到人們的關(guān)注。 隨著日益嚴重的環(huán)境污染，全球變暖的趨勢越來越明顯，以清潔能源天然氣來制合成氨的技術(shù)在未來的幾十年仍然將占據(jù)重要地位。結(jié)合工藝流程對低壓部分包括脫硫，一段爐轉(zhuǎn)化、二段爐轉(zhuǎn)化，高低溫變換，以及原料氣的脫碳和甲烷化來進行精確的物料衡算和能量衡算，并且還對換熱器進行了設(shè)備的計算。 同時 氨 也是能源消耗的大戶，世界上大約有 10 %的能源用于合成氨 的生產(chǎn) 。（ 2022 年） 6 月 7 日～ 8 日，全國合成氨節(jié)能改造項目技術(shù)交流會在北京召開，明確了“十一五”期間合成氨節(jié)能工程在降耗、環(huán)保等方面要達到的具體目標。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 1 第一章 文獻綜述 氮（ N），是植物生長所 必需的重要元素之一，空氣的主要成分是氧和氮，其中氮占 78%體積。 氨在空氣中的可燃極限是 16～ 25%（體積），在 O2中 的可燃極限 是 15～ 79%。氨 作為 最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，同時也是能源消耗的大戶 。 氨作為工業(yè)原料和氨化 原 料，用量約占世界產(chǎn)量的 12％。據(jù)統(tǒng)計 1994 年世界氨產(chǎn)量為 ，其中中國、 俄羅斯、美國、印度 四個主要產(chǎn)氨 的 國 家 占了一半以上。傳統(tǒng)的制氮方法是在低溫下將空氣液化、分離，以及水電解 來 制 取 氫 氣 。但是，大型的單系列合成氨裝置要求能夠長周期運行，并且對機器和設(shè)備質(zhì)量要求很高， 在超過一定規(guī)模以后，優(yōu)越性并不十分明顯了。 ⑷ 生產(chǎn)自動化 合成氨生產(chǎn)特點之一是工序多、連續(xù)性強。其具體特點如下： 在對流段出口與引風機入口之間，增加一臺再生式空氣預(yù)熱器，回收一段爐排煙的熱量，加熱燃燒空氣。增設(shè)普利森 氫回 收裝置， 用來 回收馳放氣中的 H2。 Brown 公司 ： 布朗工藝，降低一段爐負荷，一段爐出口溫度由 Kellogg 的 950℃降低到 696℃，一段爐 出 口甲烷含量為 %，熱量的減少使一 段爐 負