【導讀】本科學生畢業(yè)設計（論文）。合成氨是重要的化工原料,在國民經(jīng)濟中占有重要地位，本文在文獻調研的。在設備方面，通過對冷管型合成塔和絕熱型合成塔新技術的綜述和兩種設備的對。比，闡述了國內外合成氨設備的不同之處，及國內外合成氨設備的優(yōu)劣，提出了。國內合成氨設備的發(fā)展建議。在催化劑方面，對合成氨催化劑研究進行了評述，綜述了國內外氨合成催化。劑的研究開發(fā)與進展,進一步概括以光催化、電催化、酶催化以及金屬氫化物催?；跍睾蜅l件下合成氨的催化劑，并介紹了近年來新型鐵系催化劑、釕基催化劑。合成氨工藝方面，通過轉化、變換、脫碳、合成四方面綜合闡述了目前合成。流程方面的新進展。

　　

【正文】 內件重量小 ， 可以用標準集裝箱船運。 (3)流體分布均勻 ， 床層壓降小 催化劑的裝填對合成塔能否發(fā)揮正常性能很重要。傳統(tǒng)的徑向流合成塔裝填催化劑時都需要振打 ， 以確保催化劑均勻填滿整個床 層。這種裝填方式較耗時 ， 且不容易裝填好 ， 易產(chǎn)生很多空穴 ， 使氣體出現(xiàn)偏流 ， 催化劑利用率低。 Topsoe研究出了一種稱為“ 毛毛雨式裝填法”該法裝填迅速 ， 所需時間為振打法的一半 ， 而裝填密度為振打法的 102%104%， 且催化劑密度均勻。該法已在工業(yè)生產(chǎn)中取得了良好的效果 。 補充氣和循環(huán)氣經(jīng)單缸合成氣壓縮機壓縮后通過進出物料換熱器進入有 4 個床層的徑向流 KAAP 合成塔。合成塔出來的氣體壓力約 9MPa、氨含量為 20%。通過產(chǎn)生高壓蒸汽回收熱量?；厥諢岷?， 合成塔出料送到氨 回收工序 ， 冷凝得到氨不凝性氣體一小部分送到弛放氣回收系統(tǒng)回收氫和氮后再與其余大部分氣體匯合 ， 組成循環(huán)氣。 KAAP 合成塔是直立的有 4 個床層的內冷型徑向流合成塔。由于操作壓力和溫度較低 ， 可以采用“ 熱壁” 設計和輕質鋼結構。第一床層裝填鐵催化劑 ， 另3 個床裝活性較高 KAAP 的催化劑。 KAAP 催化劑在低溫低壓條件下活性較高 ， 雖然合成塔操作壓力較低 ， 合成塔出口氨含量仍較高。 KAAP 系統(tǒng)的成功之處在于其獨特的催化劑 ， 它由比表面積較大的石墨載體浸漬鍺組成 ， 該催化劑活性是鐵催化劑的 10 到 20 倍。 凱洛格新工藝優(yōu) 點 ： （ 1）投資費用低 燃燒式一段爐由熱交換型系統(tǒng)替代 ， 新系統(tǒng)所占空間小 ， 使用的鋼材少 ， 因此降低了投資費用 ， 投資費用可節(jié)約 10%。 （ 2）能耗低 轉化出口氣中 50%以上的熱量通過轉化原料天然氣加以回收 ， 再加上合成回路壓力較低 ， 噸氨能耗僅為 。 （ 3）對環(huán)境影響小 與通常的燃燒蒸汽轉化爐排出的尾氣相比較 ， 的排放量減少 60%， 且 NOx 和CO2的排放量也很少。 東北石油大學本科畢業(yè)論文 17 （ 4）操作簡單 系統(tǒng)沒有影響轉化過程的燒嘴 ， 低壓 KAAP 回路僅使用一臺單缸壓縮機 ， 操作較簡單。 （ 5）可靠性較高 導致合成氨系統(tǒng)停車的 故障中 ， 一段爐和主壓縮機約占 50%。因該系統(tǒng)沒有燃燒式一段爐 ， 僅采用一臺單缸合成氣壓縮機以及低壓合成回路 ， 設備故障較少 ， 系統(tǒng)的可靠性較高 。 東北石油大學本科畢業(yè)論文 18 第 5 章 合成氨技術未來的發(fā)展趨勢 根據(jù)合成氨技術發(fā)展的情況分析 ， 估計未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會出現(xiàn)原則性的改變 ， 其技術發(fā)展將會繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運行周期 ，改善經(jīng)濟性”的基本目標 ， 進一步集中在“大型化、低能耗、結構調整、清潔生產(chǎn)、長周期運行”等方面進行技術的研究開發(fā)。 (1) 大型化、集成化、自動化 ， 形成經(jīng)濟規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未 來合成氨裝置的主流發(fā)展方向。單系列合成氨裝置生產(chǎn)能力將從 2 000 t/ d 提高至 4000～ 5000 t/ d ； 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。 ①在合成氨裝置大型化的技術開發(fā)過程中 ， 其焦點主要集中在關鍵性的工序和設備 ， 即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術、合成氣壓縮機。 合成氣制備。天然氣自熱轉化技術和非催化部分氧化技術將會在合成氣制備工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。 Topsoe 公司和 Lurgi 公司均認為 ATR 技術是最適合大型化的合成氣制備技術 ， 并推出了基于此的大型化制氨工藝技術。Texaco 、 Shell 和中國工程公司則研發(fā)非催化部分氧化技術 ， 為合成氣制備工藝的大型化進行技術準備。 合成氣凈化技術。以低溫甲醇洗、低溫液氮洗為代表的低溫凈化工藝 ， 有可能在合成氣凈化大型化中得以應用 氨合成技術。以 Uhde 公司的“雙壓法氨合成工藝”和 Kellogg 公司的“基于釕基催化劑 KAAP 工藝” ， 將會在氨合成工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。 合成氣壓縮機。針對大型化的合成氣壓縮機正在開發(fā)之中 ， 以適用于未來產(chǎn)量可能高達 3000～ 5000 t/ d 甚至更高的裝置。 ②在低能耗合成氨裝置的技術開發(fā)過程中 ， 其主要工藝技術將會進一步發(fā)展。 合成氣制備工藝單元。預轉化技術、低水碳比轉化技術、換熱式轉化技術。 CO 變換工藝單元。等溫 CO 變換技術 (以 Linde 公司的等溫變換塔 ISR 為代表 ，催化床層內裝 U 型旁管或其他型式散熱設備 ， 管內走鍋爐給水 ， 逆向流動 ； 控制反應床層溫度不超過 250 ℃ ， 達到降低 CO 之目的 ) ， 低水氣比 CO 變換技術。CO2 脫除工藝單元。無毒、無害、吸收能力更強、再生熱耗更低的凈化技術。 氨合成工藝單元。增加氨合 成轉化率 (提高氨凈值 )， 降低合成壓力、減小合成回路壓降、合理利用能量。開發(fā)氣體分布更加均勻、阻力更小、結構更加合理的合成塔及其內件 ； 開發(fā)低壓、高活性合成催化劑 ， 實現(xiàn)“等壓合成”。 (2) 以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結構調整和以“多聯(lián)產(chǎn)和再加東北石油大學本科畢業(yè)論文 19 工”為核心的產(chǎn)品結構調整 ， 是合成氨裝置“改善經(jīng)濟性、增強競爭力”的有效途徑。 全球原油供應處于遞減模式 ， 正處于總遞減曲線的中點 ， 預計到 2020 年原油將出現(xiàn)自然短缺 ， 需用其他能源補充。石油時代將逐步轉入煤炭 (氣體 )時代 ，原油的加工產(chǎn)品輕油、渣油的價格也將隨之持續(xù) 升高。目前以輕油和渣油為原料的制氨裝置在市場經(jīng)濟的條件下 ， 已經(jīng)不具備生存的基礎 ， 以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結構調整勢在必行 ； 借氮肥裝置原料結構的調整之機 ， 及時調整產(chǎn)品結構 ， 聯(lián)產(chǎn)氫氣及多種 C1 化工產(chǎn)品亦是裝置改善經(jīng)濟性的有效途徑。 潔凈煤氣化技術。以 Texaco 水煤漿氣化和 Shell 粉煤氣化為代表的潔凈煤技術、以及相應的合成氣凈化技術 ， 將在“油改煤”結構調整中發(fā)揮重要的作用 ，并在大型化和低能耗方面將會取得重大的進展和實質性的突破。 天然氣制合成氣技術。天然氣自熱轉化技術、非催化部分氧化技術 ， 以 及相應的合成氣凈化技術 ， 也將在“油改氣”結構調整中發(fā)揮重要的作用 ， 并在大型化和低能耗方面將會取得重大的進展和實質性的突破。 聯(lián)產(chǎn)和再加工技術。聯(lián)產(chǎn)氫氣和多種 C1 化工產(chǎn)品及尿素的再加工技術亦將得到高度重視 ， 并在與合成氨、尿素裝置的系統(tǒng)集成、能量優(yōu)化方面取得進展。 (3)實施與環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。生產(chǎn)過程中不生成或很少生成副產(chǎn)物、廢物 ， 實現(xiàn)或接近“零排放”的清潔生產(chǎn)技術將日趨成熟和不斷完善。 (4)提高生產(chǎn)運轉的可靠性 ， 延長運行周期是未來合成氨裝置“改善經(jīng)濟性、增強競爭力”的 必要保證。有利于“提高裝置生產(chǎn)運轉率、延長運行周期”的技術 ， 包括工藝優(yōu)化技術、先進控制技術等將越來越受到重視 [16]。 東北石油大學本科畢業(yè)論文 20 結 論 合成氨是重要的化工產(chǎn)品，通過對合成氨設備、合成氨催化劑、合成氨新的生產(chǎn)工藝三方面的研究，大體了解了合成氨現(xiàn)階段國內外的最新技術和國內外技術發(fā)展的差距，而合成氨的未來發(fā)展趨勢的敘述為我國未來合成氨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了方向。 東北石油大學本科畢業(yè)論文 21 參考文獻 [1 ] 蔣德軍 . 現(xiàn)代化工 ， [J ] .2020 ， 22 (6) :39 – 48. 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[J ] . 化工進展， 2020 ， 20 (8) ， 6 – 8. 東北石油大學本科畢業(yè)論文 22 致謝 四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程 的開始。四年的求學生涯在師長、同學的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，把我的敬意和贊美獻給董群老師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導 ， 經(jīng)由您悉心的點撥 ， 再經(jīng)思考后的領悟 ， 常常讓我有 “山重水復疑無路 ， 柳暗花明又一村 ”。 還要感謝和我一同學習 的幾位同學，是你們在我平時工作中和我一起探討問題，并指出我論文 上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題 把綜訴 順利的進行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結稿，在此表示深深的謝意。同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。