【正文】 程中，其焦點(diǎn)主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備，即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機(jī)。a．合成氣制備。天然氣自熱轉(zhuǎn)化技術(shù)和非催化部分氧化技術(shù)將會在合成氣制備工藝的大型化方面發(fā)揮重要作用。Topsose公司和Lurgi公司均認(rèn)為ATR技術(shù)是適合大型化的合成氣制備技術(shù)，并推出了基于此的大型化制氨技術(shù)。Texaco和中國工程公司研發(fā)費(fèi)催化部分氧化技術(shù)，為合成氣制備工藝的大型化進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。b．合成氣凈化技術(shù)。以低溫甲醇洗、低溫液氨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(yīng)用。c．氨合成技術(shù)。以Uhde公司的“雙壓法氨合成工藝”和Kellogg公司的“基于釕基礎(chǔ)催化劑KAAP工藝”將會在案合成工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。[7]d．合成氣壓縮機(jī)。針對大型化的合成氣壓縮機(jī)正在開發(fā)之中，以適應(yīng)于未來產(chǎn)量可能高達(dá)30005000t/d甚至更高的裝置。②在低耗能合成氨裝置的技術(shù)開發(fā)過程中，其主要工藝技術(shù)將會進(jìn)一步發(fā)展。a．合成氣制備工藝單元。預(yù)轉(zhuǎn)化技術(shù)、低水碳比轉(zhuǎn)化技術(shù)、換熱式轉(zhuǎn)化技術(shù)。b．CO變換工藝單元。等溫CO變換技術(shù)（以Ｌｉｎｄｅ公司的等溫變換塔ＩＳＲ為代表，催化床層內(nèi)裝Ｕ型旁管或其他型式散熱設(shè)備，管內(nèi)走鍋爐給水，逆向流動；控制反應(yīng)床層溫度不超過２５０℃，達(dá)到降低CO目的），低水氣CO變換技術(shù)。c．ＣＯ２脫除工藝單元。無毒、無害、吸收能力更強(qiáng)、再生熱耗更低的凈化技術(shù)。d．氨合成工藝單元。增加氨合成轉(zhuǎn)化率（提高氨凈值），降低合成壓力、減少合成回路壓降、合理利用能量。開發(fā)氣體分布更加均勻、阻力更小、結(jié)構(gòu)更加合理的合成塔及其內(nèi)件；開發(fā)低壓、高活性合成催化劑，實(shí)現(xiàn)“等壓合成”。（2）以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以“多聯(lián)產(chǎn)和再加工”為核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，是合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競爭力”的有效途徑。 全球原油供應(yīng)處于遞減模式，正處于總遞減曲線的中點(diǎn)，預(yù)計(jì)到2010年原油將出現(xiàn)自然短缺，需用其他能源補(bǔ)充。石油時(shí)代將逐步轉(zhuǎn)入煤炭時(shí)代，原油的加工產(chǎn)品輕油、渣油的價(jià)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(jì)條件下，已經(jīng)不具備生存的基礎(chǔ)，以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行；借氮肥裝置原料結(jié)構(gòu)的調(diào)整之機(jī)，及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，聯(lián)產(chǎn)氫氣及多種C1化工產(chǎn)品亦是裝置改善經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。①潔凈煤氣化技術(shù)。以Texaco水煤氣化和Shell粉煤氣化為代表的潔凈煤技術(shù)、以及相應(yīng)的合成氣凈化技術(shù)，將在“油改煤”結(jié)構(gòu)調(diào)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(jìn)展和實(shí)質(zhì)性的突破。②天然氣制合成氣技術(shù)。天然氣自然轉(zhuǎn)化技術(shù)、非催化部分氧化技術(shù)，以及相應(yīng)的合成氣凈化技術(shù)，也將在“油改氣”結(jié)構(gòu)調(diào)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進(jìn)展和突破。③聯(lián)產(chǎn)和再加工技術(shù)。聯(lián)產(chǎn)氫氣和多種C1化工產(chǎn)品及尿素的再加工技術(shù)亦將得到高度重視，并在合成氨、尿素裝置是系統(tǒng)集成、能量優(yōu)化方面取得進(jìn)展。（3）實(shí)施與環(huán)境友好的潔凈生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。生產(chǎn)過程中不生產(chǎn)或很少生產(chǎn)副產(chǎn)物、廢物，實(shí)現(xiàn)或潔凈“零排放”的潔凈生產(chǎn)技術(shù)將日趨成熟和不斷完善。(4)提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，延長運(yùn)行周期是為了合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競爭力”的必要保證。有利于“提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率、延長運(yùn)行周期”的技術(shù)，包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)等將越來越受到重視。參考文獻(xiàn)[1]吳玉萍．合成氨工藝[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008[2]麥德明．合成氨生產(chǎn)工藝學(xué)[M]．北京：烴加工出版社，1989[3]陳留拴．大型合成氨事故預(yù)防[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000[4]沈浚．合成氨[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[5]楊春升．小型合成氨廠生產(chǎn)操作問答[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998[6]趙育詳．合成氨工藝[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1985[7]錢宏達(dá)．高中化學(xué)[M]．南京：南京師范大學(xué)出版社，2004[8]姜圣階．合成氨工學(xué) 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謝辭畢業(yè)論文是大學(xué)生畢業(yè)的一部分，在這半年的時(shí)間里，我首先要感謝山西潞安多晶硅項(xiàng)目部的所有同仁們，特別感謝項(xiàng)目經(jīng)理陳經(jīng)理，是他給我機(jī)會讓我有時(shí)間去學(xué)習(xí)；其次感謝我的母校安徽新華學(xué)院，是他讓我有了四年的大學(xué)生活，是他教會了我做人處事的道理，讓我有了在社會上打拼的資本，圖書館里知識的廣博，給我們寫論文提供了比較新的數(shù)據(jù)；第三我要感謝我的指導(dǎo)老師張先龍教授，在他的指導(dǎo)下，才讓我有了對畢業(yè)論文整體的認(rèn)識，才使得我們能在規(guī)定的時(shí)間里完成論文的設(shè)計(jì)。最后我也要感謝我的同班同學(xué)，在我寫論文苦惱的日子里，是他們讓我感到快樂，讓我一直堅(jiān)持下去。在這段時(shí)間里，我有兩個(gè)月的時(shí)間里在山西九化建潞安項(xiàng)目部實(shí)習(xí)，這是一個(gè)年產(chǎn)2500t多晶硅的項(xiàng)目。每天我一邊上班，一邊寫論文，有時(shí)間就去工地上看看，學(xué)習(xí)施工方法與管理技術(shù)。熟悉現(xiàn)場施工技術(shù)，了解現(xiàn)場安全隱患及處理方法。從去年12月份開始，對畢業(yè)論文的申請，之后又是開題報(bào)告的撰寫，再就是查資料，了解論文的背景，從圖書館這個(gè)庫到那一個(gè)庫，從一樓到二樓。在寫論文的過程當(dāng)中，遇到一些格式、數(shù)據(jù)時(shí)常常暈頭轉(zhuǎn)向，在寫不下去的時(shí)候，心里真的好煩，但想到老師們?yōu)槲覀児ぷ鞫疾?、煩惱時(shí)，我就繼續(xù)堅(jiān)持下去。綜述氨是最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位；同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有10％的能源用于生產(chǎn)合成氨。氨主要用于農(nóng)業(yè)，合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分約占70％的比例，稱之為“化肥氨”；同時(shí)氨也是重要的無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)銨、染料、炸藥、制藥、合成纖維，這部分約占30％的比例，稱之為“工業(yè)氨”。未來合成氨技術(shù)進(jìn)展的主要趨勢是“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長周期運(yùn)行”。合成氨的工藝分析主要是對合成過程進(jìn)行分析，包括氮?dú)浔鹊目刂?、工藝流程、溫度、壓力、催化劑、合成氨工藝中的設(shè)備改進(jìn)方案，以及合成氨的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，這主要包括合成氨裝置的防腐、安全管理。合成氨裝置無論是國外還是在國內(nèi)，在技術(shù)和實(shí)踐方面都是成熟可靠的，但裝置又有許多自身的特點(diǎn)，在裝置沒有投入運(yùn)行以前，有些問題無法提早暴露出來。因此，需在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)，使裝置達(dá)到安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。這篇論文我主要是從合成氨工藝的生產(chǎn)，加工過程以及在合成過程中對溫度、壓力、催化劑的使用方面進(jìn)行控制，再就是最合成氨的裝置采用先進(jìn)節(jié)能工藝、新型催化劑和高效節(jié)能設(shè)備，提高轉(zhuǎn)化率。其中特別是對合成氨設(shè)備的改進(jìn)以及合成過程當(dāng)中的幾種重要腐蝕進(jìn)行了分析，從而使轉(zhuǎn)化能更有效率。加強(qiáng)余熱回收利用；以天然氣為原料的合成氨推廣一段爐煙氣余熱回收技術(shù)，并改造蒸汽系統(tǒng)；以石油為原料的合成氨加快以潔凈煤或天然氣替代原料油改造；中小型合成氨采用節(jié)能設(shè)備和變壓吸附回收技術(shù)，降低能源消耗。煤造氣采用水煤漿或先進(jìn)粉煤氣化技術(shù)替代傳統(tǒng)的固定床造氣技術(shù)。到2010年，合成氨行業(yè)節(jié)能目標(biāo)是：單位能耗由目前的1 700kg標(biāo)煤／t下降到1 570kg標(biāo)煤／t；能源利用效率由目前的42％％；實(shí)現(xiàn)節(jié)能(570585)104t標(biāo)煤，減少排放二氧化碳(13771413)104t。最后總結(jié)一下氨合成與分離的最優(yōu)工藝條件:合成工藝參數(shù)的選擇除了考慮平衡氨含量外，還要綜合考慮反應(yīng)速度、催化劑特性及系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、原料和能量消耗等。① 壓力 提高壓力有利于提高氨的平衡濃度，也利于總反應(yīng)速率的增加。高壓法動力消耗大，對設(shè)備材料和加工制造要求高。生產(chǎn)上選擇壓力的依據(jù)是能耗及包括原料費(fèi)、設(shè)備投資、技術(shù)投資在內(nèi)的綜合費(fèi)用。經(jīng)分析，總能耗在1530MPa間相差不大，數(shù)值較??；就綜合費(fèi)用而言，壓力從10MPa提高到30MPa時(shí)，下降40％左右，30％左右是氨合成的適宜壓力。從節(jié)省能源的觀點(diǎn)出發(fā)；，氨合成的壓強(qiáng)為1520MPa的壓力。② 溫度 溫度過高，會使催化劑過早失活。塔內(nèi)溫度應(yīng)維持在催化劑的活性溫度范圍（400520℃）內(nèi)。氨的合成反應(yīng)存在一個(gè)反應(yīng)速度最大的溫度，即最適宜反應(yīng)溫度，他除與催化劑活性有關(guān)外，還取決于反應(yīng)氣體組成和壓力。最適宜反應(yīng)溫度與平衡反應(yīng)溫度之間存在確定的關(guān)系，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度逐漸升高，當(dāng)接近最適宜溫度后，再采取冷卻措施。③ 空間速度 空間速度指單位時(shí)間內(nèi)通過體積催化劑的氣體量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積）。單位1／h，簡稱空速?？账僭酱螅磻?yīng)時(shí)間越短，轉(zhuǎn)化率越小，出塔氣中氨含量降低?？账僭酱?，催化劑床層中平衡氨濃度與混合氣體中實(shí)際氨含量的差值增大，即推動力增大，發(fā)硬速率增加；同時(shí)，增大空速混合氣體處理量提高、生產(chǎn)能力增大。采用中壓法合成氨，空速為20000300001／h較適宜。④ 氫氮比 動力學(xué)指出，氮的活性吸附是控制階段，適當(dāng)增加原料氣中氮含量有利于提高反應(yīng)速率。為達(dá)到高的出庫氨濃度、生產(chǎn)穩(wěn)定的目的，循環(huán)氫氮比略低于3，新鮮原料氣中的氫氮比取3：1。⑤ 惰性氣體含量 惰性氣體在新鮮原料氣中一般很低，只是在循環(huán)過程中逐漸積累增多，使平衡氨含量下降、反應(yīng)速度降低。生產(chǎn)中采取放掉一部分循環(huán)氣的辦法。以增產(chǎn)為主要目標(biāo)，惰氣含量，約為1014％，若以降低原料成本為主，約為1620％。⑥ 進(jìn)口氨的含量 進(jìn)合成塔氣體中的氨由循環(huán)氣帶入，其數(shù)量取決于氨分離的條件。溫度越低，分離效果越好。合理的氨含量應(yīng)由增產(chǎn)與耗能之間的經(jīng)濟(jì)效益來定。在30MPa左右，％；％。在合成氨的裝置中，主要設(shè)備是合成塔，氨合成是在高溫、高壓下進(jìn)行的，氫、氮對碳鋼有明顯的腐蝕作用。將塔設(shè)計(jì)成外筒和內(nèi)件兩部分。外筒一般做成圓筒形，可用普通低合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼制造，氣體的進(jìn)出口設(shè)在塔的上、下兩端頂蓋上。外筒只承受高壓而不承受高溫。41 / 41