【正文】 我國合成氨工業(yè)的發(fā)展是從建設中型氨廠開始的。進入70年代后，計算機技術應用于合成氨生產(chǎn)過程，操作控制上產(chǎn)生了飛躍。(三)高度自動化大型合成氨廠為單系列裝置，設備都是單臺，尺寸較大。(二)熱能綜合利用合成氨為高能耗過程，20世紀60年代以前，以天然氣為原料的合成氨廠，每噸氨耗電1000kw．h左右。由于大型氨廠具有投資省、成本低、能量利用效率高、占地少、勞動生產(chǎn)串高的特點，從20世紀60年代中期開始，世界上新建的以氣態(tài)和液態(tài)烴類為原料的大型氨廠，大都采用單系列的大型裝置。若能提高單系列裝置的生產(chǎn)能力，就可以減少平行的系列數(shù)，有利于提高經(jīng)濟效益。d1，60年代初期也僅為400t．d1。20世記60年代以后，開發(fā)了多種活性好的新型催化劑．能量的回收與利用更趨合理。起初，各國將天然氣作為原料。該流程中需設置空分裝置．提供氧氣供油氣化，氮氣用于液氮洗滌脫除殘余一氧化碳等組分 ．四、合成氨生產(chǎn)的進展 4分鐘20世紀50年代，由于天然氣、石油資源大量開采，為臺成氨提供了豐富的原料．促進了世界合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展。（三）以重油為原料制氨流程以重油為原料制氨時，采用部分氧化法造氣。再通過高凈化度的脫碳方法，可使氣體中一氧化碳和二氧化碳的體積分數(shù)總和小于o．7％。使用了七、八種催化劑，需要有高凈化度的氣體凈化技術配合。用濃氨水脫除二氧化碳，生成的碳孩氫銨經(jīng)結晶、分離后即為產(chǎn)品。(一)以煤為原料的合成氨流程我國以煤為原料的中型合成氨廠多數(shù)采用60年代開發(fā)的三催化劑凈化流程，即采用脫琉、低溫變換和甲烷化三種催化劑來凈化氣體。電解水可直接得到氫氣，但耗電量大，成本高，很少用。氫氣來源于水和含有碳氫化合物的各種燃料。用空氣制氮氣，多用以下兩種方法：化學法：在高溫下，以固體燃料煤、焦炭) 液體烴和氣體烴與空氣作用，以燃燒除去空氣中的氧，剩下的氮即可作為氮氫混合氣中的氮。制備含氫和氮的原料氣可同時制得氮、氫混合氣。三、合成氨的主要生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝分類 合成氨的生產(chǎn)過程包括三個主要步驟。二、合成氨的原料 空氣：氮氣的來源水：氫氣的來源。1917年，另一座日產(chǎn)90t的合成氨裝置也在德國洛伊納建成投產(chǎn)。1911年，米塔?！睲心asch）研究成功了以鐵為活性組分的氨合成催化劑，這種催化劑比餓催化劑價廉、易得、活性高且耐用，至今，鐵催化劑仍在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用。在機械工程師伯希(Bosch)的協(xié)助下，1910年建成了80g。但直到本世紀初哈伯(Haber)等人才研究成功了合成氨法，1913年在德國奧保(OPPau)建成世界上第一座合成氨廠。氣態(tài)烴蒸汽轉化法的原理和工藝條件的制定。氣態(tài)烴蒸汽轉化法的原理、工藝條件、主要設備。 化工工藝學教案（無機部分）學院、系： 化學與制藥工程學院任課教師： 趙風云 授課專業(yè)： 化學工程與工藝 課程學分： 課程總學時： 64 課程周學時： 4 2008年 9月 2日合成氨教學進程周次上課方式學時章節(jié)及主要內容備注1講授2第一章 緒論一、化學工程與化學工藝二、氨的發(fā)現(xiàn)與制取三、 合成氨的原料四、氨的生產(chǎn)工藝分類五、氨生產(chǎn)技術的發(fā)展六、氨合成工業(yè)的發(fā)展方向七、氨的性質和用途多媒體2講授4第二章 原料氣的制取第一節(jié)　煤氣化制取氨合成氣的基本原理第二節(jié)、煤氣化的工業(yè)方法第三節(jié)、間歇制氣過程及工藝條件第四節(jié)、煤氣化工藝流程及存在的問題第五節(jié)、水煤漿加壓氣化制氣技術第六節(jié) 灰熔聚流化床制氣技術第七節(jié) 烴類蒸汽轉化法7講授4第三章 硫化物的脫除第一節(jié) 脫硫概述第二節(jié) 濕式氧化法脫硫第三節(jié) 對苯二酚氨水液相催化法第四節(jié) 栲膠法脫硫第五節(jié) 脫硫主要設備第六節(jié) 干法脫硫8講授4第四章 一氧化碳變換第一節(jié) 一氧化碳變換的基本原理第二節(jié) 變換催化劑第三節(jié) 工藝流程 第四節(jié) 主要設備第五節(jié) 多段變換爐溫度曲線第六節(jié) 變換系統(tǒng)的熱能回收9講授3第五章 二氧化碳的脫碳第一節(jié)　二氧化碳的脫除概述第二節(jié) 氨水中和法脫除二氧化碳第三節(jié) 熱碳酸鉀法脫除二氧化碳第四節(jié) 主要設備第五節(jié) NHD脫碳6講授4第六章原料氣的精制第—節(jié) 銅氨液洗滌法第二節(jié) 第—節(jié) 甲烷化法第三節(jié)第三節(jié) 深冷分離法8講授4第七章：氨合成第—節(jié) 氨合成原理及熱力學基礎第二節(jié) 氨合成催化劑第三節(jié) 氨合成工藝條件第四節(jié) 氨的分離及氨合成流程第五節(jié) 主要設備9講授2第八章：尿素生產(chǎn)簡介第九章 燒堿生產(chǎn)簡介河 北 科 技 大 學 教 案 用 紙上次課復習：本次課題（或教材章節(jié)題目）： 第一章 緒論教學要求：了解氨的生產(chǎn)發(fā)展歷程和氨的性質及用途，掌握氣態(tài)烴蒸汽轉化法制取合成氨原料氣的原理、工藝條件的制定原則。重點：氨的性質，氨合成工業(yè)的發(fā)展：單系列、大型化、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)能力、勞動強度。難點：氨與空氣或氧的混合物在一定濃度范圍能夠發(fā)生爆炸，有飽和水蒸氣存在時，氨空氣混合物的爆炸界限較窄。 教學手段及教具：多媒體講授內容及時間分配：學習本課程的意義及要求 3分鐘一、氨的發(fā)現(xiàn)與制取 4分鐘二、合成氨的原料 2分鐘三、氨的生產(chǎn)工藝分類 4分鐘四、合成氨生產(chǎn)的進展 4分鐘五、我國氨合成工業(yè)發(fā)展 4分鐘六、氨的性質和用途 5分鐘七、健康危害和導致后果 3分鐘課后作業(yè)1對本課程的學習有哪些意見和建議？參考資料《合成氨》河北化工學校 程桂花 《合成氨與甲醇》趙育祥 《合成氨工藝與節(jié)能》張成芳 《無機化工工藝學（一） 合成氨》陳五平 《合成氨工學 第一 第三卷》姜圣階 《甲醇生產(chǎn)工藝與操作》楊福升 齊淑芳 《甲醇的生產(chǎn)》孟廣銓 黃裕培 《尿素生產(chǎn)工藝與操作 （中級本）》陳觀平 趙元凱 河 北 科 技 大 學 教 案 用 紙第一章 緒論一、氨的發(fā)現(xiàn)與制取 氨是在1754年由普里斯特利(Priestey)發(fā)現(xiàn)的。1909年．哈伯用俄催化劑，％的氨，即使在高溫高壓條件下，氫氮混合氣每次通過反應器也只有小部分轉化為氨，為了提高原料利用率，哈伯提出氨生產(chǎn)工藝為(1)采用循環(huán)方法；(2)采用成品液氨蒸發(fā)實現(xiàn)離開反應器氣體中氨的冷凝分離，(3)用離開反應器的熱氣體預熱進入反應器的氣體，以達到反應溫度。h1的合成氨試驗裝置。1912年，在德國奧堡巴登苯胺純堿公司建成一套日產(chǎn)30t的合成氨裝置。合成氨方法的研究成功，不僅為獲取化合態(tài)氮開辟了廣闊的道路，而且也促進了許多科技領域(例如高壓技術、低溫技術、催化、特殊金屬材料、固體燃料氣化、烴類燃料的合理利用等)的發(fā)展。燃料：天然氣、煤、焦炭、石油煉廠氣、焦爐氣、石腦油等是氫氣來源的原料。 第一步是原料氣的制備。 氮氣主要來源于空氣。 物理法：將空氣冷卻至低溫(一170一一190 C)使之液化，再利用氮氣和氧氣沸點的不同進行分離，可得到純度較高的氫氣和氧氣。工業(yè)上普通采用焦炭、煤、天然氣、輕油、重油等燃料，在高溫下與水蒸汽反應的方法制氫。焦爐氣和石油加工廢氣中含有大量的氫，用深度冷凍的方法除去其他組分，亦可得到氫氣。而以煤為原料的小型合成氨廠則采用碳化工藝流程。(二)以天然氣為原料的合成氨流程天然氣、煉廠氣等氣體原料制氨的工藝流程。例如，使用鈷鉬加氫催化劑和氧化鋅脫硫劑，可以把天然氣中的硫的含量體積分數(shù)脫除到ppm以下，不僅保護了轉化催化劑，而且也為使用耐硫性能較差的低變催化劑創(chuàng)造了條件。這樣就能采用甲烷化法將氣體中殘余的一氧化碳和二氧化碳體積分數(shù)之和降到(5—10)106。從氣化爐出來的原料氣先清除炭黑，經(jīng)一氧化碳耐硫變換、低溫甲醇洗和液氮洗，再壓縮、合成得到氨。以廉價的天然氣、石腦油和重油來代替固體原料生產(chǎn)合成氨，從工程投資、能量消耗和生產(chǎn)成本來看具有顯著的優(yōu)越性。隨著石腦油蒸汽轉化催化劑的試制成功，缺乏天然氣的國家開發(fā)了以石腦油為原料的生產(chǎn)方法。大型化工程技術等方面的進展，促進了合成氨工業(yè)的高速度發(fā)展，引起f合成氨裝置的重大變革，其主要內容包括以下幾個方面(一)單系列大型化由于受高壓設備制做的約束，30世紀50年代以前，氨合成塔單塔最大生產(chǎn)能力為200t。因此，對于規(guī)模大的氨廠，就需要若干個平行的系列裝置。1966年，美國凱洛格(Kell088)公司建成1000 t．d1單系列合成氨裝置，實現(xiàn)了合成氨工業(yè)的一次重大突破。的裝置，目前世界上最大的合成氨裝置能力為1800 t．d1。隨著裝置的大型化和蒸汽透平驅動的高壓離心式壓縮機研制成功，在工藝設計中把生產(chǎn)產(chǎn)品和生產(chǎn)動力結合起來，利用系統(tǒng)余熱生產(chǎn)高壓蒸汽，經(jīng)汽輪機驅動離心式壓縮機泵，乏汽作為工藝蒸汽相加熱介質，使能耗大大下降，每噸氛耗電僅6kw．h左右。20世紀60年代，將全流程控制點的二次儀表全部集中于主控室顯示并監(jiān)視控制。大型合成氨廠基本都采用集散控制系統(tǒng)(簡稱Dcs)。50年代初，在恢復、擴建老廠的同時，從前蘇聯(lián)引進三套以煤為原料的年產(chǎn)50kt的合成氨裝置，后又試制成功了高壓往復式壓縮機和氨合成塔．我國具有生產(chǎn)和發(fā)展合成氨的能力?，F(xiàn)在，全國有八百多家小氮肥廠，1995年氨產(chǎn)量l 619Mt，占全國總產(chǎn)量的58．64％。主要內容為：不斷向經(jīng)濟規(guī)模發(fā)展；逐步增加高濃度氮肥及復混肥的比重；通過新技術開發(fā)、節(jié)能降耗提高技術水平；將小氮肥企業(yè)建成農(nóng)化服務中心，成為生產(chǎn)化肥和專用復混肥的基地、發(fā)展精細化工及其他化工產(chǎn)品為主的小化工基地、城鎮(zhèn)煤氣和熱力供應基地。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對化肥需求量的日益增長和我國石油、天然氣資源的大規(guī)模開發(fā)，1973年開始，從美國、荷蘭、日本、法國引進了L 3套年產(chǎn)300kt合成氨的成套裝置。1978年又引進了3套以重油為原料、1套以煤為原料的年產(chǎn)300kI合成氛的裝置。除已建成的二十多套大型合成員裝置外，考慮到我國是農(nóng)業(yè)大國，化肥需求量逐年增長，在“九五”期間將充分利用我國的天然氣和煤炭資源，再建成一批大型合成氨裝置，并在一些資源豐富的地區(qū)形成合成氨生產(chǎn)基地。新建裝置原則上國內自行設計制造，立足于國產(chǎn)化。能灼傷皮膚、眼睛、呼吸道粘膜。在標準狀態(tài)下，相對密度為o．5971．(空氣＝1．0)，臨界溫度為132。氨是一種可燃性氣體，自燃點為630℃，故一般較難點燃。有飽和水蒸氣存在時，氨空氣混合物的爆炸界限較窄。液氨相對密度為o．667(20℃)。液氨很易氣化，降低壓力就急劇蒸發(fā)，并吸收大量的熱，故常用作制冷劑。（二)化學性質氨與酸或酸酐可以直接作用，生成各種銨鹽。n作為生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料如硝酸、硝酸鹽、銨鹽、氰化物等無機物。n用于高科技原料如生產(chǎn)甘油等。七、健康危害和導致后果 3分鐘氨對上呼吸道有刺激和腐蝕作用，高濃度時可危及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還可通三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟停博和呼吸停止。國家衛(wèi)生標準為30 mg/m3。急性中毒者出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽等，眼結膜、鼻粘膜、咽部充血、水腫，胸部x線征象符合支氣管炎或支氣管炎。 液氨或高濃度氨可致眼灼傷；液氨可致皮膚灼傷。注意眼、皮膚灼傷的治療。熟悉：熟悉流程的基本組成；工藝條件的分析；主要設備。重點：烴類（甲烷）蒸汽轉化制氣方法。難點：氨與空氣或氧的混合物在一定濃度范圍能夠發(fā)生爆炸，有飽和水蒸氣存在時，氨空氣混合物的爆炸界限較窄。 教學手段及教具：多媒體講授內容及時間分配：氣態(tài)烴蒸汽轉化：一、烴類蒸汽轉化的原料 二、合成氨對原料氣的要求 三、化學反應及化學平衡 四、影響甲烷蒸汽轉化反應平衡組成的因素 五、反應機理（反應的微觀步驟）六、 六、催化劑七、工藝條件 八、工藝流程 九、主要設備 課后作業(yè)1簡述氨的性質和用途?2以氣態(tài)烴為原料制取合成氨原料氣的方法有哪幾種?每種方法的原理和特點是什么?3鎳催化劑在使用之前為什么要進行還原?已還原的鎳催化劑若與空氣接觸為何要進行鈍化?4什么是析炭現(xiàn)象?有何危害?如何防止析炭?發(fā)生析炭后應如何處理?5甲烷蒸汽轉化為什么要分兩段轉化?二段轉化爐所發(fā)生的主要化學反應有哪些？6在甲烷蒸汽轉化過程中，確定操作壓力、溫度、水碳比和空速的依據(jù)分別是什么？參考資料《合成氨》河北化工學校 程桂花 《合成氨與甲醇》趙育祥 《合成氨工藝與節(jié)能》張成芳 《無機化工工藝學（一） 合成氨》陳五平 《合成氨工學 第一 第三卷》姜圣階 《甲醇生產(chǎn)工藝與操作》楊福升 齊淑芳 《甲醇的生產(chǎn)》孟廣銓 黃裕培 《尿素生產(chǎn)工藝與操作 （中級本）》陳觀平 趙元凱 * 河 北 科 技 大 學 教 案 用 紙第二章 原料氣的制取第一節(jié) 烴類蒸汽轉化法一、烴類蒸汽轉化的原料