【正文】 凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制過(guò)程。 ?、?氣體精制過(guò)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。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。　一般采用溶液吸收法脫除CO2。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。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。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(guò)程，為后續(xù)脫碳過(guò)程創(chuàng)造條件。變換反應(yīng)如下：　　CO+H2O→H2+CO2 ΔH =　由于CO變換過(guò)程是強(qiáng)放熱過(guò)程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量?！、?一氧化碳變換過(guò)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?jǐn)?shù)一般為12%~40%。對(duì)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(duì)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。液氨常用作制冷劑。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12％。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收外，絕大部分是合成的氨。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。據(jù)悉，全球新建合成氨裝置中有三分之一來(lái)自中國(guó)，其余來(lái)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(guó)家。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。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(wàn)t，其中有1300萬(wàn)t來(lái)自合成氨設(shè)備的升級(jí)改造，其余來(lái)自55套新建裝置。中國(guó)、澳大利亞、歐洲、俄羅斯和多巴哥、印度、沙特等國(guó)均由于市場(chǎng)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。表1 世界合成氨主要生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)量（kt）國(guó)家1981年1982年國(guó)家1981年1982年蘇聯(lián)中國(guó)美國(guó)印度加拿大法國(guó)178901483317300357026502710177601546314060399025002300英國(guó)日本荷蘭聯(lián) 邦德 國(guó)世 界合 計(jì)21602230220023901100702090201020001900107950據(jù)國(guó)際肥料工業(yè)協(xié)會(huì)（IFA）在第77屆年會(huì)上發(fā)布的“全球肥料和原材料供需展望”報(bào)告估計(jì)。④生產(chǎn)方法。1981年，世界以天然氣制氨的比例約占71％,％、美國(guó)為96％、荷蘭為100％；中國(guó)仍以煤、焦炭為主要原料制氨,天然氣制氨僅占20%。③原料。合成氨主要消費(fèi)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。近年，合成氨產(chǎn)量以蘇聯(lián)、中國(guó)、美國(guó)、印度等十國(guó)最高，占世界總產(chǎn)量的一半以上(表1)。合成氨是化學(xué)工業(yè)中產(chǎn)量很大的化工產(chǎn)品。 世界合成氨工業(yè)概況我國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn)30萬(wàn)噸氮肥的大型化肥廠。成為世界上產(chǎn)量最高的國(guó)家之一。50年代后氨的原料構(gòu)成發(fā)生重大變化，近30年來(lái)合成氨工業(yè)發(fā)展很快。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,轉(zhuǎn)向?yàn)檗r(nóng)業(yè)、工業(yè)服務(wù)。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。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。另外，在合成過(guò)程中會(huì)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(wú)害物質(zhì)也是合成氨的主要任務(wù)之一。怎樣控制氮?dú)渲龋股傻陌睔庾畲蠡?，是合成氨的工藝分析的主要任?wù)。目 錄摘要： 3ABSTRACT 41．概述 5 7 7 8 9 12 12 12 13 13 13 14（PID）的氮?dú)浔瓤刂?14 15 163．溫度 17 17 17 18 20 21 21 21 21 21 226．合成氨的危險(xiǎn)分析 23 23 23 23 24 24 24 247．合成氨工藝中的設(shè)備改進(jìn)方案 26 26 26 26 27 27 288．合成氨裝置腐蝕與防護(hù) 29 29 30 31 32結(jié)論 33 安全管理 33 合成氨技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 34參考文獻(xiàn) 37謝辭 38綜述 39摘要：氨是重要的無(wú)機(jī)化工原料，也是化肥工業(yè)和有機(jī)化工的主要原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。合成氨工業(yè)的工藝復(fù)雜，合成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種氮?dú)浠铩Ｆ渲泻侠淼氖褂么呋瘎┖涂刂茰囟纫彩鞘拱睔庾畲蠡闹饕胧?。關(guān)鍵詞:合成氨 ；氮?dú)浔?；優(yōu)化控制 ； 安全防護(hù)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(jì)1．概述氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。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(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來(lái)生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。合成氨工業(yè)在20世紀(jì)初期形成，開(kāi)始用氨作火炸藥工業(yè)的原料，為戰(zhàn)爭(zhēng)服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)氨的需要量日益增長(zhǎng)。 我國(guó)合成氨工業(yè)的發(fā)展情況，解放前我國(guó)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。近幾年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了一批年產(chǎn)30萬(wàn)噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。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(jìn)?！、偕a(chǎn)能力和產(chǎn)量。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(chǎng)需求的變化，合成氨的產(chǎn)量遠(yuǎn)比生產(chǎn)能力要低。②消費(fèi)和用途。目前,合成氨年總消費(fèi)量(以N計(jì))，其中工業(yè)用氨量約為10Mt，約占總氨消費(fèi)量的12％。合成氨主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤等。70年代原油漲價(jià)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。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。比2007年減少了1％。2008年全球合成氨產(chǎn)能比 2007年增加500萬(wàn)t，主要來(lái)自中國(guó)、非洲、西亞等地區(qū)。原料結(jié)構(gòu)方面，新增的2400萬(wàn)t合成氨中將有73％以天燃?xì)鉃樵希?7％以煤炭為原料，剩余為石腦油或者煉油副產(chǎn)品。產(chǎn)能增長(zhǎng)主要來(lái)自東亞（1350萬(wàn)t）、西亞（750萬(wàn)t）、非洲（450萬(wàn)t）、而歐洲和大洋洲將保持平穩(wěn)。所以分析合成氨的工藝過(guò)程與安全防護(hù)是一件非常嚴(yán)峻的課題。別名氨氣，分子式為NH3，英文名：synthetic ammonia。[1] 合成氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料。硝酸、各種含氮的無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)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)。將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。[2] 對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過(guò)程、脫硫脫碳過(guò)程以及氣體精制過(guò)程。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。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。[3]?、?脫硫脫碳過(guò)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(guò)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(hù)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。　粗原料氣經(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。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。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。為了防止對(duì)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?jǐn)?shù))?！∧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。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分?jǐn)?shù))%。甲烷化反應(yīng)如下：[4]　　CO+