【正文】 ....8 ............................................................................................................................................8 ........................................................................................................................8 ........................................................................................................................8 ........................................................................................................................8 .......................................................................................錯誤 !未定義書簽。 防機械傷害 ................................................................................................................錯誤 !未定義書簽。 致謝 .......................................................................................................................錯誤 !未定義書簽。 1 綜述 氨的性質、用途及重要性 氨的性質 氨分子式為 NH3，在標準狀態(tài)下是無色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味。 氨的主要物理性質有：極易溶于水，溶解時放出大量的熱。液氨和干燥的氨氣對大部分物質沒有腐蝕性，但在有水的條件下，對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕作用。具有可燃性，自然點為 630℃，一般較難點燃。氨的性質比較活潑，能與各種無機酸反應生成鹽。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。氨主要用于農業(yè)，合成氨是我化肥工業(yè)的基礎，氨本身是最重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大都是先合成氨，再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分均占 70%的比例，稱之為“化肥氨”； 同時 氨也是重要的無機化學和有機化學工業(yè)基礎原料，用于生產銨、胺、染料、炸藥、合成纖維、合成樹脂的原料，這部分約占 30%的比例，稱之為“工業(yè)氨”。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、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。 合成氨是大宗化工產品之一，世界每年合成氨產量已達到 1億噸以上，其中約有 80%的氨用來生產化學肥料， 20%作為其它化工產品的原料。 隨著世界人口的不斷增加，用于制造尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨以及其它化工產品的氨用量也在增長。在化學工業(yè)中合成氨工業(yè)已經成為重要的支柱產業(yè) [1]。氮來自空氣，氫來自水。傳統(tǒng)的制氮方法是在低溫下將空氣液化、分離，以及水電解制氫。傳統(tǒng)方法還是采用高溫下將各種燃料和水蒸氣反應制造氫。 表 世界合成氨原料構成（ %） 原料 1929 1939 1953 1965 1971 1975 1980 1985 1990 焦炭、煤 65.2 53.6 37 5.8 9.0 9.0 5.5 6.5 13.5 焦爐氣 15.8 27.1 22 20 天然氣 1.3 26 44.2 60 62.0 71.5 71.0 77 石腦油 4.8 20 19.0 15.0 13.0 6 重油 9.2 4.5 5.0 7.5 8.5 3 其它 19 18 15 16 6.5 5.0 0.5 1.0 0.5 合計 100 100 100 100 100 100 100 100 100 由表 11 可知，合成氨的原料構成是從以固體燃料為主轉移到以氣體燃料和液體原料為主。因為天然氣便于管道運輸，用作合成氨的原料具有投資省、能耗低等明顯優(yōu)點。一些沒有天然氣資源的國家，如日本、英國在解決了石腦油蒸汽轉化過程的析碳問題 后， 1962 年開發(fā)成功石腦油為原料生產合成氨的方法。但石腦油價格比天然氣高，而且又是石油化工的重要原料，用于制氨受到一定限制。從此比石腦油價廉、來源廣泛的重油和減壓渣油開始作為合成氨的另一種原料。由表可見，雖然各國資源不同，但選用原料的基本方向相同。首先應考慮天然氣和油田氣，其次采用石腦油。 (二 ) 生產規(guī)模大型化 20 世紀 50 年代以前，氨合成塔的最大能力為日產 200t 氨，到 60 年代初期為 400t。大型化的優(yōu)點是投資費用低，能量利用率高，占地少，勞動生產率高。但是，大型的單系列合成氨裝置要 求能夠長周期運行，對機器和設備質量要求很高，而且在超過一定規(guī)模以后，優(yōu)越性并不十分明顯了?，F在世界上規(guī)模最大的合成氨裝置為日產 1800t 氨， 1991 年在比利時的安特衛(wèi)普建成投產。整個生產過程還需消耗較多的電力、蒸汽等二次能源，而用量又很大。由于噸氨生產成本中能源費用占 70%以上，因此能耗是衡量合成氨技術和經濟效益的重要標志。 (四 ) 生產自動化 合成氨生產特點之一是工序多、連續(xù)性強。自從出現單系列裝置的大型氨廠，除泵類有備用外，其它設備和機器都是一臺。 自從 20世紀 70年代計算機技術應用到合成氨生產以后，操作控制上產生了飛躍。 DCS 是現代計算機技術、控制技術、數據通訊技術和熒光顯示技術（ CRT）相結合的產物。操作人員對于人一控制點、控制單元、生產設備、車間以及全廠的運作情況進行隨機或定勢的觀察，只要通過鍵操作調出相應的畫面，即可把所需內容顯示在 CRT上，以便監(jiān)視、控制和修改某些參數。與此同時，報警、連鎖系統(tǒng)，程序控制系統(tǒng)，采用了微機技術的可編程序邏輯控制器（ PLC）代替過去的繼電器，采用由用戶編寫的程序，實現自動或手動的“開”或“?！焙蛷碗s程序不同的各種邏輯控制，計時、計數、模擬控制等。因此，用“可編程序控制器”（ PC）這一名稱較為確切。若能用仿真技術進行操作人員的模擬培訓只需在一臺高性能的計算機上配合相應的軟件以代替實際生產裝置的控制、運作設備，這樣就可以在較短的時間內學習開停車、正常操作和事故狀態(tài)操作。 中國合成氨工業(yè)的發(fā)展概況 中國合成氨生產是從 20世紀 30年代開始 的，但當時僅在南京、大連兩地建有氨廠，一個是由著名愛國實業(yè)家范旭東先生創(chuàng)辦的南京永利化學工業(yè)公司铔廠 —— 永利寧廠，現南京化學工業(yè)公司的前身；另一個是日本占領東北后在大連開辦的滿洲化學工業(yè)株式會社，最高年產量不超過 50Kt（ 1941 年）。 中華人民共和國成立以來，化工部門貫徹為農業(yè)服務的方針，把發(fā)展化肥生產放在首位。 中國合成氨工業(yè)的發(fā)展經歷了以下幾個階段。到 60 年代中期中氮已投產了 15家。 第二、小型氨廠的發(fā)展 從 20 世紀 60 年代開始在全國各地建設了一大批小型氨廠， 1979 年最多時曾發(fā)展到 1539 座氨廠。由于大型合成氨裝置的優(yōu)越性， 1972年 2 月中國作出 了成套引進化學肥料技術和設備的決定。 中國是世界上人口最多的農業(yè)大國，為了在 2021 年氮肥產量達到基本自給自足，最近十年先后陸續(xù)引進 14套具有 20世紀 90年代先進水平的年產 300kt 合成氨成套設備， 同時從 20 世紀 70 年代起，我國開始了大型合成氨成套裝置的自行設計、自行制造工作，第一套年產 30 萬噸的合成氨裝置于 80年在上海建成投產。 從而掌握了世界上幾乎所有先進的工藝和先進技術如低能耗的凱洛格工藝、布朗工藝等，通過對引進技術的消化吸收和改造創(chuàng)新，不但使合成氨的技術水平跟上了世界前進的步伐，而且促進了國內中小型氨廠的技術發(fā)展。中國潛在的天然氣資源十分豐富，除新勘探的新疆塔里 木盆地有大量的天然氣可以通過長距離的管線東輸外，對海南鶯歌海域蘊藏的天然氣已決定在新世紀初新建一套引進的年產450kt 合成氨裝置，這將是中國規(guī)模最大的一套合成氨裝置 [1]。 氮氣來源于空氣，可以在低溫下將空氣液化、分離而得，或者在制氫過程中直接加入空氣來解決。最簡便的方法是將水電解，但此法由于電能消耗大、成本高而受到限制。 主要原料規(guī)格 (1) 合成塔進口氣體組成 合成塔進口氣體組成包括氫氮比、惰性氣體含量與初始氨含量。如果略去氫及氨在液氨中溶解損失的少量差異，氨合成反應氫與氮總是按 3： 1 消耗，新鮮氣氫氮比應控制為 3，否則循環(huán)系統(tǒng)中多余的氫或氮就會積累起來，造成循環(huán)氣中氫氮比的失調。惰性氣體的存在，無論從化學平衡還是動力學上考慮均屬有弊。如果循環(huán)氣中惰性氣體含量一定，新鮮氣中惰性氣體含量增加，根據物料平衡關系，新鮮氣消耗隨之增大。由于原料氣制備與凈化方法不同，新鮮氣中惰性氣體含量也各個相同，循環(huán)氣中所控制的惰性氣體含量也有差異。初始氨含量的高低取決于氨分離的方法。為過分降低冷凝溫度而過多地增加氨冷負荷在經濟上也并不可取。 (2) 硫化物和碳氧化物含量 無論那一種原料所得原料氣，都含有一定數量的硫化物。硫化物是各種催化劑的毒物，硫化氫能腐蝕設備管道。 為防止 CO和 CO2對催化劑的毒害，規(guī)定 CO和 CO2總含量不得多余 20ppm[5]。 氨氣和液氨 氨氣是一種具有強烈刺激臭味的無色氣體 , 易被液化成藍色液體。它對人的眼睛和呼吸器官有較大的傷害作用。如在氨氣濃度不大的環(huán)境中，停留時間不長，而且能及時離開環(huán)境，到空氣新鮮的地方去，上述的癥狀可漸漸消失。氨氣刺激眼睛能引起角膜炎。 合成氨生產中合成工段經常接觸的液體毒物有液氨、氨水等。接觸液氨和高濃度氣氨，可使皮膚引起類似強堿的嚴重灼傷，出現紅斑、水泡，甚至因吸收水分，使皮膚脂肪皂化而壞 死。對于成品氨罐放空的氣態(tài) NH3 可引入冰機中進行加壓冷凝，不僅回收了 NH3，同時也不會造成環(huán)境的污染 [3]。比如，隔油池中廢水就含有 COD。 要減少廢水和工藝冷凝液中的 COD 的排放，可改進生產工藝，使廢水排放減少，建設特生化處理裝置，進行廢水處理，使廢水中的 COD 含量達到國家控制標準 [6]。然后將所得的氣氨，從氫氮混合氣中經冷卻冷凝成為液態(tài)氨分離出來。未合成為氨的氫 氮混合氣體繼續(xù)在合成系統(tǒng)內循環(huán)使用。 在整個合成氨生產過程中，合成氨生產比較復雜，始終存在著高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒等危險因素，各種控制條件比較嚴格，稍有疏忽就可能發(fā)生事故。但是，只要我們能充分認識這一客觀規(guī)律并掌握這一客觀規(guī)律就能做到安全生產，實現穩(wěn)產、高產。在生產過程中有一系列化學反應、傳熱、燃燒、分離等過程 ,溫度、壓力、濃 度等因素都影響反應的進行 ,這些因素又受到設備質量、水質、煤質、季節(jié)、氣候、操作水平、調度與管理的影響 ,這樣就形成了合成氨生產工藝過程、設備結構、操作管理與生產技術的復雜性。 由于采用壓縮機的型式、氨分冷凝 級數、熱能回收形式以及各部分相對位置的差異，而形成不同的工業(yè)生產流程 ，但實現氨合成過程的基本工藝步驟是相同的