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1、合成氨生产原料的选择,小组成员,编号：化工0902班第五组 组长：陈文昌 成员：雷黎、王业阳、黄涛、胡莉华 主讲：黄涛,合成氨,合成氨工业,基本无机化工之一。氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。从氨可加工成硝酸，现代化学工业中，常将硝酸生产归属于合成氨工业范畴。合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务;第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。50年代后氨的原料构成发生重大变化，近30年来合成氨工业发展很快。,原料气制备方法比较,氨的合成，首先必须制备合格的氢、氨原料气。 氮气可取之于空气或将空气液化分离而得氮气；或使空
2、气通过燃料层燃烧，将生成的CO和CO2除去而制得。 氢气一般常用含有烃类的各种燃料，即通过用焦炭、无烟煤、天然气、重油等为原料与水蒸气作用的方法来制取。,合成氨的生产原料,天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.10.3（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似,重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空
3、气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。,煤制氨 。 一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下，在901000制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60（体积）甲烷23-27、一氧化碳6-8等。每吨煤可得煤气300350m3，可作为城市煤气， 亦是制取氢气的原料,原料气净化比较,在合成氨工业中，经变换和脱碳工艺处理，合成氨原料气中仍含有对氨合成催化剂有毒的CO和CO2气体，必须进一步处理将其降低至10 mLm3左右，以保护氨合成催化剂。目前合成氨厂脱除微量CO、CO2的工艺方法较多，主要有醋酸
4、铜氨液洗涤法(铜洗法)、低压甲烷化法、甲醇甲烷化法(双甲工艺)、醇化工艺、非等压醇烷化净化工艺等 。,技术可靠性比较,各种工艺比较，天然气工艺技术目前最可靠。天然气合成氨工艺成熟、生产可靠、连续。 煤头技术中，固定层气化流程，虽然工艺成熟，但气化消耗高，环保污染严重、难以达标、厂区环境恶劣；水煤浆气化技术对煤种要求特别高，包括煤的活性，灰份含量、灰熔点、固定碳含量；Shell(壳牌)技术还没有运行先例。 因此，煤为原料的连续气化的合成氨风险很大！ 重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。,几种流程的投资
5、比较,几种流程装置相比，天然气装置的投资最省。 天然气装置的投资远比煤头装置低，如果15万吨天然气为原料的合成氨装置固定投资为2.81亿，同等规模的投资大致如下,合成氨厂,成本比较,如果煤用现行价格（503元/吨）不变，天然气2012年（含2012年）前每年涨价8%。2012年之后天然气价格不变（见下表）。,资源的储量情况,我国的石油分布广泛，但总量不多，每年都要进口大量的石油与天然气。,从此图可以看出我过的煤炭资源主要分布在华北地区，其他地方的煤炭资源缺乏，故可以在华北地区采取煤炭制氨法，其他地方可以因地制宜,从,中国合成氨工业现状与发展,1 合成氨工业的概况,1.1 产能快速增长 中国现有
6、合成氨生产企业 522个，2008年合成氨总产能约5700万吨，2009年底预计达到6000万吨以上。 产能增加主要是新建装置和部分装置扩能改造的贡献。 2008年合成氨产量5050万吨，占世界总产量1.53亿吨的33，居世界首位。,1.2 合成氨贸易量及利用 每年全球合成氨贸易量约占总产量的12%以上。2008年约为1870万吨，比2007年下降2.4% 中国的商品液氨很少，主要用于生产肥料，非肥料需求不到10%，用于浓硝酸、己内酰胺、丙烯腈等。,1.3 合成氨装置大中小并存，规模趋于合理 引进合成氨装置经扩能改造，单套日产能力提高20%-50%，年产45万t/a。 新建天然气、煤原料的大型
7、合成装置单套能力达到50万t/a； 中小规模装置逐步调整改造达到8-18-30万t/a。企业数量由1500多家，减少至435家。,2008年不同规模合成氨产量比例,1.4 原料以煤为主，适合中国资源特点 合成氨原料结构占产能的比例（%）,全球合成氨原料结构占产能的比例（%）,2 合成氨工业技术进步,2.1 总体技术水平不断提高 大型合成氨装置均为引进装置，不同年代引进的装置均代表了当期比较先进的技术。 上世纪七八十年代引进的装置，经过节能和增产技术改造，产能、消耗、质量、环保等仍处于国内领先水平；主要技术经济指标仍可跟踪上世界先进工艺技术的水平。,以油为原料的装置在结构调整中，引入洁净煤气化技
8、术提升了原料多元化进的技术水平。 大型合成氨生产技术荟萃了当今世界上主要的先进工艺技术，是世界上原料路线和工艺技术最全的国家。 中小型合成氨装置工艺技术、装备水平通过技术改造和结构调整得到提升。,2.2 开发创新，提升成套工艺与装备技术水平 以天然气为原料的20万吨/年合成氨工艺 国产大型空分装置成套技术 煤碳气化技术和装备 酸性气体脱除技术 高浓度一氧化碳耐硫变换工艺和催化剂技术 合成氨系列大型机组国产化 国产合成氨系列催化剂技术,2.3 注重技术改造，节能降耗和改善装置运行水平 烟气余热回收技术 换热转化工艺技术； 新型蒸汽转化催化剂 新型烧咀 燃气轮机+热联合循环工艺 低水碳比高活性的催
9、化剂+轴径向变换炉,3 合成氨工业的发展趋势,合成氨工业是化肥工业的基础，其发展要与农业、资源和环境相协调。重点仍是推动结构调整、创建资源节约型和环境友好型产业, 提高竞争力，实现可持续发展。,低能耗的脱碳技术+新型高效填料 新型合成塔内件+高活性催化剂 合成回路增设分子筛干燥器； 深冷分离或膜分离 新型高效节能型转子、先进防喘振控制和调速系统； 大机组状态监测和故障诊断技术； 工艺余热回收,一是结构调整 产业组织结构向规模化、集团化方向发展 新建装置产能布局向资源地、消费集中地转移 装置结构优化，能耗高、环保落后装置逐步淘汰 原料结构合理适宜，拓宽资源利用范围,二是产业技术发展 工艺流程优化和能量合理利用 合成氨联产和再加工技术 煤的洁净技术 关键装备技术 环境治理技术,结论,综上所述合成氨原料的选择要本着以下原则： 1.原料来源易得、符合环保和清洁生产要求、投资省和运行成本低、工艺技术可靠、生产稳定、操作方便、便于管理。 2.选择煤还是天然气必须因地制宜的决择。 3.目前为止，天然气为原料的合成氨厂，其业绩比其他原料路线好，而且比较稳定。 依据以上分析，合成氨原料路线选择应以天然气为宜。,