煤制合成氨工艺详细|化工人

深化武器

春耕开始后，氮肥需求明显增加，价格也随之升高。目前国内仅尿素的年产量有6000万到7000万吨，生产企业有百余家，而合成氨是生产尿素必要原料。可以说通过煤制合成氨制尿素或复合肥是煤化工领域中第一大主流工艺。

煤制合成氨工艺

将原料煤经过粉碎处理后送入气化炉气化，制成含H2和CO等组分的煤气，然后，采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气，最后，氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。工艺步骤大致可以分为造气、净化、变换、合成氨几个部分。
1造气净化工段
原料煤再气化炉内与载氧剂发生不完全氧化反应，生成以CO、H2、H2S、CH4为主要成分的合成气。目前多用气流床气化炉，主要是壳牌气化工艺或德士古气化工业（详细情况小七在《德士古与壳牌之争，谁料独霸煤气化领域》中以做过介绍，想了解的七友可以搜索看一看）。
固定床气化炉，鲁奇或BGL因为合成气中甲烷含量较高，多用于同天然气联产工艺。合成气经过脱硫回收硫磺处理后，送入合成气变换工段。
2合成气变换工段
在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%～40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：  CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ[2]  由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
3变换气精炼
工艺气中还含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化剂中毒，因此在去氨合成工序前，必须进一步将CO和CO2脱除。有公司采用的方法为醋酸铜氨液洗涤法，铜洗后的工艺气体中的含量将至25ppm以下。醇后气体由铜洗塔底部进入，与塔顶喷淋的醋酸铜氨液逆流接触，将工艺气中的CO和CO2脱除到25ppm以下，经分离器将吸收液分离后送往压缩机六段进口。铜氨液从铜洗塔经减压还原、加热、再生后，补充总铜、水冷却、过滤、氨冷后经铜氨液循环泵加压循环使用。
4氨合成工段

变换气与氮气在氨合成塔内混合，使氢氮比2.8-2.9，温度控制在500摄氏度左右，压力不小于15Mpa，在铁催化剂的作用下，完成合成氨反应。
工艺条件优化

合成氨工段以压力来区分，70Mpa以上的高压合成法，20-50Mpa的中压合成法，10Mpa以上的低压合成法。原则上压力越高，转化率越高、反应速率越快。但是受设备压力的限制，国内一般采用低压合成法。氢氮比理论值为3，为了加大反应速率及转换率，一般采用氮气过量。

合成氨生产安全事项

液氨泄露

液氨易腐蚀、易挥发，合成氨项目中将存有大量商品液氨，必须做好应急预案。

应急预案

a）当班人员立即向值班调度、消防值班和车间主任报告；

b）班长迅速查明事故发生源点，组织切断危险源，防止事故扩大；

c）立即投用氨罐围堰事故喷淋水，阻止氨气的四处扩散,检查并关闭氨罐围堰的排水阀，防止氨水的排出；

d）班长立即组织人员清点搜救，对中毒者进行人工呼心脏复苏等紧急抢救，设立临时警戒，疏散事故区域无关人员；

e）通知停止现场一切明火作业，所有电器设备和照明保持原来状态，机动车辆就地熄火；

f）如泄漏部位氨气弥漫能见度低，无法接近事故源，必须在消防救护队人员配合下进行处理。

氢氮气泄露

氢气热值高，爆照极限大，着火点低，必须格外注重氢气防火。

蒸汽烫伤

工段中多出需要高压蒸汽传热，严防蒸汽烫伤，不多说化工人都懂。