合成氨装置新工培训教材.ppt

1 合成氨工业的起源和发展 合成氨工业的起源和发展 一、自然界中的氮 在大气中存在大量的氮气，以体积计，N2约占大气的79%。化学性质非常稳定。如同水在自然界的循环，也存在氮的循环。地球上虽然存在着丰富的氮，但在它们没有与氢或氧化合以前不能被高等植物利用。如果能有廉价的方法生产与这些氮结合的化合物，那么提供适用于农作物生产的氮的问题就简单了。 合成氨工业的起源和发展 电弧法： N2 + O2 → 2NO (3000℃,放电 ) NO + 1/2O2 → NO2 NO2 + H2O → HNO3 电石法(氰氨法)： CaO + 3C → CaC2 + CO CaC2 + N2 → CaCN2 + C CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3 合成氨法: N2 + 3H2 → 2NH3 (l) (高P、T、Cat.) 合成氨工业的起源和发展 合成氨工业的起源和发展 合成氨工业的起源和发展 哈伯将他设计的工艺流程申请了专利后，把它交给了德国当时最大的化工企业——巴登苯胺和纯碱制造公司。哈伯的合成氨的设想终于在1913年得以实现，一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。假若没有合成氨工业的建立，德国军方就不敢贸然于1914发动第一次世界大战。1919年德国战败，合成氨生产技术被迫取消了专利保护，并在全球范围推广。 合成氨工业的起源和发展 二战后，随着世界人口的增加，推动了生物基因工程的发展，60年代形成了推广高产作物的绿色革命，土壤氮元素的平衡状态被打破，缺氮的现象更加明显，单系列大型的化肥厂开始不断出现，大型离心机组的使用为装置大型化提供了技术支持。 1963年世界出现了第一个采用离心式合成气压缩机的日产600吨合成氨厂，1968年建成了日产1000吨合成氨厂，1972年建成了日产1500吨合成氨厂。大型合成氨厂一出现就显示出它投资省、成本低、占地少、劳动生产率高等种种优越性。世界各国为提高化肥产量，都致力于兴建大型氨厂。上世纪末出现了单系列日产2050吨的超大型合成氨装置。 2000年以来，随着全球性的化石能源枯竭，生物能源蓬勃发展，为百年的合成氨工业注入了新的生命力。 合成氨工业的发展 我国的合成氨工业，始于南京永利氨厂、上海天利氮气厂，以及日本军国主义在大连所设的硫酸铵厂，距今已60年之久，这几个厂规模不大，技术取自欧美。解放后，我国合成氨得到了迅速的发展，尤其是1958年以来，我国技术人员和广大工人，立足我国实际和机械工业状况，自力更生创造了我国独特的小氮肥流程，小氮肥工业如雨后春笋般涌现出来，其产量达到了我国氮肥产量的50%以上，20世纪70年代我国先后从国外引进凯洛格工艺型、凯洛格—东洋工艺型、托普索工艺型的日产1000吨大型氨装置，共13套。之后又陆续引进了渣油型及各种节能型新工艺，使我国大型合成氨装置占整个合成氨工业的比率上升。 合成氨工业的发展 近20年来，我们在消化吸收国外先进技术方面取得了巨大的成绩，通过成功地进行管理，我国的引进装置达到和超过了原设计能力，在连续运行周期和技术经济指标上，都接近和达到了世界上较好的水平，在工艺改造和设备改造上也做出了不小的成绩 。 在新的工艺软件包的开发上，在高压机械设备和管件，仪表的国产化等方面也不断有新的突破。目前，国内大型合成氨的设计、设备制造、施工和操作管理上同国际上的差距已经大大的缩小。宁夏石化公司正在筹建45/80国产化大化肥装置. 现代大型氨厂的特点 (1) 生产能力大。一般所谓大型氨厂系指日产量600至1500吨或更高的合成氨装置。 (2) 单系列装置。每种机器或设备基本上都是只布一台。除个别备用泵外，一般没有并联或备用设备。节省了投资，简化了操作。 (3) 运转装置透平化。采用厂内自产蒸汽推动透平，与离心式压缩机直接相连。这样的大机组生产能力大，占地面积小，投资省，能量损失小。 (4) 具有完整的热能回收系统，全厂蒸汽分级使用，利用工艺反应热加热锅炉给水，减少了外供电耗，降低了成本。 现代大型氨厂的发展和特点 (5) 自动化程度高。可以按理想的最佳条件来控制生产。 (6) 整个装置的各个工序构成一个有机的整体，任何一个局部的变化都影响到全局。 (7) 同中、小型装置相比，大型合成氨装置有明显的优越性。随着各种新型节能型流程的工业化，合成氨的能耗可能降至25.116～29.302 GJ/tNH3 (每吨氨理论能耗约22.53 GJ)。 现代大型氨厂的基本流程 20世纪60年