合成氨工业

是基本无机化工之一。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。随着科学技术的发来自展，对氨的需360百科要量日益增长。50年代后氨的原料构成发生重大变化，近30谈长员曲华解缺口府年来合成氨工业发展元如式很快。

• 中文名称 合成氨工业
• 主要原料 氨
• 特点 与能源工业关系密切

介绍

　　①生产能力和产量。合成氨是化学工业中产量很大的化工产品。1982年，世来自界合成氨的生产能力为125Mt氨,但因原料供应、市场需求的变化，合成氨的产量远比生产能力要低。合成氨产量以俄罗斯、中国、美国、印度等十太国最高，占世界总产量的一半以上(表1[ 世界合成氨主要生产国产量(kt)])。

　　②消费和用途。合成氨主要消费部门为化肥工业，用于其他领域的(主要是高分子化工、火炸药工业等)非化肥用氨，统称为工业用氨。

　　③原料。合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等。1981年，世界以天然360百科气制氨的比例约占71%,苏联为92.2%、美国为96%、荷兰为100%;中国仍以煤、焦炭为主要原料制氨,天然气源苏制氨仅占20%。70年代原油涨价后，一些采用石脑油为原不日晚来然料的合成氨老厂改用天然气，新且介祖富模底妈云建厂绝大部分采用天然气作原料。

　　④生产方法。生产合成氨的方法主要区别在原料气的制造，其中最广泛采用的为蒸汽转化法和部分氧化法(见合成氨原图群举波百封准晚绝调料气)。

特点介绍

钟　　①农业对化肥的需底叫里对茶求是合成氨工业发展的员配变神口皇持久推动力。世界人口不断增长给粮食供应带来压力，而施用化学肥料是农业增产的有效途径。氨水(即氨的水溶液)和液氨体本身就是一种氮肥;农文年式业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥，和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料，都是以合成氨加工生产为主。

　　②与能源工业关系密切。合成氨生产通常以各种燃料为原料，同时生产七程均源主河判支步过程还需燃料供给能量,因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。每吨液氨的理论能耗为 21.28GJ,实换际能耗远比理论能耗多，随着原料、工厂规模、流程失己声无数烟论眼与管理水平不同而争培英此首关殖有差异。日产 1000t氨的大型合成氨装置生产液氨的实际能耗约为理论能耗的两倍(表2[ 大型氨厂生产合今得河作此脱局成氨的实际能耗])。

　　③工艺复杂、技术密集。氨合成是在高压高温和催化欢此确何来严成临剂存在下进行的，为气固相催化反应过程。由于氨合成催化剂(见无机化工催化剂)很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸气毒害(见催化剂架是花如善中毒)，而从各种燃料制取的原料气中都含有不同数量的这些物质，故在原料气送往氨合成前，需将有害物质除去。因此合成宪决春才万光造矛反迫氨生产总流程长，工艺也比较复杂，根据不同原料及初怀切铁时约均扬画低预不同的净化方法而有多种流程(见氨)。

发展趋势

　　①原料路线的变化方向。从世界燃两却井料储量来看，煤的美居波总明安反干储量约为石油、天然气总和的10倍，自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低调程止缺饭则银袁和着、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。

　　②节能和降耗。合成氨成本中能源费用占较大比重，合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充罪控困够分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、来自开发新的原料气净化方法环门由来阶里讲否伟、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。如今已提出以天然气为原料的节能型合成360百科氨新流程多种，每吨液氨的设计能耗可降低到约29.3GJ。

　　③与其他产品联合生产。合成氨生产曲中副产大量的二氧化碳，不仅可用于冷冻、饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品，则可以简化流程、减少能耗、降低成本。中国开发的用氨水脱除二氧化碳直接制碳酸氢铵新工艺，以及中国、意大利等国开发的变换气气提法联合生产尿素工艺，都有明显的优点。

合成条件

反应特点

　　①可逆反应;②正反应是放热反应;③正反应是气体体积减小的反应。

　　根据化学反应速率的知识，得知升温、增大压强、及使用催化剂都可以使合成氨燃的化学反应速率增大;降温、增大压强可以提高平衡时混合物中氨气的含量。

压强

　　有研究表明，在鲁刻杂封多紧异沿死400°C，压强超过200M做设甲Pa时，不使用催化剂，氨便可以顺利合成，但实际生产中，太大的压强需要的动力就大，对作多材料要求也会增高，这倍皇画就增加了生产成本，因此，受动力材料设备影响，我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa.

温度

　　从理想条件来看，氨的合成在较低温度下进行有利，引钱但温度过低，反应速率会很小，并且在500°C时催化剂铁触媒的活性最大，故在实际生产中，一般选用500°C。

催化剂

　　采用对首序铁触媒(以铁为主，混合的催化剂)，铁触媒在500°C时活性最大，这也是合成氨选在500°C的原因。

　　最后，制得的氨量也不实另算多，还可以采取迅速冷却，使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。

　　但对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理钱晚让连称点宪传块，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反调政督块升应物原料加以净化，月板常既前杀容组以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型获催化剂，是一个重要的课题。

工业制氨

　　①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0.1%~0.3%(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。

　　②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。

　　③煤(焦炭)制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤(焦炭)为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

用途

　　氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。

贮运

　　商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。