合成氨工艺总结范文篇1

本文介绍了合成氨生产的用途、工艺流程、工艺合成的方法及计算，并进行热量衡算和系统的物料衡算，对合成氨的强化措施以及设备的工艺计算。

【关键字】合成氨；系统工艺；设计方法；计算

一、合成氨的性质及用途

1、合成氨的性质

合成氨指由氮气和氢气在高压催化剂存在下直接合成的氨，别名：氨气。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大多数是合成的氨。合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。

合成氨的主要元素是氮。氮是自然界里分布较广的一种元素。它是蛋白质的主要组成部分按重量计约占蛋白质的六分之一。可见氮元素对生命的重要性。空气中含氮含量很多，约79﹪（体积）。

以氮为原料合成氨是目前世界上用途最为广泛，也是最经济的一种方法。氨的用途很广。以氨为原料可以制造各种氮肥，氮肥施用量在化学肥量中占首位。氮本身就是一种高效肥料。合成氨工业是氮肥的基础，对农业增产起着十分重要的作用，而用化学肥料是农业增产的有效途径。

二、合成氨的工艺流程

（一）合成氨的工艺流程

1-氨合成塔；2-水冷器；3-氨分离器；4-循环压缩机；5-滤抽器；6-冷凝塔；7-氨冷器。

（二）氨的合成工艺说明

氨的合成是合成氨生产的最后一道工序，其任务是将经过精制的氢氮混合气合成为氨。工业上合成氨的各种工艺流程一般以压力的高低来分类。

1、分类

（1）高压法：操作压力70—100MPa，温度为550—650度。优点是氨合成效率高，混合气中的氨易被分离。

（2）低压法：操作压力10MPa左右，温度为400—450度。优点是操作压力和温度都比较低，故对设备要求低，容易管理，且催化剂活性较高。

（3）中压法：操作压力20—60MPa，温度为450—550度。其优缺点介于高压法与低压法之间，目前此法技术比较成熟，经济性比较好。

2、原料气制备

制备氢氮比为3：1的半水煤气。即造气，将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3：1的半水煤气。固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。

以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。

3、净化

对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，只要包括变换过程，脱硫脱碳过程以及气体精致过程。

（1）一氧化碳变换

各种方法制取的原料气都含有CO其体积分数一般为12﹪—40﹪，先利用CO变换反应，在不同温度下分为高温变换以及低温变换。将一氧化碳含量降到0.25﹪左右。因此，一氧化碳变换式原料的制造的继续，又是净化过程。

（2）脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱碳，以天然气为原料的蒸气转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂。一种有机煤为原料的部分转化，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂脱硫的位置。

（3）气体CO2精制过程

经CO变换和CO2脱出后原料中长尚含有少量的CO和CO2为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3分数。因此原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，既精制过程。

三、工艺计算

溶解在液氨中及漏损的气量约为新鲜气量的3%取94标米3，则消耗定额为：3265.99+91≈4370（标米3/吨氨）

合成氨工艺总结范文

关键词：高浓度氨氮废水物化生化

中图分类号：R124文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0147-01

氮是造成水体富营养化和环境污染的重要污染物质，氨氮污染主要产生于化工废水、化肥废水、焦化废水、味精废水、垃圾渗滤液、养殖废水等。一般而言，对生活污水和食品加工厂废水等低浓度氨氮废水，主要采用生化法处理，对大多数中等浓度氨氮的工业废水，根据废水实际情况和处理要求，可选择物理方法或生物硝化法处理。

1物理法

1.1吹脱法

吹脱法是目前国内用于处理高浓度氨氮废水较多的方法，吹脱出的氨可以回收利用。吹脱法适合处理高浓度氨氮废水，主要缺点是温度影响比较大，在北方寒冷季节效率会大大降低。孙业涛[1]等采用自制吹脱装置，对炉粉煤制气工艺产生的1716.2mg/L的高浓度氨氮废水进行了研究，考察了温度、pH值、曝气量和吹脱时间对试验的影响，在氨氮吹脱过程中，温度对吹脱效果的影响最大，确定了适宜条件为温度25℃、pH值为11、曝气量1m3/h、吹脱时间150min，该条件下出水的氨氮脱除率可达99.52%，氨氮浓度为8.28mg/L，达到污水综合排放标准一级排放标准。但须注意国内对吹脱出的氨有效利用不高，仅仅是将氨从水体转移至空气中，氨的污染问题并未得到妥善解决。

1.2沉淀法

化学沉淀法是通过向含氨氮废水中加入含Mg2+和PO43-离子的药剂，与废水中的NH4+反应生成MgNH4PO4·6H2O复合盐（俗称鸟粪石），从而将氨氮从废水中去除。该方法在去除废水中氨氮的同时，得到了一种许多农作物所需的复合肥料MgNH4PO4·6H2O，而且同时也可去除废水中的磷，是一种变废为宝、经济可行的高浓度氨氮废水处理技术。罗领先等[2]以浓度为1520mg/L的模拟高浓度氨氮废水为实验用水，研究了温度对反应速率的影响，然后又结合动力学条件对该反应pH的影响进行了探讨。结果表明，温度对化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的影响并不显著，而pH值的影响却很明显，一般要求反应的pH值控制在8～10之间，氨氮去除率可达到93%以上。

1.3吸附法

沸石是一类以硅酸盐为主，具有阳离子交换性和较大吸附能力的矿物，其结构中含有碱金属或碱土金属离子，如Na+、Ca2+、Mg2+等。这些离子极易与周围水溶液中的阳离子发生交换作用，交换后的沸石晶格骨架结构不被破坏，并可再生，从而使沸石具有离子交换树脂的特性。近年来，国内许多学者利用沸石处理废水中的氨氮，研究表明沸石对氨氮具有很强的选择性离子交换能力；沸石作为极性吸附剂也是一种理想的生物载体。当废水浓度为200mg/L，对氨氮的对数吸附等温线符合Freundlich方程，直线的斜率在0.1～0.5之间，可以作为高浓度氨氮废水的吸附剂使用。

2生物法

近年来出现的新型脱氮工艺都力求缩短生物脱氮中氮元素的转化途径，其共同点是在脱氮过程中仅先将氨氮氧化成亚硝酸氮，然后进行短程反硝化或同步反硝化，与传统工艺相比，短程硝化反硝化需氧量减少25%，碳源需求减少40%，污泥产量减少300%。这一过程大大节约了碳源、能耗以及基建和运行费用。

2.1半程硝化法

半短程硝化就是在微氧环境下将进水氨氮的一半氧化为亚硝酸氮，使出水NO2-N/NH3-H（质量浓度之比）为1∶1。李小霞[3]以自配制的高氨氮废水为进水，以硝化反硝化污泥为种，在SBR反应器中采用消化污泥驯化启动自养半短程硝化系统，试验过程说明，硝酸细菌始终存在于反应器中，只要条件适宜，都有可能繁殖生长，所以要严格控制自养半短程硝化系统的条件，防止短程硝化系统的转变。

2.2同步硝化反硝化

当硝化与反硝化反应在同一个反应器中同时进行时，称为同时硝化反硝化。目前，对同步硝化反硝化的机制研究主要集中在微生物学、生物化学和物理学等方面，且多是考察在低DO条件下全程硝化的SND现象，吕宏德等[4]以垃圾渗滤液的UASB处理出水为研究对象，考察了在较高DO条件下，氨氮废水短程硝化反应器中SND现象及各影响因素之间的相互关系。当DO为2～5mg/L时，SND对TN的去除率为5%～30%，30%，去除的TN大致等于硝化过程中减少的TKN与产生的NOx-N的差值。C/N是影响SND去除总氮的决定性因素，随着C/N比的提高，对TN的去除率增加。

2.3短程硝化反硝化

短程硝化反硝化的新型脱氮途径，具有节约能源、碳源，减少污泥产量和占地面积省等几个大优点，因此自开发以来成为国内外污水处理专家的重视，并成为污水生物脱氮研究领域的热点。王厦[5]等着重研究了短程硝化对于高浓度氨氮废水的去除，并对相关因素进行了动力学分析。研究结果表明，经过驯化培养的活性污泥对高浓度氨氮废水有很强的降解能力，进水氨氮容积负荷最高时达到3.2g/（L·d），远高于普通硝化反应的负荷。不同的温度、溶解氧浓度对氨氮降解有显著影响，35℃是合适的反应温度，溶解氧浓度控制在1mg/L。同时，废水中有少量的有机物有利于氨氮降解，但是大量的有机物浓度会抑制亚硝化反应。

2.4改进SBR

IMO-SBR工艺是结合了固定化微生物技术与SBR工艺的一种全新污水处理工艺，充分利用了固定化微生物和SBR的优点，既保留了固定化微生物，又较好地利用了成熟的SBR工艺。在30℃下，氨氧化菌具有较快的生长速率，氨氧化速率较快。系统对有机物有较高的去除效率，有机物浓度较高时对氨氧化菌的生长有一定的影响。合适的有机物浓度能提高系统的脱氮能力。系统对pH的变化有较强的适应性，即使较高的游离氨浓度对系统的影响也较小，但合适的pH能提高系统的脱氮能力。

参考文献

[1]孙业涛，郭瓦力，单译，等.吹脱法处理粉煤制气工艺高浓度氨氮废水[J].化学工业与工程，2010，27（6）：487-489.

[2]罗领先，崔喜军.化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的动力学研究[J].广东农业科，2010，6：203-204.

[3]李小霞，解庆林，游少鸿，等.高浓度氨氮废水自养半短程硝化试验[J].桂林工学院学报，2009，29（4）：543-547.

合成氨工艺总结范文

关键词：传统工艺直喷法工艺主要设备效率经济成本

中图分类号：X701.7文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

降低NOx排放主要有2种措施：一是使用低氮燃烧器（LNB）来控制燃烧过程中NOx的产生；二是对生成的NOx采取的烟气脱硝技术，主要方法有选择性非催化还原（SNCR）和选择性催化还原（SCR）。为了应对日益严格的国家排放标准，循环流化床锅炉（CFB）主要采取SNCR和SCR工艺。

本文对传统SNCR工艺和一种特殊SNCR工艺进行对比分析，选取氨水作为还原剂。

1脱硝工艺

1.1脱硝工艺反应机理

4NO+4NH3+O24N2+6H2O；6NO2+8NH37N2+12H2O；NO+NO2+2NH32N2+3H2O

1.2传统SNCR工艺

传统工艺中通常将氨水制备成氨气作为还原剂。在脱硝工艺流程中，还原剂氨水由槽车运输到现场，用卸氨泵卸载到储存罐，通过蒸发器蒸发得到纯净的氨气，经过氨/空气稀释系统，再通过喷氨系统喷入到烟气中，烟气中的NOx与NH3发生反应，生成产物N2和H2O。

1.3直喷法SNCR工艺

直喷法是将氨水直接作为还原剂。直喷法SNCR工艺流程中，还原剂氨水由槽车运到现场，用卸氨泵卸载到储存罐中，通过计量泵输送入喷射系统，经喷射系统喷入烟气中发生反应，生成产物N2和H2O。

2两种工艺的对比分析

1.4工艺对比分析的工程背景

工艺对比分析的工程背景为扬州某有限公司2×75t/h循环硫化床锅炉脱硝改造工程。烟气脱硝装置采用SNCR工艺，保证出口浓度达到GB13223-2011标准要求。

本工程锅炉型号为：HG-75/5.3-L.YM100；锅炉额定蒸发量为75t/h；锅炉最大连续蒸发量为100t/h。锅炉允许有短时的超负荷10%的能力。

1.5两种工艺的主要设备的对比分析

1.5.1主要设备功能介绍

基于工程背景，两种工艺需配置如下主要工艺设备：

卸氨泵：卸氨泵的作用是把氨水从运输的槽车中转移到氨水储罐中，一运一备；氨水储罐：氨水储罐用来储存氨水槽车运来的氨水，一用一备，也可根据业主要求在符合相关标准的基础上进行适当的调整；氨水输送泵：将氨水储罐里的氨水输送到下一级系统，一运一备；氨蒸发槽：将输送过来的氨水加热蒸发成氨气和水蒸气，输送到氨气/空气混合器；风机：向氨蒸发槽鼓入热烟气，经过混合氨水蒸发成氨气和水蒸气；氨气/空气混合器：蒸发完的稀释气体经过氨气/空气混合器进一步混合成一定浓度的均匀稀释气体；喷氨系统：将送来的还原剂经过计量分配，喷入烟气中发生反应。

1.5.2传统工艺和直喷法工艺的主要设备对比

传统工艺与直喷法工艺主要设备对比表（表1）

工艺名称

传统工艺

直喷法工艺

序号

设备名称

1

卸氨泵

√

√

2

氨水储罐

√

√

3

氨水输送泵

√

√

4

氨蒸发槽

√

5

风机

√

6

氨气/空气混合器

√

7

喷氨系统

√

√

注：表中√表示工艺中有这项设备。

1.6两种工艺的效率分析

传统工艺从锅炉烟气中抽出部分热烟气，通过风机鼓入氨蒸发槽，蒸发氨水成氨气和水蒸气的混合物，然后通过喷氨格栅送入锅炉烟气中发生反应；直喷法工艺将氨水直接通过喷枪喷入锅炉烟气中气化蒸发，发生反应脱除NOx。两种工艺都是将0.1m3/h的氨水通过100000Nm3/h的烟气加热蒸发，通过烟气加热的氨水量无变化，区别在于加热阶段不同。

故分析两种工艺对锅炉效率的影响相同。

1.7两种工艺的定性经济成本分析

工程成本分析主要分为两类：初期投资成本和运行成本。初期投资成本为建设期固定资产投资成本和试运行成本；运行成本为运营期工程运行成本。

（1）初期投资成本

建设期固定资产投资成本对比：可从表1中看出传统工艺在这一项中比直喷法工艺投资成本高。

试运行成本：可作为一规费，具体可参照各企业的企业规定。传统工艺比直喷法工艺复杂，试运行成本相对略高。

（2）运行成本分析

运行成本主要为设备损耗和能源消耗。由于传统工艺主要设备比直喷法工艺主要设备多，设备损耗相对较多，运行中维护费用相对增高。

SNCR项目中能源消耗主要为氨水、水、电能等。氨水耗量：经过计算，两种工艺中氨水消耗量为0.1m3/h；水耗量：传统工艺中用水源为风机冷却水、事故水、冲洗水等；直喷法工艺中用水源为事故水、冲洗水。故传统工艺中用水量比直喷法工艺用水量大约0.5m3/h；电能耗量：传统工艺比直喷法工艺多了风机这一动设备，电能消耗相应较大。

3结语

经过上述两种工艺的对比分析，直喷法工艺相对于传统工艺来说，有以下优点：

（1）有效减少供货范围：蒸发槽，热烟气风机，氨气/空气混合器，热烟气管道，AIG管道等。

（2）初期投资成本明显减少。

（3）由于减少热烟气风机而减少SCR系统的电消耗量，水消耗量同时减少，故总体运行成本降低。

（4）喷氨格栅容易积灰堵塞，运行维修成本相对较大；喷枪设计易于抽出检修，运行检修成本减少。

面对目前日益严峻的环境问题，各种脱硝技术迅猛发展，我国循环流化床锅炉SNCR脱硝改造过程中，在既希望脱硝效率满足要求，又兼顾经济成本的情况下，直喷法工艺更能满足企业的需求。

参考文献：

[1]断传和，夏怀祥.燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术[M].北京：中国电力出版社，2009.