畢業(yè)設計---年產10萬噸合成氨合成工段的設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p>　　題 目: 年產10萬噸合成氨合成工段的設計</p><p>　　院 系: 化學生物與材料科學學院</p><p>　　專 業(yè): </p><p>　　班 級:

2、 </p><p>　　學生姓名: </p><p>　　指導教師: xx </p><p><b>　　內容摘要</b></p><p>　　氨是重要的基礎化工產品之一，在國民經濟中占有重要地位。合成氨生產經過多年的發(fā)展，現已發(fā)展成為一種成熟的化工生產工藝。</p>

3、<p>　　本設計是以天然氣為原料年產十萬噸合成氨合成工序的設計。近年來合成氨工業(yè)發(fā)展很快，大型化、低能耗、清潔生產均是合成氨設備發(fā)展的主流，技術改進主要方向是開發(fā)性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等方面上。</p><p>　　關鍵字：合成氨；天然氣；合成；</p><p><b>　　目錄</b>

4、;</p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄IV</b></p><p>　　1 綜述- 1 -</p><p>　　1.1 氨的性質、用途及重要性- 1 -</p><

5、;p>　　1.1.1 氨的性質- 1 -</p><p>　　1.1.2 氨的用途及在國民生產中的作用- 1 -</p><p>　　1.2 合成氨生產技術的發(fā)展- 2 -</p><p>　　1.2.1世界合成氨技術的發(fā)展- 2 -</p><p>　　1.2.2中國合成氨工業(yè)的發(fā)展概況- 4 -</p>&l

6、t;p>　　1.3簡述產品的幾種生產方法及特點- 1 -</p><p>　　1.3.1主要原料來源</p><p>　　1.3.2 主要原料規(guī)格</p><p>　　1.4生產中產生有害物質和處理措施</p><p>　　1.4.1 氨氣和液氨</p><p>　　1.4.2 合成氨廢水</p>

7、<p>　　1.5合成氨合成工序的工藝原理- 6 -</p><p>　　1.5.1 合成氨的典型工藝流程介紹- 6 -</p><p>　　1.5.2 合成氨合成工序的工藝原理- 8 -</p><p>　　1.5.3合成氨合成工序的工藝原理- 8 -</p><p>　　1.6 設計方案的確定- 9 -</p&

8、gt;<p>　　1.6.1 原料的選擇- 9 -</p><p>　　1.6.2 工藝流程的選擇- 9 -</p><p>　　1.6.3 工藝參數的確定- 10 -</p><p>　　1.5.4 工廠的選址- 11 -</p><p>　　2 設計工藝計算- 13 -</p><p>　　

9、2.1 原始條件- 13 -</p><p>　　2.2 物料衡算- 20 -</p><p>　　2.2.1合成塔物料衡算- 20 -</p><p>　　2.2.2氨分離器氣液平衡計算</p><p><b>　　- 27 -</b></p><p>　　2.3.1冷交換器氣液平衡計算&

10、lt;/p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.3.1液氨貯槽物料計算</p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.3.1合成系統物料計算- 30 -</p><p>　　2.3.1合成塔物料計算- 30 -<

11、/p><p>　　2.3.1水冷器物料計算- 30 -</p><p>　　2.3.1 氨分離器物料計算- 30 -</p><p>　　2.3.1 冷交換器物料計算- 30 -</p><p>　　2.3.1 氨冷器物料計算- 30 -</p><p>　　2.3.1 冷交換器物料計算- 30 -</p&

12、gt;<p>　　2.3.1液氨貯槽物料計算</p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.3.1 物料衡算結果匯總</p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.4. 熱量衡算- 30 -</p><p&g

13、t;　　2.4.1 冷交換器熱量衡算</p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.4.2 氨冷器熱量計算</p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.4.1 合成塔熱量計算</p><p><b>　　-

14、30 -</b></p><p>　　2.4.2廢熱鍋爐熱量計算</p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.4.3 熱交換器熱量計算- 30 -</p><p>　　2.4.4 水冷器熱量計算- 30 -</p><p>　　2.4.5 氨分離器熱量

15、核算</p><p><b>　　- 30 -</b></p><p>　　2.5主要設備選型- 35 -</p><p>　　2.5.1 廢熱鍋爐設備工藝計算- 35 -</p><p>　　2.5.2 主要設備選型匯總表- 35 -</p><p>　　3環(huán)境保護與安全措施- 36 -

16、</p><p>　　3.1環(huán)境保護- 2 -</p><p>　　3.1.1化學沉淀—A/ O 工藝處理合成氨廢水</p><p><b>　　- 2 -</b></p><p>　　3.1.2合成氨尾氣的回收</p><p><b>　　- 2 -</b></p&

17、gt;<p><b>　　3.2安全措施</b></p><p><b>　　- 2 -</b></p><p>　　3.2.1防毒- 2 -</p><p>　　3.2.2防火- 2 -</p><p>　　3.2.3防爆- 2 -</p><p>　　

18、3.2.4防燒傷- 6 -</p><p><b>　　3.2.5 防觸電</b></p><p><b>　　- 6 -</b></p><p>　　3.2.6 防機械傷害</p><p><b>　　- 6 -</b></p><p>　　參考文獻

19、- 40 -</p><p><b>　　致謝- 41 -</b></p><p><b>　　附錄- 42 -</b></p><p><b>　　1 綜述</b></p><p>　　1.1 氨的性質、用途及重要性</p><p>　　1.1.

20、1 氨的性質</p><p>　　氨分子式為NH3，在標準狀態(tài)下是無色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味。人們在大于100cm3/m3氨的環(huán)境中，每天接觸8小時會引起慢性中毒。</p><p>　　氨的主要物理性質有：極易溶于水，溶解時放出大量的熱。氨水溶液呈堿性，易揮發(fā)。液氨和干燥的氨氣對大部分物質沒有腐蝕性，但在有水的條件下，對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕作用。</p>&l

21、t;p>　　氨的化學性質有：在常溫下相當穩(wěn)定，在高溫、電火花或紫外光的作用下可分解為氮和氫。具有可燃性，自然點為630℃，一般較難點燃。氨與空氣或氧的混合物在一定范圍內能夠發(fā)生爆炸。氨的性質比較活潑，能與各種無機酸反應生成鹽。</p><p>　　1.1.2 氨的用途及在國民生產中的作用</p><p>　　氨是重要的無機化工產品之一，在國民經濟中占有重要地位。合成氨指由氮和氫在高溫

22、高壓和催化劑存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收外，絕大部分是合成的氨。氨主要用于農業(yè)，合成氨是我化肥工業(yè)的基礎，氨本身是最重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大都是先合成氨，再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分均占70%的比例，稱之為“化肥氨”； 同時氨也是重要的無機化學和有機化學工業(yè)基礎原料，用于生產銨、胺、染料、炸藥、合成纖維、合成樹脂的原料，這部分約占30%的比例，稱之為“工業(yè)氨”。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產

23、量的12％。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料生產。液氨常用作制冷劑。</p><p>　　合成氨是大宗化工產品之一，世界每年合成氨產量已達到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產化學肥料，20%作為其它化工產品的原料。氨作為最為重要的基礎化工產品之一，同時也是能源消耗的大戶，世界上大約有10%的能源用于合成氨。</p><p>　

24、　隨著世界人口的不斷增加，用于制造尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨以及其它化工產品的氨用量也在增長。據統計1994年世界氨產量為113.46Mt，其中中國、美國、印度、俄羅斯四個主要產氨國占了一半以上。在化學工業(yè)中合成氨工業(yè)已經成為重要的支柱產業(yè)[1]。</p><p>　　1.2 合成氨生產技術的發(fā)展</p><p>　　1.2.1世界合成氨技術的發(fā)展</p><p>

25、;<b>　　原料構成的變化</b></p><p>　　為了合成氨，首先必須提供氮和氫。氮來自空氣，氫來自水。氣和水到處都有，而且取之不盡。傳統的制氮方法是在低溫下將空氣液化、分離，以及水電解制氫。由于電解制氫法，電能消耗大，成本高。傳統方法還是采用高溫下將各種燃料和水蒸氣反應制造氫。因此合成氨生產的初始原料是焦炭、煤、焦爐氣、天然氣、石腦油、重油等，60多年來世界合成氨原料的構成變化見下

26、表1-1。</p><p>　　表1.1世界合成氨原料構成（%）</p><p>　　由表1-1可知，合成氨的原料構成是從以固體燃料為主轉移到以氣體燃料和液體原料為主。</p><p>　　自從北美大量開發(fā)天然氣資源成功之后，20世紀50年代開始采用天然氣制氨。因為天然氣便于管道運輸，用作合成氨的原料具有投資省、能耗低等明顯優(yōu)點。到20世紀60年代末，國外主要產氨國

27、都已先后停止用焦炭、煤為原料，而以天然氣、重油等為原料，天然氣所占比重不斷上升。一些沒有天然氣資源的國家，如日本、英國在解決了石腦油蒸汽轉化過程的析碳問題后，1962年開發(fā)成功石腦油為原料生產合成氨的方法。石腦油經脫碳、氣化后，可采用和天然氣為原料的相同生產裝置制氨。但石腦油價格比天然氣高，而且又是石油化工的重要原料，用于制氨受到一定限制。為了擴大原料范圍，又開發(fā)了用重油部分氧化法制氫。從此比石腦油價廉、來源廣泛的重油和減壓渣油開始作為

28、合成氨的另一種原料。</p><p>　　表1-2為各種原料的日產1043.3t合成氨廠，相對投資和能量消耗比較。由表可見，雖然各國資源不同，但選用原料的基本方向相同。只要資源條件具備作為合成氨的原料。首先應考慮天然氣和油田氣，其次采用石腦油。</p><p>　　表1.2 氨廠采用的各種原料的相對投資和能量消耗</p><p>　　特別是以天然氣為原料的合成氨工業(yè)

29、占了很大的比重，本設計就是以天然氣為原料合成氨，主要是轉化工段的設計。</p><p><b>　　生產規(guī)模大型化</b></p><p>　　20世紀50年代以前，氨合成塔的最大能力為日產200t氨，到60年代初期為400t。隨著蒸汽透平驅動的高壓離心式壓縮機研制成功，美國凱洛格公司運用建設單系列大型煉油廠的經驗，首先運用工藝過程的余熱副產高壓蒸汽作為動力，于196

30、3年和1966年相繼建成日產544.31t和907.19t的氨廠，實現了單系列合成氨裝置的大型化，這是合成氨工業(yè)發(fā)展史上第一次突破。大型化的優(yōu)點是投資費用低，能量利用率高，占地少，勞動生產率高。從20世紀60年代中期開始，新建氨廠大都采用單系列的大型裝置。但是，大型的單系列合成氨裝置要求能夠長周期運行，對機器和設備質量要求很高，而且在超過一定規(guī)模以后，優(yōu)越性并不十分明顯了。因此大型氨廠通常是指日產600t級，日產1000t級和日產150

31、0t級的三種?，F在世界上規(guī)模最大的合成氨裝置為日產1800t氨，1991年在比利時的安特衛(wèi)普建成投產。</p><p><b>　　低能耗新工藝</b></p><p>　　合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外。整個生產過程還需消耗較多的電力、蒸汽等二次能源，而用量又很大?，F在合成氨能耗占世界能源消費總量的3%，中國合成氨生產能耗約占全國能耗的4%。由于噸氨

32、生產成本中能源費用占70%以上，因此能耗是衡量合成氨技術和經濟效益的重要標志。</p><p>　　以天然氣為原料的日產1000t合成氨裝置噸氨能耗目前已從20世紀70年代的40.19GJ下降到39.31GJ左右，而且以天然氣為原料的大型氨廠的所需動力約有85%可由余熱供給[3]。</p><p><b>　　生產自動化</b></p><p>

33、;　　合成氨生產特點之一是工序多、連續(xù)性強。20世紀60年代以前的過程控制多采取分散方式，在獨立的幾個車間控制室中進行。自從出現單系列裝置的大型氨廠，除泵類有備用外，其它設備和機器都是一臺。因此，某一環(huán)節(jié)的失調就會影響生產，為了保證長周期的安全生產，對過程控制提出更高的要求，從而發(fā)展到把全流程的溫度、壓力、流量、物位和成分五大參數的模擬儀表、報警、連鎖系統全部集中在中央控制室顯示和監(jiān)視控制。</p><p>　　

34、自從20世紀70年代計算機技術應用到合成氨生產以后，操作控制上產生了飛躍。1975年美國霍尼威爾公司開發(fā)成功TCP-2000總體分散控制系統（Totol Distributed Control System），簡稱集散控制系統（DCS）。</p><p>　　DCS是現代計算機技術、控制技術、數據通訊技術和熒光顯示技術（CRT）相結合的產物。在CRT操作平臺上可以存取、顯示多種數據和畫面，包括帶控制點的流程，全部

35、過程變量、控制過程變量，以及其參數的動態(tài)數值和趨勢圖，從而實現集中監(jiān)視和集中操作。操作人員對于人一控制點、控制單元、生產設備、車間以及全廠的運作情況進行隨機或定勢的觀察，只要通過鍵操作調出相應的畫面，即可把所需內容顯示在CRT上，以便監(jiān)視、控制和修改某些參數。需要的數據、流程都可隨機或定時在打印機上打印和彩色硬拷貝機上拷貝。與此同時，報警、連鎖系統，程序控制系統，采用了微機技術的可編程序邏輯控制器（PLC）代替過去的繼電器，采用由用戶編

36、寫的程序，實現自動或手動的“開”或“?！焙蛷碗s程序不同的各種邏輯控制，計時、計數、模擬控制等。近年由于機電一體化需要邏輯控制和模擬控制計時、計數、運算等功能相結合，各儀表廠家的產品已從單一的邏輯控制，趨向多種控制功能結合為一體。因此，用“可編程序控制器”（PC）這一名稱較為確切。</p><p>　　此外，若配置有高一級管理、控制功能的上位機系統，還能進行全廠綜合優(yōu)化控制和管理，這種新穎的過程控制系統不僅可以取代

37、常規(guī)模擬儀表，而且還可以完成局部優(yōu)化控制以及模擬儀表難以實現的復雜自控系統。若能用仿真技術進行操作人員的模擬培訓只需在一臺高性能的計算機上配合相應的軟件以代替實際生產裝置的控制、運作設備，這樣就可以在較短的時間內學習開停車、正常操作和事故狀態(tài)操作。這些都表示氨生產技術自動化進入新的階段，改變了幾十年合成氨生產控制的面貌。</p><p>　　1.2.2中國合成氨工業(yè)的發(fā)展概況</p><p&g

38、t;　　中國合成氨生產是從20世紀30年代開始的，但當時僅在南京、大連兩地建有氨廠，一個是由著名愛國實業(yè)家范旭東先生創(chuàng)辦的南京永利化學工業(yè)公司铔廠—— 永利寧廠，現南京化學工業(yè)公司的前身；另一個是日本占領東北后在大連開辦的滿洲化學工業(yè)株式會社，最高年產量不超過50Kt（1941年）。此外在上海還有一個電解水制氫生產合成氨、硝酸的小型車間。</p><p>　　中華人民共和國成立以來，化工部門貫徹為農業(yè)服務的方針，

39、把發(fā)展化肥生產放在首位。經過50多年的努力，中國已擁有多種原料、不同流程的大、中、小型合成氨廠1000多個，1999年總產量為34.52Mt氨，已躍居世界第1位，已掌握了以焦炭、無煙煤、褐煤、焦爐氣、天然氣及油田氣和液態(tài)烴等氣固液多種原料生產合成氨的技術，形成中國大陸特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產規(guī)模并存的合成氨生產格局。</p><p>　　中國合成氨工業(yè)的發(fā)展經歷了以下幾個階段。</p&

40、gt;<p>　　第一、恢復老廠和新建中型氨廠</p><p>　　20世紀50年代初，在恢復和擴建老廠的同時，從原蘇聯引進以煤為原料、年產50kt的三套合成氨裝置，并創(chuàng)建了吉化、蘭州、太原三大化工基地，后又自行設計、制造了7.5萬噸合成氨系統，以川化的創(chuàng)建為標志。到60年代中期中氮已投產了15家。20世紀60年代隨著石油、天然氣資源的開采，又從英國引進一套以天然氣為原料的加壓蒸汽轉化法年產100k

41、t合成氨裝置(即瀘天化)；從意大利引進一套以重油為原料的部分氧化法年產50kt合成氨裝置，從而形成了煤油氣原料并舉的中型氨廠生產系統，迄今為止，已建成50多座中型氨廠。</p><p>　　第二、小型氨廠的發(fā)展</p><p>　　從20世紀60年代開始在全國各地建設了一大批小型氨廠，1979年最多時曾發(fā)展到1539座氨廠。</p><p>　　第三、大型氨廠的崛起

42、</p><p>　　20世紀70年代是世界合成氨工業(yè)大發(fā)展時期。由于大型合成氨裝置的優(yōu)越性，1972年2月中國作出了成套引進化學肥料技術和設備的決定。1973年開始，首批引進13套年產300kt合成氨的成套裝置(其中10套為天然氣為原料，建在川化、瀘天化、云南、貴州等地)，為了擴大原料范圍，1978年又開始第二批引進4套年產300kt合成氨裝置。</p><p>　　中國是世界上人口最多

43、的農業(yè)大國，為了在2000年氮肥產量達到基本自給自足，最近十年先后陸續(xù)引進14套具有20世紀90年代先進水平的年產300kt合成氨成套設備，同時從20世紀70年代起，我國開始了大型合成氨成套裝置的自行設計、自行制造工作，第一套年產30萬噸的合成氨裝置于80年在上海建成投產。特別是于90年代初在川化建成投產的年產20萬噸合成氨裝置達到了當時的國際先進水平。從而掌握了世界上幾乎所有先進的工藝和先進技術如低能耗的凱洛格工藝、布朗工藝等，通過對

44、引進技術的消化吸收和改造創(chuàng)新，不但使合成氨的技術水平跟上了世界前進的步伐，而且促進了國內中小型氨廠的技術發(fā)展。</p><p>　　至今，在32套引進裝置中，原料為天然氣、油田氣的17套，渣油7套，石腦油5套，煤2套和尤里卡瀝青1套，加上上海吳涇，成都的兩套國產化裝置，合成氨總能力為10.22Mt。中國潛在的天然氣資源十分豐富，除新勘探的新疆塔里木盆地有大量的天然氣可以通過長距離的管線東輸外，對海南鶯歌海域蘊藏的

45、天然氣已決定在新世紀初新建一套引進的年產450kt合成氨裝置，這將是中國規(guī)模最大的一套合成氨裝置[1]。</p><p>　　1．3設計產品所需的主要原料規(guī)格、來源</p><p>　　1.3.1主要原料來源</p><p>　　生產合成氨，首先必須制備氫、氮原料氣。</p><p>　　氮氣來源于空氣，可以在低溫下將空氣液化、分離而得，或者

46、在制氫過程中直接加入空氣來解決。</p><p>　　氫氣來源于水或含有烴類的各種燃料，它取決于用什么方法制取。最簡便的方法是將水電解，但此法由于電能消耗大、成本高而受到限制?，F在工業(yè)上普遍采用以焦炭、煤、天然氣、重油等原料與水蒸汽作用的氣化方法。</p><p>　　1.3.2 主要原料規(guī)格</p><p>　　(1) 合成塔進口氣體組成</p>&

47、lt;p>　　合成塔進口氣體組成包括氫氮比、惰性氣體含量與初始氨含量。當氫氫比為3時，對于氨合成反應，可得最大平衡氨含量，但從動力學角度分析，最適宜氫氨比隨氨含量的不同而變化。如果略去氫及氨在液氨中溶解損失的少量差異，氨合成反應氫與氮總是按3：1消耗，新鮮氣氫氮比應控制為3，否則循環(huán)系統中多余的氫或氮就會積累起來，造成循環(huán)氣中氫氮比的失調。</p><p>　　惰性氣體(CH4、Ar)來源于新鮮原料氣，它們

48、不參與反應因而在系統中積累。惰性氣體的存在，無論從化學平衡還是動力學上考慮均屬有弊。但是，維持過低的惰氣含量又需大量排放循環(huán)氣導致原料氣消耗量增加。如果循環(huán)氣中惰性氣體含量一定，新鮮氣中惰性氣體含量增加，根據物料平衡關系，新鮮氣消耗隨之增大。因此，循環(huán)氣中惰性氣體含量應根據新鮮氣惰性氣體含量、操作壓力、催化劑活性等條件而定。由于原料氣制備與凈化方法不同，新鮮氣中惰性氣體含量也各個相同，循環(huán)氣中所控制的惰性氣體含量也有差異。</p&

49、gt;<p>　　當其它條件一定時，進塔氣體中氨含量越高，氨凈值越小，生產能力越低。初始氨含量的高低取決于氨分離的方法。對于冷凍法分離氨，初始氨含量與冷凝溫度和系統壓力有關。為過分降低冷凝溫度而過多地增加氨冷負荷在經濟上也并不可取。操作壓力300atm時，一般進塔氨含量控制在3.2～3.8％；150atm時，為2.0～3.2％。</p><p>　　(2) 硫化物和碳氧化物含量</p>

50、<p>　　無論那一種原料所得原料氣，都含有一定數量的硫化物。雖然原料氣中硫化物含量不高，但對合成氨生產危害卻很大。硫化物是各種催化劑的毒物，硫化氫能腐蝕設備管道。以烴類為原料的蒸汽轉化法制取原料氣，鎳催化劑對硫含量限制十分嚴格，要求烴原料中總硫含量為0.5PPm(重量)以下。</p><p>　　為防止CO和CO2對催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得多余20ppm[5]。</p>

51、<p>　　1.4生產中產生有害物質和處理措施</p><p>　　中小型合成氨廠在生產過程中，常見的有毒有害物質種類很多，多以氣體、蒸氣、霧、粉塵等狀態(tài)存在，其中有毒有害氣體是合成氨生產中最常見的。</p><p>　　1.4.1 氨氣和液氨</p><p>　　氨氣是一種具有強烈刺激臭味的無色氣體, 易被液化成藍色液體。車間空氣中氨的最高容許濃度為3

52、0 毫克／米3。它對人的眼睛和呼吸器官有較大的傷害作用。氨中毒的癥狀首先是服粘膜和呼吸道粘膜受到刺激、胸感抑郁、胃痛、打噴嚏、流口水、周身有不舒服感。如在氨氣濃度不大的環(huán)境中，停留時間不長，而且能及時離開環(huán)境，到空氣新鮮的地方去，上述的癥狀可漸漸消失。中毒嚴重時，會引起肺部腫脹導致死亡。氨氣刺激眼睛能引起角膜炎。因氨有氣味，故較好預防。</p><p>　　合成氨生產中合成工段經常接觸的液體毒物有液氨、氨水等。液

53、氨或氨水濺入眼內，可造成眼睛嚴重損傷，出現眼瞼水腫，眼結膜迅速充血水腫，眼劇痛，角膜混濁，甚至因角膜潰瘍、穿孔而失明。接觸液氨和高濃度氣氨，可使皮膚引起類似強堿的嚴重灼傷，出現紅斑、水泡，甚至因吸收水分，使皮膚脂肪皂化而壞死。</p><p>　　在正常生產過程中，有很少一部份氣態(tài)NH3無法回收，通過放空火炬燃燒掉就不會對環(huán)境造成影響。對于成品氨罐放空的氣態(tài)NH3可引入冰機中進行加壓冷凝，不僅回收了NH3，同時也

54、不會造成環(huán)境的污染[3]。</p><p>　　1.4.2 合成氨廢水</p><p>　　合成氨生產過程中產生的廢水是COD的主要來源。比如，隔油池中廢水就含有COD。如果含有COD的廢水排放出去就會繁衍菌類、藻類，污染水源和土壤，更嚴重的是會造成污染滋生源，對環(huán)境造成更大的破壞。</p><p>　　要減少廢水和工藝冷凝液中的COD的排放，可改進生產工藝，使廢水

55、排放減少，建設特生化處理裝置，進行廢水處理，使廢水中的COD含量達到國家控制標準[6]。</p><p>　　1.5 生產流程及生產方法的確定</p><p>　　1.5.1合成氨生產的特點</p><p>　　氨的合成工段，其主要任務是在適宜的溫度、壓力和有觸媒催化的條件下，將經過精制的氫氮混合氣體，在合成塔內直接合成為氨。然后將所得的氣氨，從氫氮混合氣中經冷卻冷

56、凝成為液態(tài)氨分離出來。液氨由氨罐進入氨冷器蒸發(fā)為氣氨，送碳化崗位制取碳酸氫銨；或送硝酸車間制取硝酸和硝銨；或送硫銨車間制取硫酸銨；或將液氨送尿素車間制取尿素等。未合成為氨的氫氮混合氣體繼續(xù)在合成系統內循環(huán)使用。</p><p>　　合成氨生產的特點，概括起來有如下幾方面[7]：</p><p>　　(1)工藝流程長、設備管道多；(2)生產過程有高度的連續(xù)性；(3)各工序生產操作相互影響；(

57、4)生產是在高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、易灼傷的情況下進行的。</p><p>　　在整個合成氨生產過程中，合成氨生產比較復雜，始終存在著高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒等危險因素，各種控制條件比較嚴格，稍有疏忽就可能發(fā)生事故。同時，因生產工藝流程長、連續(xù)性強，設備長期承受高溫和高壓，還有內部介質的沖刷、滲透和外部環(huán)境的腐蝕等，各類事故發(fā)生率比較高，尤其是火災、爆炸和重大設備事故經常發(fā)生。但是，只要我們能充分認

58、識這一客觀規(guī)律并掌握這一客觀規(guī)律就能做到安全生產，實現穩(wěn)產、高產。</p><p>　　因此，合成氨生產必須滿足高溫、高壓、高純度要求。在生產過程中有一系列化學反應、傳熱、燃燒、分離等過程,溫度、壓力、濃度等因素都影響反應的進行,這些因素又受到設備質量、水質、煤質、季節(jié)、氣候、操作水平、調度與管理的影響,這樣就形成了合成氨生產工藝過程、設備結構、操作管理與生產技術的復雜性。</p><p>

59、;　　1.5.2 氨合成過程的基本工藝步驟 </p><p>　　實現氨合成的循環(huán)，必須包括如下幾個步驟[4]：氮氫原料氣的壓縮并補入循環(huán)系統；循環(huán)氣的預熱與氨的合成；氨的分離；熱能的回收利用；對未反應氣體補充壓力并循環(huán)使用，排放部分循環(huán)氣以維持循環(huán)氣中惰性氣體的平衡等。</p><p>　　由于采用壓縮機的型式、氨分冷凝級數、熱能回收形式以及各部分相對位置的差異，而形成不同的工業(yè)生產流程

60、，但實現氨合成過程的基本工藝步驟是相同的。</p><p>　　(1)氣體的壓縮和除油</p><p>　　為了將新鮮原料氣和循環(huán)氣壓縮到氨合成所要求的操作壓力，就需要在流程中設置壓縮機。當使用往復式壓縮機時，在壓縮過程中氣體夾帶的潤滑油和水蒸汽混合在一起，呈細霧狀懸浮在氣流中。氣體中所含的油不僅會使氨合成催化劑中毒、而且附著在熱交換器壁上，降低傳熱效率，因此必須清除干凈。除油的方法是壓縮

61、機每段出口處設置油分離器，并在氨合成系統設置濾油器。若采用離心式壓縮機或采用無油潤滑的往復式壓縮機，氣體中不含油水，可以取消濾油設備，簡化了流程。</p><p>　　(2)氣體的預熱和合成</p><p>　　壓縮后的氫氮混合氣需加熱到催化劑的起始活性溫度，才能送入催化劑層進行氨合成反應。在正常操作的情況下，加熱氣體的熱源主要是利用氨合成時放出的反應熱，即在換熱器中反應前的氫氮混合氣被反

62、應后的高溫氣體預熱到反應溫度。在開工或反應不能自熱時，可利用塔內電加熱爐或塔外加熱爐供給熱量。</p><p><b>　　(3)氨的分離</b></p><p>　　進入氨合成塔催化層的氫氮混合氣，只有少部分起反應生成氨，合成塔出口氣體氨含量一般為10～20％，因此需要將氨分離出來。氨分離的方法有兩種，一是水吸收法；二是冷凝法，將合成后氣體降溫，使其中的氣氮冷凝成液

63、氨，然后在氨分離器中，從不凝氣體中分離出來。</p><p>　　目前工業(yè)上主要采用冷凝法分離循環(huán)氣中的氨。以水和氨冷卻氣體的過程是在水冷器和氨冷器中進行的。在水冷器和氨冷器之后設置氨分離器，把冷凝下來的液氨從氣相中分離出來，經減壓后送至液氮貯槽。在氨冷凝過程，部分氫氮氣及惰性氣體溶解在液氨中。當液氨在貯槽內減壓后，溶解的氣體大部分釋放出來，通常稱為“貯罐氣”。</p><p><b

64、>　　(4)氣體的循環(huán)</b></p><p>　　氫氮混合氣經過氨合成塔以后，只有一小部分合成為氨。分離氨后剩余的氫氮氣，除為降低情性氣體含量而少量放空以外，與新鮮原料氣混合后，重新返回合成塔，再進行氨的合成，從而構成了循環(huán)法生產流程。由于氣體在設備、管道中流動時，產生了壓力損失。為補償這一損失，流程中必須設置循環(huán)壓縮機。循環(huán)機進出口壓差約為20～30大氣壓，它表示了整個合成循環(huán)系統阻力降的大

65、小。</p><p>　　(5)惰性氣體的排除</p><p>　　氨合成循環(huán)系統的情性氣體通過以下三個途徑帶出：(1)一小部分從系統中漏損；(2)一小部分溶解在液氨中被帶走；(3)大部分采用放空的辦法，即間斷或連續(xù)地從系統中排放。</p><p>　　在氨合成循環(huán)系統中，流程中各部位的惰性氣體含量是不同的，放空位置應該選擇在惰性氣體含量最大而氨含量最小的地方，這樣

66、放空的損失最小。由此可見，放空的位置應該在氨已大部分分離之后，而又在新鮮氣加入之前。放空氣中的氨可用水吸收法或冷凝法加以回收，其余的氣體一股可用作燃料。也可采用冷凝法將放空氣中的甲烷分離出來，得到氫、氮氣，然后將甲烷轉化為氫，回收利用，從而降低原料氣的消耗。</p><p>　　有些工廠設置二循環(huán)合成系統，合成系統放空氣進入二循環(huán)系統的合成塔，繼續(xù)進行合成反應，分離氨后部分情性氣體放空，其余部分在二循環(huán)系統繼續(xù)循

67、環(huán)。這樣，提高了放空氣中惰性氣體含量，從而減少了氫氮氣損失。</p><p>　　(6)反應熱的回收利用</p><p>　　氨的合成反應是放熱反應，必須回收利用這部分反應熱。目前回收利用反應熱的方法主要有以下幾種：</p><p>　　(1) 預熱反應前的氫氮混合氣。在塔內設置換熱器，用反應后的高溫氣體預熱反應前的氫氮混合氣，使其達到催化劑的活性溫度。這種方法簡單

68、，但熱量回收不完全。目前小型氨廠及部分中型氨廠采用此法回收利用反應熱。</p><p>　　(2) 預熱反應前的氫氮混合氣和副產蒸汽。既在塔內設置換熱器預熱反應前的氫氮混合氣，又利用余熱副產蒸汽。按副產蒸汽鍋爐安裝位置的不同，可分為塔內副產蒸汽合成塔(內置式)和塔外副產蒸汽合成塔(外置式)兩類。目前一般采用外置式，該法熱量回收比較完全，同時得到了副產蒸汽，目前中型氮廠應用較多。 </p><p

69、>　　(3)預熱反應前的氫氮混合氣和預熱高壓鍋爐給水。反應后的高溫氣體首先通過塔內則換熱器預熱反應前的氫氮混合氣，然后再通過塔外的換熱器預熱高壓鍋爐給水。此法的優(yōu)點是減少了塔內換器的面積，從而減小了塔的體積，同時熱能回收完全。目前大型合成氨廠一般采用這種方法回收熱量。用副產蒸汽及預熱高壓鍋爐給水方式回收反應熱時，生產一噸氨一般可回收0.5～0.9噸蒸汽。</p><p>　　1.5.3氨合產工藝的選擇<

70、;/p><p>　　考慮氨合成工段的工藝和設備問題時，必須遵循三個原則：一是有利于氨的合成和分離；二是有利于保護催化劑，盡量延長使用壽命；三是有利于余熱回收降低能耗。</p><p>　　氨合成工藝選擇主要考慮合成壓力、合成塔結構型式及熱回收方法。氨合成壓力高對合成反應有利, 但能耗高。中壓法技術比較成熟，經濟性比較好，在15～30Pa的范圍內，功耗的差別是不大的，因此世界上采用此法的很多。

71、一般中小氮肥廠多為32MPa , 大型廠壓力較低,為10～20MPa。由于近來低溫氨催化劑的出現, 可使合成壓力降低。</p><p>　　合成反應熱回收是必需的, 是節(jié)能的主要方式之一。除盡可能提高熱回收率,多產蒸汽外, 應考慮提高回收熱的位能, 即提高回收蒸汽的壓力及過熱度。高壓過熱蒸汽的價值較高, 當然投資要多, 根據整體流程統一考慮。</p><p>　　本次設計選用中壓法（壓力為

72、32MPa）合成氨流程，采用預熱反應前的氫氮混合氣和副產蒸汽的方法回收反應熱，塔型選擇見設備選型部分。</p><p>　　1.6 生產流程簡述</p><p>　　氣體從冷交換器出口分二路、一路作為近路、一路進入合成塔一次入口，氣體沿內件與外筒環(huán)隙向下冷卻塔壁后從一次出口出塔，出塔后與合成塔近路的冷氣體混合，進入氣氣換熱器冷氣入口，通過管間并與殼內熱氣體換熱。升溫后從冷氣出口出來分五路進

73、入合成塔、其中三路作為冷激線分別調節(jié)合成塔。二、三、四層(觸媒)溫度，一路作為塔底副線調節(jié)一層溫度，另一路為二入主線氣體，通過下部換熱器管間與反應后的熱氣體換熱、預熱后沿中心管進入觸媒層頂端，經過四層觸媒的反應后進入下部換熱器管內，從二次出口出塔、出塔后進入廢熱鍋爐進口，在廢熱鍋爐中副產25MPa 蒸氣送去管網，從廢熱鍋爐出來后分成二股，一股進入氣氣換熱器管內與管間的冷氣體換熱，另一股氣體進入鍋爐給水預熱器在管內與管間的脫鹽，脫氧水換熱

74、，換熱后與氣氣換熱器出口氣體會合，一起進入水冷器。在水冷器內管被管外的循環(huán)水冷卻后出水冷器，進入氨分離器，部分液氨被分離出來，氣體出氨分離器，進入透平循環(huán)機入口，經加壓后進入循環(huán)氣濾油器出來后進入冷交換器熱氣進口。在冷交換器管內被管間的冷氣體換熱，冷卻后出冷交換器與壓縮送來經過新鮮氣濾油器的新鮮氣氫氣、氮氣會合進入氨冷器，被液氨蒸發(fā)</p><p>　　圖1-6 工藝流程圖</p><p&

75、gt;<b>　　2 工藝計算</b></p><p><b>　　2.1 原始條件</b></p><p>　?。?）年產量100kt，年生產時間扣除檢修時間后按310天計，則產量為：13.4409t/h </p><p>　?。?）新鮮補充氣組成</p><p>　　表4-1 新鮮補充氣組成&l

76、t;/p><p>　?。?）合成塔入口中氨含量：NH3入=2.5%</p><p>　　（4）合成塔出口中氨含量：NH3出=13.6%</p><p>　?。?）合成塔入口惰性氣體含量：CH4 +Ar=16%</p><p>　　（6）合成塔操作壓力：32Mpa</p><p>　?。?）精練氣溫度：36℃</p&g

77、t;<p>　　1.2.3.4.5.——精煉氣 6.7.8.9.10.11.12.14.17.18.——合成氣；</p><p>　　13——放空氣 20——弛放氣 15.16.19.21——液氨 </p><p>　　圖2-1 計算物料點流程、</p><p><b>　　2.2 物料衡算</b>

78、</p><p>　　2.2.1 合成塔物料衡算</p><p>　　（1）合成塔入口氣組分：</p><p>　　入塔氨含量: y5NH3=2.5％;</p><p>　　入塔甲烷含量：y5CH4=16.00％×1.6/（1.6+0.4）×100％=12.8％，；</p><p>　　入塔氫含量：

79、y5H2=［100-（2.5+16）］×3/4×100％=61.125％；</p><p>　　入塔氬含量：y5Ar=16％-12.8％=3.2％；</p><p>　　入塔氮含量：y5N2=［100-（2.5+16）］×1/4×100％=20.375％</p><p>　　表4-2 入塔氣組分含量（％）</p>

80、<p>　?。?）合成塔出口氣組分：</p><p>　　以1000kmol入塔氣作為基準求出塔氣組分，</p><p>　　由下式計算塔內生成氨含量：MNH3=M5(y8NH3-y5NH3)/(1+y8NH3)=1000(0.136- 0.025)/(1+0.136)=97.711kmol</p><p>　　出塔氣量: M8=入塔氣量—生成

81、氨含量=1000-97.711=902.289kmol</p><p>　　出塔氨含量： y8NH3=13.6％</p><p>　　出塔甲烷含量：y8CH4=(M5/M8)×y5CH4=(1000/902.289)×12.8％=14.186％</p><p>　　出塔氨含量： y8Ar=(M5/M8)×y5Ar=1000/902.

82、289×3.2％=3.5465％</p><p>　　出塔氫含量： y8H2=3/4(1-y8NH3-y8CH4-y8Ar)×100％</p><p>　　=3/4(1-0.136-0.14186-0.035465)×100％=51.500625％</p><p>　　出塔氮含量： y8N2=1/4(1-0.136-0.14186-

83、0.035465)×100％=17.166875％</p><p>　　表4-3 出塔氣體組分含量（％）</p><p><b>　?。?）合成率：</b></p><p>　　合成率=2MNH3/［M5(1-y5NH3-y5CH4-y5Ar)］×100％</p><p>　　=2×97.

84、711/［1000×(1-0.025-0.16)］×100％=23.978％</p><p>　　2.2.2氨分離器氣液平衡計算</p><p>　　表2-2-2-1 已知氨分離器入口混合物組分m(i)</p><p>　　查t=35℃，P=29.1MPa時各組分平衡常數：</p><p>　　表2-2-2-2 各組分

85、平衡常數</p><p>　　設（V/L）=11.1時，帶入L×(i)=m(i)/［1+(V/L)×K(i)］=L(i):</p><p>　　LNH3=mNH3/［1+(V/L)×KNH3］=0.06514Kmol</p><p>　　LCH4= mCH4/［1+(V/L)×KCH4］=0.01542 Kmol</p&

86、gt;<p>　　LAr=mAr/［1+(V/L)×KAr］=0.000113 Kmol</p><p>　　LH2=mH2/［1+(V/L)×KH2］=0.00168Kmol</p><p>　　LH2=mN2/［1+(V/L)×KN2］=0.000447 Kmol</p><p>　　L總= L(NH3)+ L(CH4

87、)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)=0.0828 Kmol</p><p>　　分離氣體量：V=1-L=1-0.0828=0.9172 Kmol</p><p>　　計算氣液比：（V/L）＇=0.9172/0.0828=11.077</p><p>　　誤差［（V/L）-（V/L）＇］/（V/L）=（11.10-11.077）/11.10&#

88、215;100％=0.00207％，結果合理。</p><p>　　從而可計算出液體中各組分含量：</p><p>　　液體中氨含量： xNH3=LNH3/L=0.07899/0.0828×100％=78.671％</p><p>　　液體中氬含量： xAr=LAr/L=0.000113/0.0828×IOO％=0.136％</p>

89、;<p>　　液體中甲烷含量：xCH4=LCH4/L=0.01542/0.0828×100％=18.623％</p><p>　　液體中氫含量: xH2=LH2/L=0.00168/0.0828×100％=2.029％</p><p>　　液體中氮含量： xN2=LH2/L=0.000447/0.0828×100％=0.540％</p

90、><p>　　表2-2-2-3 氨分離器出口液體含量</p><p><b>　　分離氣體組分含量：</b></p><p>　　氣體氨含量： yNH3=［mNH3-LNH3］/V=[0.136-0.06514]/ 0.9172=7.73％</p><p>　　氣體甲烷含量： yCH4=［mCH4-LCH4］/V=[

91、0.14186-0.01542]/0.9172=13.79％</p><p>　　氣體氬含量： yAr=［mAr-LAr］/V=[0.035465-0.000113]/0.9172=3.85％</p><p>　　氣體氫含量： yH2=［mH2-LH2］/V=[0.51500625-0.00168]/0.9172=55.97％</p><p>　　氣體氮

92、含量： yN2=［mN2-LN2］/V=[0.17166875-0.000447]/0.9172=18.67％</p><p>　　表2-2-2-4 氨分離器出口氣體含量（％）</p><p>　　2.2.3冷交換器氣液平衡計算</p><p>　　查t=-10℃,p=28.3MPa的平衡常數：</p><p>　　表2-2-3-1

93、 各組分的平衡常數</p><p>　　冷交換器出口液體組分含量：</p><p>　　出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/ KCH4=0.425％</p><p>　　出口液體氨含量： xNH3=yNH3/ KNH3=98.424％</p><p>　　出口液體氬含量: xAr=yAr/ KAr=0.067％</

94、p><p>　　出口液體氫含量: xH2=yH2/ KH2=0.823％</p><p>　　出口液體氮含量: xN2=yN2/ KN2=0.261％</p><p>　　表2-2-3-2 冷交換器出口液體組分含量（％）</p><p>　　4.2.4液氨貯槽氣液平衡計算</p><p>　　由于氨分離器

95、液體和冷交換器出口分離液體匯合后進入液氨貯槽經減壓后溶解在液氨中的氣體會解吸，即弛放氣;兩種液體百分比估算值，即水冷后分離液氨占總量的白分數。</p><p>　　G％=（1+y5NH3）×(y8NH3-yNH3)/(( y8NH3- y5NH3)×(1- yNH3))</p><p>　　=[(1+0.025）×（0.136-0.0773）]/ [（0.13

96、2-0.025）×（1-0.0773）]</p><p><b>　　=58.746％</b></p><p>　　水冷后分離液氨占總量的58.746％冷交，氨冷后分離液氨占總量的41.254％。</p><p>　　液氨貯槽入口1Kmol液體計算為準，即L0=1Kmol，入口液體混合后組分含量：</p><p&g

97、t;　　m(0i)=L(15)X15i+L16X16i</p><p>　　= G％L0X15i+(1- G％)X16i</p><p>　　=0.58746X15i+0.41254X16i</p><p>　　混合后入口氨含量： m0NH3=0.58746×0.78671+0.41254×0.98424=0.8682</p>&l

98、t;p>　　混合后入口甲烷含量: m0CH40.58746×0.18623+0.41254×0.00425=0.1112</p><p>　　混合后入口氬含量: m0Ar=0.58746×0.00136+0.41254×0.00067=0.00108</p><p>　　混合后入口氫含量： m0H2=0.58746×0.0209+0

99、.41254×0.00823=0.01567</p><p>　　混合后入口氮含量： m0N2=0.58746×0.00540+0.41254×0.00261=0.00425</p><p>　　表4-11 液氨貯槽入口液體含量</p><p>　　當t=17℃，P=1.568MPa時，計算得熱平衡常數：</p><

100、;p>　　表4-12 各組分的平衡常數</p><p>　　根據氣液平衡L(i)=m(0i)/[1+(V/L)k(i)],設(V/L)=0.05,代入上式得:</p><p>　　出口液體氨含量： LNH3=m0NH3/[(1+(V/L)×kNH3]</p><p>　　=0.8682/(1+0.05×0.598)=0.8045Kmol

101、</p><p>　　出口液體甲烷含量：LCH4=m0CH4/[ 1+(V/L)×kCH4]</p><p>　　=0.1112/(1+0.005×170)=0.00124 Kmol</p><p>　　出口液體氬含量： LAr=m0Ar/[ 1+(V/L)×kAr]</p><p>　　=0.00108/(1

102、+0.05×540)=0.00004 Kmol</p><p>　　出口液體氫氣含量：LH2=m0H2/[ 1+(V/L)×kH2]</p><p>　　=0.01567/(1+0.05×575)=0.0005 Kmol</p><p>　　出口液體氮氣含量：LN2=m0N2/[ 1+(V/L)×kN2]</p>

103、<p>　　=0.00425/(1+0.05×620)=0.00013 Kmol</p><p>　　L(總)=0.94196,V=1-0.94196=0.058Kmol,(V/L) ＇=V/L=0.062,誤差 =(0.062-0.05)/0.05=-0.232％，假定正確。</p><p>　　出口液體組分含量： </p><p>　　出口

104、液體氨含量： xNH3=LNH3/L=0.94/0.942×100％=99.798％</p><p>　　出口液體甲烷含量： xCH4=LCH4/L=0.00124/0.942×100％=0.131％</p><p>　　出口液體氬含量： xAr=LAr/L=0.00004/0.942×100％=0.004％</p><p>　

105、　出口液體氫氣含量： xH2=LH2/L=0.0005/0.942×100％=0.053％</p><p>　　出口液體氮氣含量： xN2=LN2/L=0.00013/0.942×100％=0.014％</p><p>　　表4-13 液氨貯槽出口液氨組分（％）</p><p>　　出口弛放氣組分含量：</p><p>

106、　　弛放氣氨含量： yNH3=(M0NH3-LNH3)/V=(0.96816-0.94)/0.058×100％=48.427％</p><p>　　弛放氣甲烷含量：yCH4=(M0CH4-LCH4)/V=(0.01174-0.00124)/0.058×100％=18.104％</p><p>　　弛放氣氬含量： yAr=(M0 Ar-LAr)/V=(0.00116-0.

107、00004)/0.058×100％=1.929％</p><p>　　弛放氣氫氣含量：yH2=(M0H2-LH2)/V=(0.01484-0.0005)/0.058×100％=24.707％</p><p>　　弛放氣氮氣含量： yN2=(M0N2-LN2)/V=(0.00411-0.00013)/0.058×100％=6.857％</p>&l

108、t;p>　　表4-14 出口弛放氣組分含量（％）</p><p>　　3 環(huán)境保護與安全措施</p><p><b>　　3.1環(huán)境保護</b></p><p>　　合成氨合成工段生產中的廢氣主要有：合成放空氣、弛放氣、壓縮放空氣、鍋爐煙氣等；廢水分為合成冷卻廢水及鍋爐排出污水兩大部分，主要污染物是氨氮。氨廠環(huán)境保護的重要內容是做好三廢

109、治理，即對生產過程中的廢氣、廢液、廢渣進行物化處理，使之達到國家有關法規(guī)規(guī)定的排放標準，消除對環(huán)境的污染或把這種污染降到最低限度；且不向廠外轉移污染。</p><p>　　3.1.1 化學沉淀—A/ O 工藝處理合成氨廢水</p><p>　?、?預處理階段采用化學沉淀法, 即在廢水中加入硫酸亞鐵, 將氰化物轉化為無毒的鐵氰絡合物(pH = 7. 5～10. 5) 。監(jiān)測進水pH 值為8.

110、 26 (在7. 5～10. 5 之間) ,符合要求。</p><p>　?、?生化處理階段采用了傳統的生物脫氮方法, 常用的有后置生物脫氮法和前置生物脫氮法(A/O工藝)。后置生物脫氮法占地面積比前置生物脫氮法的大, 因而增加了工程的基建投資, 并且需要外加碳源, 這樣不但增加了廢水的處理成本而且不易控制外加碳源的量, 易造成出水COD 值升高。而前置生物脫氮法則具有占地少、不需外加碳源等優(yōu)點, 因此該項目的主

111、體工藝采用了前置反硝化的生物脫氮法[12]。</p><p>　　3.1.2 合成氨尾氣的回收</p><p>　　合成氨工業(yè)在氨合成的同時, 以甲烷氣體為主的未反應氣體不斷增加, 為保證合成反應的順利進行, 必須控制不反應氣體的濃度, 當積累到一定程度時, 就需要在氨分離器出口放出一部分氣體, 這就是弛放氣。同時, 少量循環(huán)氣中H2、N2、Ar、CH4 等氣體溶解于液氨中, 從氨分中排放

112、到液氨貯罐中后, 經減壓閃蒸出來, 這部分氣體稱貯罐氣。弛放氣、貯罐氣統稱為尾氣。合成氨尾氣中含有大量的H2、NH3 等有用成分, 將這些有用成分提取出來, 回收利用, 是合成氨生產節(jié)能降耗和提高企業(yè)經濟效益的重要措施[13]。</p><p>　　在近十年來，隨著合成氨廠生產規(guī)模的不斷擴大，兩氣的產生量也越來越大，目前，大多數氮肥廠設有等壓回收裝置以回收兩氣中的氨，回收后剩余的含大量氫和甲烷的兩氣一般送鍋爐房作

113、燃料或用作民用生活煤氣或直接放空，這樣既造成了合成氨廠生產的有用氣體的損失，生產成本較高，又造成了環(huán)境污染。</p><p>　　眾所周知，氫不僅是合成氨的主要原料，也是生產其他重要化工產品（如雙氧水等）的原料。在合成氨生產中，它通過造氣、凈化、壓縮等工序，消耗了大量能量之后制得的。因此，將含有大量氫的兩氣用作燃料或放空顯然是極不經濟的。若將兩氣中的氫加以分離回收，返回合成氨系統制氨或作商品氫出售，剩余的可燃氣體

114、用作燃料，不僅具有較好的經濟效益，而且還減少了環(huán)境污染，為合成氨廠開辟多種經營提供了途徑。考慮到目前稀氨水沒有市場需求，而液氨市場銷售好，需求量大。因此，兩氣回收裝置以回收放空氣、弛放氣中氨，制成無水液氨進行銷售[14]。</p><p>　　對于技術力量強, 經濟基礎雄厚的大化肥廠還可以對合成氨尾氣中的稀有氣體回收, 提取尾氣中的氬(Ar) 、氙(Xe) 、氦(He) 、氪( Ke) 等稀有氣體，雖投資較大,