1、合成氨生產原料的分析比較合成氨生產原料的分析比較v化工0803班 第八組一一.合成氨的原料合成氨的原料二二.流程比較流程比較v1.以重油為原料部分氧化法制取氫氣 v重油原料包括有常壓、減壓渣油及石油深度加工后的燃料油，重油與水蒸汽及氧氣反應制得含氫 氣體產物。部分重油燃燒提供轉化吸熱反應所需熱量及一定的反應溫度。該法生產的氫氣產物成本 中，原料費約占三分之一，而重油價格較低，故為人們重視。我國建有大型重油部分氧化法制氫裝置，用于制取合成氫的原料。 2.以天然氣或輕質油為原料制取氫氣 該法是在催化劑存在下與水蒸汽反應轉化制氣。主要發生下述反應： CH4H2OCOH2 COH2OCO2H2 CnH

2、2nnH2OnCO（2nl）H2 反應在800-820下進行。從上述反應可知，也有部分氫氣來自水蒸汽。 v用該法制得的氣體組成中，氫氣含量可達74（體積），其生產成本主要取決于原料價格，我國輕質油價格高，制氣成本貴，采用受到限制。大多數大型合成氨合成甲醇工廠均采用天然氣為原料，催化水蒸汽轉化制氫的工藝。我國在該領域進行了大量有成效的研究工作，并建有大批工業生產裝置。我國曾開發采用間歇式天然氣蒸汽轉化制氫工藝，制取小型合成氨廠的原料，這種方法不必用采高溫合金轉化爐，裝置投資成本低。以石油及天然氣為原料制氫的工藝已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。 3.以煤為原料制取氫氣 一是煤

3、的焦化（或稱高溫干餾），二是煤的氣化。焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在901000制取焦碳副產品為焦爐煤氣。焦爐煤氣組成中含氫氣55-60（體積）甲烷23-27、一氧化碳6-8等。每噸煤可得煤氣300350m3，可作為城市煤氣， 亦是制取氫氣的原料 。v煤的氣化是指煤在高溫常壓或加壓下，與氣化劑反應轉化成氣體產物。氣化劑為水蒸汽或氧所（空氣），氣體產物中含有氫有等組份，其含量隨不同氣化方法而異。我國有大批中小型合成氫廠，均以煤為原料，氣化后制得含氫煤氣作為合成氨的原料。這是一種具有我國特點的制取氫源方法。采用OGI固定床式氣化爐，可間歇操作生產制得水煤氣。該裝置投資小，操作容易，其氣體產物組成主

4、要是氫及一氧化碳，其中氫氣可達60以上，經轉化后可制得純氫。采用煤氣化制氫方法，其設備費占投資主要部分。三三.原料氣的凈化工藝比較原料氣的凈化工藝比較 v在合成氨工業中，經變換和脫碳工藝處理，合成氨原料氣中仍含有對氨合成催化劑有毒的CO和CO2氣體，必須進一步處理將其降低至10 mLm3左右，以保護氨合成催化劑。目前合成氨廠脫除微量CO、CO2的工藝方法較多，主要有醋酸銅氨液洗滌法(銅洗法)、低壓甲烷化法、甲醇甲烷化法(雙甲工藝)、醇化工藝、非等壓醇烷化凈化工藝等 。v1 銅洗法銅洗法v醋酸銅氨液洗滌法(簡稱銅洗)是最古老的方法，早在1913年就開始應用。銅洗法以其工藝成熟、操作彈性大，長期在

5、中小型合成氨廠占據主導地位，但國外早在20世紀60年代就逐步淘汰這種落后的工藝。v2.低壓甲烷化法低壓甲烷化法v原料氣甲烷化凈化，這是氣相中CO+CO2在催化劑作用下與H2反應轉化為CH4而得以凈化，是早期氮肥生產的一種傳統氣體凈化工藝。甲烷化工藝流程圖脫碳氣氣液分離器 甲烷預熱器換熱器甲烷化爐冷卻器氣水分離器去壓縮去變換系統中溫變換氣v3 甲醇甲烷凈化工藝法甲醇甲烷凈化工藝法(雙甲工藝雙甲工藝)v所謂“雙甲”工藝，實際上就是合成氨廠將聯醇、甲烷化技術引入原料氣凈化系統，從而省去落后的銅洗再生工藝。甲烷化工藝能夠控制好(CO+CO2)微量，但對原料氣中(CO+CO2)含量限制較為苛刻，而二者結

6、合起來形成的“雙甲”凈化工藝，保持了二者的優點，彌補了二者的不足。雙甲工藝流程圖五段來氣醇化塔烷化塔去六段進口粗甲醇v4. 醇烴化凈化工藝法醇烴化凈化工藝法v針對雙甲工藝存在的一些問題，湖南安淳公司把雙甲工藝做了改進，即升級成為醇烴化精制工藝。醇烴化工藝流程圖五段來氣油分預熱器醇化塔水冷氨冷水冷烴化塔預熱器醇分烴分去六段入口v5.全自熱非等壓醇烷化凈化工藝法全自熱非等壓醇烷化凈化工藝法v全自熱非等壓醇烷化合成氨原料氣凈化新工藝同呂化工科技有限公司開發，并在山東肥城化肥廠裝置上獲應用，該工藝比原銅洗工藝降低噸氨成本90元。非等壓醇烷化凈化工藝流程圖非等壓醇烷化凈化工藝流程圖脫碳氣中壓醇化壓縮高壓

7、醇化氨合成816MPa2031.4MPa甲醇甲醇v綜上所述，合成氨廠原料氣凈化工藝隨著時代發展，已從較為落后的銅洗工藝法逐漸發展到工藝較為先進的醇烴化及醇烷化凈化工藝，反映了氮肥行業工藝技術的進步與發展。合成氣精制新工藝是有利于氮肥企業節能降耗，增產增收，更是造福于社會的優秀技術。氮肥企業無論是否有聯醇裝置，只要條件許可，淘汰能耗高、對環境有污染的老凈化工藝，走先進的凈化工藝的路子，定能取得很好的經濟效益和積極的社會效益。 四四.幾種流程的投資比較幾種流程的投資比較v幾種流程裝置相比，天然氣裝置的投資最省。v天然氣裝置的投資遠比煤頭裝置低，如果15萬噸天然氣為原料的合成氨裝置固定投資為2.81

8、億，同等規模的投資大致如下五五.技術可靠性比較技術可靠性比較v各種工藝比較，天然氣工藝技術目前最可靠。天然氣合成氨工藝成熟、生產可靠、連續。v煤頭技術中，固定層氣化流程，雖然工藝成熟，但氣化消耗高，環保污染嚴重、難以達標、廠區環境惡劣；水煤漿氣化技術對煤種要求特別高，包括煤的活性，灰份含量、灰熔點、固定碳含量；Shell(殼牌)技術還沒有運行先例。v因此，煤為原料的連續氣化的合成氨風險很大！ 六六.成本比較成本比較v如果煤用現行價格（503元/噸）不變，天然氣2012年（含2012年）前每年漲價8%。2012年之后天然氣價格不變（見下表）。v2012年天然氣制氨成本估計1749.32元/噸；而煤制氨成本估計1785元/噸 。天然氣合成氨成本仍然低于煤頭合成氨成本。七七.資源的儲量情況資源的儲量情況 結論結論v綜上所述合成氨原料的選擇要本著以下原則：綜上所述合成氨原料的選擇要本著以下原則：v1.原料來源易得、符合環保和清潔生產要求、投資原料來源易得、符合環保和清潔生產要求、投資省和運行成本低、工藝技術可靠、生產穩定、操作省和運行成本低、工藝技術可靠、生產穩定、操作方便、便于管理。方便、便于管理。v2.選擇煤還是天然氣必須因地制宜的決擇。選擇煤還