合成氨装置的发展毕业论文.doc

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1、摘 要合成氨是重要的基础化工产品之一，其产量位居各种化工产品的首位，同时也是消耗能源的大户，合成氨的生产对国民生活至关重要，而在环境和资源问题日益严重的今天，更高效的合成氨生产以及符合资源节约型、环境友好型生产理念的要求，合成氨工业的改革显得至关重要。 合成氨的现状和未来发展趋势主要围绕合成氨设备、合成氨催化剂、合成氨工艺技术三方面进行阐述，在合成氨设备方面，我国中小型合成氨装置面临严峻的挑战，中型合成氨装置面临技术改造，而小型装置则面临淘汰。国内外合成氨设备的发展和新技术方面，通过对国内冷管型合成塔和国外绝热型合成塔的对比介绍，阐述了国内外合成氨设备的不同及国外的先进之处，绝热型合成塔具有简

2、单、可靠的特点，而且能够消除“冷壁效应”。目前国内也积极开发这项技术，并且也有应用。 催化剂是合成氨生产的重要原料，最基本的合成氨催化剂是铁系催化剂，而国外开发的新型钌基催化剂具有更高的催化活性，但钌是稀有贵金属，全面推广钌基催化剂还有一段路要走。 钌基催化剂及非铁系催化剂是今后合成氨催化剂的主要研究方向，而通过介绍光催化合成氨、AB5型金属氢化物室温合成氨、电化学常压合成氨、酶催化室温合成氨四种新的技术进一步阐述了在更温和的条件下合成氨会是未来合成氨催化技术的趋势。世界合成氨根据技术发展的情况分析， 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变， 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、

3、提高运行周期， 改善经济性”的基本目标， 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。第一章 合成氨装置的发展我国的氮肥工业自20 世纪50 年代以来，不断发展壮大，目前合成氨产量已跃居世界第一位，目前研发的设备可以将焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨，形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力约为4500万t/a，合成氨工业已基本满足了国内需求，但要想进一步提高生产能力，还要对设备进行进一步技改和研发。 2.1 大型及中小型氮肥装置现状和未来发展趋势 我国目前有大型合

4、成氨装置共计34 套，生产能力约为1000 万t/ a ；其下游产品除生产硝酸磷肥之外，均为尿素。按照原料类型分：以天然气(油田气) 为原料的17 套，以轻油为原料的6 套，以重油为原料的9 套，以煤为原料的2 套。其中大部分是从国外引进，20 世纪七八十年代引进的天然气合成氨装置均已对其进行了以“节能降耗”和“扩能增产”为目的的两轮与国外装置类似的技术改造，合成氨能耗由41.87 GJ/t 降至33.49 GJ/t ，生产能力提高了1522 %；轻油型合成氨装置也进行了类似的增产节能技改，将能耗降至37.2 GJ/t ，生产能力提高了15 %左右。20 世纪80 年代引进的渣油型合成氨装置也

5、进行过增产10 %的改造，主要改造内容是气化装置增设第3 系列，空分工艺改为分子筛流程，目前已经具备了实现1100 万吨/年合成氨的条件。 20 世纪90 年代，在高油价和石油深加工技术进步的双重压力下，为了改善装置的经济性，多套装置开始进行以“原料结构和产品结构调整”为核心内容的技术改造，原料结构调整包括轻油型装置的“油改煤”(采用Shell 或Texaco 煤气化工艺，以煤替代轻油) 、渣油型装置的“油改气”(采用天然气部分氧化工艺，以天然气替代渣油) 或“渣油劣质化”(使用脱油沥青替代渣油) ；产品结构调整包括转产或联产氢气、甲醇等1。我国目前有中型合成氨装置55 套，生产能力约为500

6、 万t/a ；其下游产品主要是尿素和硝酸铵；其中以煤、焦为原料的装置有34 套，以渣油为原料的装置有9 套，以气为原料的装置有12 套。目前有小型合成氨装置700 多套，生产能力约为3000万t/ a ；其下游产品原来主要是碳酸氢铵，现有112套经过改造生产尿素。原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的占96 %，以气为原料的仅占4 %。我国引进大型合成氨装置的总生产能力为1000 万t/a ，只占我国合成氨总能力的1/4 左右，因此可以说我国氮肥工业主要是依靠自力更生建设起来的。在此过程中，研究开发了许多工艺技术，促进了氮肥生产的发展和技术水平的提高，包括:合成气制备、CO 变换、脱硫脱碳、气

7、体精制和氨合成技术2。 中型合成氨装置设备效率低是主要矛盾， 技术改造主要是提高设备效率， 不要盲目扩大设备能力。我国的中型合成氮装置基本上都是我国自行设计、自己制造设备建设起来的， 国外没有这方面的实践和投人， 因此中型合成氨装置技术改造应以国内技术为主。 小型合成氨装置仍有生存的必要， 但不能全部生存， 必须淘汰一大批。我国如果全部淘汰小型合成氨装置， 全靠进口氮肥， 那么氮肥的价格也不会是现在的行情。若以新建大型合成氨装置代替小型合成氨装置，大概还需新建30万吨/年 大型合成氨装置近百套， 大约需要投资2500亿元人民币，不太现实。但小型合成氨装置要进行自然淘汰， 有条件的就生存，无条件

8、的就淘汰。建设好大型合成氨装置，技改好中型合成氨装置， 自然淘汰小型合成氨装置是我国今后合成氨发展的主流趋势， 建立区域性大型合成氨企业集团， 控制全国合成氨装置的数量。中型合成氨装置必须进行改造。 在相同工况下，氨产量和氨净值的高低主要取决于合成塔。对此，国内外都进行了不少的研究和开发，开发出许多新塔型，在生产中也发挥了良好的经济效益3。 第一节 氨合成塔的工艺1.1.1 材料选用 外筒温度小于200，故其选材只需考虑机械强度、焊接性能和冷热加工性即可。筒体：内筒直接与介质接触，要求防腐蚀好、耐高压、高温，可选用0Cr18Ni9外部层板不与介质接触且要求强度高、韧性好，可选用15MnVR。上

9、端盖：需要具有耐氢腐蚀的性能材料，且应使平盖厚度尽量减小些，选用强度较好的20MnMoNb即可，上端法兰及下端的球形封头须锻造和冲压，要求强度好、耐腐蚀的材料，可选用18MnMoNbR。换热器的管板：换热器、壳体、挡板、隔热板等重要部件应采用Cr18Ni9，而麻花铁等辅助部件选用A3F（普通碳素结构钢）即可。触媒筐及、花板、壳体、中心管、冷气副线等均可采用Cr18Ni9。对于其他的一些辅助部件的材料选则见装配图的明细表。4 1.1.2 内部结构及结构特点 合成塔的内部结构不同的塔型不同的结构，概括来说主要有冷管型、冷激型、冷管冷激混合型；塔内温度的调节主要是靠冷管气量、冷激气量来调节。里面的测

10、温点的数量和布局也是结构塔的大小和塔内件的结构形式而定，不只是12个测温点，也有16个的，也有24个的，其布置原则是能够真实反映塔内的反应情况，以便操作人员的操作调节。 特点：根据气体流动方向不同，氨合成塔分为轴向流型、径向流型和轴径向流型，各有所长。轴向流塔操作稳定，催化剂装量多；径向流塔效率高，压力降小，操作敏感性强，要求高效催化【5】。 1.1.3 氨合成塔的压力 氨的合成，国内的中、小厂已有成熟经验。在操作压力等级上计有11、15、25、27、32MPa(A)等多种等级。但近年来，国际上氨的合成压力，由于氨合成触媒性能的改进，均向低压的方向发展，以简化合成气压缩机及高压设备的制造和降低

11、投资。当今世界上氨合成的发展趋势为等压合成，即气化压力要提高，合成压力要降低，气化压力等于氨合成压力。前面工段的水煤浆气化压力已限定为6.5MPa，要实现等压合成，须使氨合成的压力也为6.5MPa，由于合成触媒和其它方面的原因，当今世界上尚无6.5MPa下进行氨合成的先例,为此采用了11.0MPa下氨合成的技术方案。 选用11.0MPa的低压合成工艺，可以借鉴我国中原化肥厂和内蒙古化肥厂的使用技术和生产经验，完全自力更生地进行工艺包的开发和工程设计。南京化学工业集团公司研究院又推出适合11.0MPa合成工艺的高活性的氨合成催化剂，使得11.0MPa低压合成工艺的实现更加可靠、现实。由于合成压力

12、的相对降低，减少了合成回路中压力容器设备和压缩机等的制造难度，有利于国产化的实施第二节氨合成塔的发展 1.2.1冷管型合成塔 国内氮肥厂基本上都采用冷管型合成塔，主要型式有双套管、三套管和单管并流等，20 世纪90 年代以来又开发了U 形管、单管折流、XF - J 、22AHC 和双层并联扁平单管并流等 。 (1) 单管折流内冷绝热型 单管折流式内件是浙江工业大学开发的。由于该内件取消了上绝热层，床层由冷管层和下绝热层构成，故也称内冷绝热型，其中冷管为单管折流，换热器为螺旋板式。1 000、1 200 内件已改为轴径向结构，使用效果较好，技术也较为成熟。 (2) 绝热、冷激、分流内冷三轴一径一

13、J-99型 国内公司开发的J- 99 型内件是在XF-J 内件的基础上改造而成的。床层由三轴一径4段构成，其中有3个绝热层和1个冷管层，一、二绝热层之间采用出冷管气体进行冷激，下绝热层为径向结构。该内件在国内中、小氮肥厂普遍使用，效果良好。安淳公司近年来又在1400、1600 合成塔中采取三轴二径结构，床层由上绝热层-第二绝热层- 第三绝热层- 冷管层- 下绝热层组成，其中后面几段为径向结构，采取冷激- 分流内冷移热。目前冷管型合成塔冷管层多为轴向结构，大直径塔冷管层也有改为径向的。1.2.2 绝热型合成塔绝热型合成塔绝热型合成塔绝热型合成塔 绝热型合成塔结构比冷管型塔简单、可靠，而且消除了“

14、冷壁效应”。国外氮肥装置几乎都采用这种塔型，近年来国内也有不少中、小氮肥厂采用了此种塔型，开发的单位也不少。绝热型塔一般都采用多层结构，按塔内气体流向可分为轴向、径向、轴- 径向复合和轴径混流等，段间移热方式有冷激、间冷和冷激- 间冷复合3 种，国内均有使用 。 (1) 轴向塔 该类型塔根据换热方式不同，又可分为4 种。 冷激式我国大化肥引进的Kellogg 塔和国内开发的YD塔都属于4 段轴向冷激塔，层间3 次冷激。实践证明，此种塔型具有结构简单、操作弹性大、易于控制、安装检修方便等优点，但存在循环量大、氨净值低、阻力降大的缺点。Kellogg 塔在我国大化肥中使用较广，目前很多塔已被改造为

15、Topsoe-200型或卡萨利(Casale) 轴径向塔。 层间换热(间冷) 式 该塔层间设置列管式换热器，一般用入塔气移热，床层分成3 段。国内最早是清华大学进行过开发，目前在用的JR 型合成塔就属于这种形式。 由于层间采取间接冷却，无冷激造成氨浓度稀释的弊病，氨净值较高。但层间设置换热器，结构有所复杂，而且占据了一定的高压空间，相应减少了催化剂的装量。 冷激- 间冷复合式 对于3 段床层的合成塔，由于上层氨浓度低、反应激烈、放热多、移热量大，而下层则相反，因此采取先冷激后层间冷却移热，能发挥2 种移热方式的长处，理应是最佳组合。国内五环公司和浙江工业大学都开发过这种内件，前者层间热交与主交

16、为串联，后者为并联2 种内件都在生产中发挥了效益。 单层绝热式布朗合成塔 布朗合成塔为热壁塔(外壳设计温度为420) ，矮胖型，内件为单层轴向催化剂床层，无热交换器，在塔外设置高压废锅换热。该塔合成率高，结构简单，操作检修方便，但对壳体材质和制造要求较高。Braun 流程一般为3 座(或2 座) 塔与相应的废锅组成合成圈。(2) 径向塔 由于流体的阻力与行程成正比而与通道截面积的平方成反比，而径向塔大幅度缩短了行程、增加了通气截面，因此气体阻力可显著降低，相应可采用小颗粒催化剂。大化肥中引进的Topsoe - 100 型和S - 200型都是2 段径向塔，只是前者为层间冷激，后者为层间冷却。两

17、者阻力降都很小，间冷与冷激相比氨净值更高。 节能型Kellogg 卧式合成塔也属于径向合成塔，3 段径向床层，层间采取间接换热，其塔阻仅0. 130. 20MPa，工艺指标较先进(3) 轴径向塔 轴向- 径向复合塔 由于国内中、小氮肥厂合成塔直径较小，床层气流均布设计难度较大。为了降低塔阻，又要稳定生产，往往采取了先轴后径的轴径向复合结构。南化研究院开发的多层冷激- 间冷轴径向(即NC 型) 合成塔就属此例，在1 000、1 200 合成塔上用得比较成功。该内件的特点是采用菱形冷激分布器和鱼鳞筒式径向流分布器。轴径向混流塔瑞士Casale 公司开发了双层轴径向合成塔，层间采用了中间换热的形式。

18、此种氨塔取消了传统的径向层封板，采用中心集气管上端部分不开孔调节气流的方法，使气体在顶部处于轴径向混合流动状态，而在下部则仍处于纯径向流动状态。由于采用上方轴径向流动工艺，既简化了原有径向层的结构，又充分利用了催化剂的活性。此种结构易于装拆，对于多层结构是十分有利的。该塔阻力低，小颗粒球形催化剂使其更适合于低压合成系统5。第三节 氨合成塔的比较1.3.1卡萨利合成塔氨合成塔为立式筒形容器，里面装有卡萨利内件。塔高：14.7米内径：2.3米触媒填装量：38m3设计条件：设计压力：15.9MPa设计温度：280底部封头和出口管口的设计温度：4501、结构为了达到最高的单程转化率，并保持催化剂最低装

19、填量，卡萨利采用了热力学效率最高的合成塔结构，即三床两中间换热器结构（换热器分别放置在第一二床之间和第二三床之间）。采用轴径向分布，大部分气体径向的流过催化剂床，其余气体轴向的通过顶层的催化剂，从而消除了催化剂床对顶封头的需要。在典型的径向塔中，催化剂放在两个同心壁之间，壁上适当开孔，允许气体进出。通常顶部和底部用气密性的风头密封起来。在理想情况下，这种安排可以提供床层内规则的气体流动，从而保证催化剂的最佳利用率。然而实际上，在操作期间，催化剂会下沉，在顶封头下边会形成一个空隙空间，为了避免气体短路，催化床壁的顶部部分不开孔，这样装填在这里的催化剂就只起密封的作用，而并不能起催化作用。卡萨利移

20、去了顶部封头，允许一部分气体轴向流进床层，通过对打孔壁开孔进行适当设计，可以控制轴向流动的气体量，这样，原来作“密封”用的催化剂就在和径向部分催化剂相同的条件下，即相同的停留时间下起了催化作用。为了防止催化剂移动，每个催化剂床顶部设保护网罩及导流片以保护催化剂不受气体直接冲蚀。催化剂床放在两个同心圆柱形打孔壁之间，打孔板带有分布孔，其板制成桥形支撑扣在其上的丝网以盛放小颗粒催化剂（1.53mm），如下图。为了节省塔内空间，根据轴径向流动模式，在塔中心附近形成一个圆柱形空间放置层间换热器，以获得较高换热速率。2、卡萨利内筒特点：（1）塔内催化剂床层由筒式内壁与外壁组成，催化剂装在两筒壁之间，中间

21、筒为中空。除内筒壁顶部外，其余内、外筒壁全钻孔。（2）催化剂床层间采用迷宫密封结构，拆卸方便，可大大缩短催化剂装卸时间。（3）催化剂床层的筒壁替代了气流分布器。（4）内件材料采用不锈钢AISI 321， 1mm结构及金属丝网采用Inconel600，阻力降较小。3、合成塔内的气体流程大部分气体由外壳底部进入合成塔，由内外筒环隙向上流动冷却壳体，在内筒的顶部进入中央管，输送到二床中间的层间换热器管侧，冷却二床出口合成气自身加热后与旁路气体混合后，流过一床层间换热器管侧冷却一床出口合成气自身加热。在此与另一股旁路气体混合（一床温度由此旁路控制）后进入一床向内流动，而后出一床的合成气被换热器冷却进入

22、二床向内流动，出口气体流过层间换热器壳侧冷却后向内流动流过第三床。出第三床合成气直接进入锅炉。1.3.2 Topsoe氨合成塔为提高合成塔的生产能力， 降低造价，设计出一种称为“ 热壁 ” 型式的合成塔，已投入工业应用。该合成塔耐压壳体较薄，重量较轻，制造费用较少，顶盖直径也较小。 (1)投资费用较少 耐压壳体较薄顶盖较小底部结构简单内件设计也很简单。 (2)容易运输和安装 内件重量小，可以用标准集装箱船运。 (3)流体分布均匀， 床层压降小 催化剂的装填对合成塔能否发挥正常性能很重要。传统的径向流合成塔装填催化剂时都需要振打， 以确保催化剂均匀填满整个床层。这种装填方式较耗时， 且不容易装填

23、好， 易产生很多空穴， 使气体出现偏流， 催化剂利用率低。Topsoe研究出了一种称为“ 毛毛雨式装填法”该法装填迅速，所需时间为振打法的一半， 而装填密度为振打法的102%-104%，且催化剂密度均匀。该法已在工业生产中取得了良好的效果。1.3.3 凯洛格先进的合成氨工艺补充气和循环气经单缸合成气压缩机压缩后通过进出物料换热器进入有4个床层的径向流KAAP合成塔。合成塔出来的气体压力约9MPa、氨含量为20%。通过产生高压蒸汽回收热量。回收热后，合成塔出料送到氨回收工序， 冷凝得到氨不凝性气体一小部分送到弛放气回收系统回收氢和氮后再与其余大部分气体汇合，组成循环气。 KAAP合成塔是直立的有

24、4个床层的内冷型径向流合成塔。由于操作压力和温度较低， 可以采用“ 热壁” 设计和轻质钢结构。第一床层装填铁催化剂， 另3个床装活性较高KAAP的催化剂。KAAP催化剂在低温低压条件下活性较高，虽然合成塔操作压力较低，合成塔出口氨含量仍较高。KAAP系统的成功之处在于其独特的催化剂，它由比表面积较大的石墨载体浸渍锗组成， 该催化剂活性是铁催化剂的10到20倍。凯洛格新工艺优点：（1） 投资费用低 燃烧式一段炉由热交换型系统替代， 新系统所占空间小， 使用的钢材少， 因此降低了投资费用，投资费用可节约10%。 （2） 能耗低 转化出口气中50%以上的热量通过转化原料天然气加以回收，再加上合成回路

25、压力较低，吨氨能耗仅为27.2GJ。 （3） 对环境影响小 与通常的燃烧蒸汽转化炉排出的尾气相比较，的排放量减少60%，且NOx和CO2的排放量也很少。（4） 操作简单 系统没有影响转化过程的烧嘴， 低压KAAP回路仅使用一台单缸压缩机， 操作较简单。 （5）可靠性较高 导致合成氨系统停车的故障中，一段炉和主压缩机约占50%。因该系统没有燃烧式一段炉，仅采用一台单缸合成气压缩机以及低压合成回路， 设备故障较少， 系统的可靠性较高。第二章 合成氨工艺第一节 岗位任务将从合成压缩机来的合格氢氮气，在高温、高压下经触媒催化反应生成氨，通过相应设备冷却、冷凝、分离出液氨，并将产品液氨送往氨库，未反应的

26、气体经合成气压缩机循环段提压后返回合成系统，其合成反应热用于副产2.8 MPa蒸汽。第二节 氨合成生产原理 液氨的汽化潜热很大，液氨汽化，产生冷量；同时，中高压气体含有较高能量，通过膨胀机膨胀，带压气体通过吹动转子对外做功，使自身能量减小，温度降低。闪蒸气和氨罐弛放气中的氨的冷凝温度最高，易被液化；氢、甲烷、氮等气体冷凝温度较低，不容易被液化。当温度在-60-70时，氨基本被液化分离，而冷凝温度较低的氢、甲烷、氮等气体未被液化，仍呈气态形式，通过气液分离，分离出液氨，实现氨的回收。运转过程中无需输入额外动力，完全依靠弛放气的静压能推动其中膨胀机组对外做功。第三节 氨合成工艺流程及说明由净化变压

27、吸附送来的氢气（2.0 MPa、40）及空分装置送来的氮气（2.5MPa、40），在进入氨合成压缩机C001前并入同一管道（氢氮配比约2.82.9）后，经压缩机压缩与进入壳体的循环气在机内混合，压力达到14.76 MPa后送到热气气换热器E003管间与从锅炉给水预热器E002来的管内合成气换热后，温度提到193进入合成塔R001，入塔气分为四路。第一路为入塔主线气，从塔底进入经催化剂筐与外筒的内壁间隙及中心管依次进入第二、第一层间换热器（管内），与第二、第一催化剂床来的合成气（管间）换热后，温度提到380入第一催化剂床进行合成氨反应。反应后的气体温度为480进入第一层间换热器（管间）与未反应的

28、入塔主线气(管内)换热。冷却到385入第二床继续反应，出第二床反应气温度为440，入第二层间换热器(管间)仍与未反应的入塔主线气（管内)换热，冷却到355入第三床继续反应，出第三床气体温度为430，氨含量约18.57%，从合成塔底部出塔至废热锅炉E001入口。第二路为一床副线气，该路气体在第一催化剂床入口处与入塔主线气汇合用来调节控制第一催化剂床入口气体温度。第三路为二床副线气，该路气体在第一催化剂层间换热器（管内）入口处与入塔主线气汇合，用来调节控制第二催化剂床入口气体温度。第四路为开车副线，供原始开车时催化剂升温还原及正常开车催化剂升温使用，以及非正常操作为合成塔维持塔温使用。出塔气经废热

29、锅炉E001回收热量后，约269280的气体进入锅炉给水预热器E002进一步回收热量后，温度降至220然后进热气气换热器E003（管内）与入塔气（管间）换热，冷却后温度降至85又经水冷器E004冷却至40，进入冷气气换热器E005（管内）与高压氨分离器V001来的冷气（管间）换热后温度降至28，依次进入第一氨冷器E006、第二氨冷器E007，经第二氨冷器冷却后的气液相混合物-10，进入高压氨分离器V001，冷凝下来的液氨在分离器中被分离，并从底部出口经减压阀减压排至中压氨分离器V002，而出高压氨分离器V001的循环气经冷气气换热器E005回收冷量后进入合成气压缩机循环段，重复上述循环。另设塔

30、后吹除，调节系统内气体成分并且还可以供停车放空使用。高压氨分离器V001来的液氨经减压后（-10、2.1 MPa）进入中压氨分离器V002，从其底部出来的液氨产品经液氨换热器E008回收冷量后（25、1.9 MPa）送往液氨球罐储存。中压氨分离器V002顶部出来的闪蒸气减压后送往无动力氨回收装置进行回收。一氨冷E006、二氨冷E007所需液氨从冷冻装置（氨压缩机）提供，蒸发后的气氨送冷冻装置（氨压缩机），形成闭路循环。废热锅炉所需锅炉给水4.0 MPa由中压除氧站提供，副产2.8 MPa中压蒸汽送2.5 MPa中压蒸汽管网。工艺流程图第三章 合成氨技术未来的发展趋势根据合成氨技术发展的情况分析

31、，估计未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变，其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期，改善经济性”的基本目标，进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。 (1) 大型化、集成化、自动化，形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。单系列合成氨装置生产能力将从2 000 t/ d 提高至40005000 t/ d ；以天然气为原料制氨吨氨能耗已经接近了理论水平，今后难以有较大幅度的降低，但以油、煤为原料制氨，降低能耗还可以有所作为。 在合成氨装置大型化的技术开发过程中，其焦点主要集中在关键性的工

32、序和设备，即合成气制备、合成气净化、氨合成技术、合成气压缩机。 合成气制备。天然气自热转化技术和非催化部分氧化技术将会在合成气制备工艺的大型化方面发挥重要的作用。Topsoe 公司和Lurgi 公司均认为ATR 技术是最适合大型化的合成气制备技术，并推出了基于此的大型化制氨工艺技术。Texaco 、Shell和中国工程公司则研发非催化部分氧化技术，为合成气制备工艺的大型化进行技术准备。 合成气净化技术。以低温甲醇洗、低温液氮洗为代表的低温净化工艺，有可能在合成气净化大型化中得以应用氨合成技术。以Uhde 公司的“双压法氨合成工艺”和Kellogg 公司的“基于钌基催化剂KAAP 工艺”，将会在

33、氨合成工艺的大型化方面发挥重要的作用。 合成气压缩机。针对大型化的合成气压缩机正在开发之中，以适用于未来产量可能高达30005000 t/ d 甚至更高的装置。 在低能耗合成氨装置的技术开发过程中，其主要工艺技术将会进一步发展。 合成气制备工艺单元。预转化技术、低水碳比转化技术、换热式转化技术。 CO 变换工艺单元。等温CO 变换技术(以Linde 公司的等温变换塔ISR 为代表，催化床层内装U 型旁管或其他型式散热设备，管内走锅炉给水，逆向流动；控制反应床层温度不超过250 ，达到降低CO 之目的) ，低水气比CO 变换技术。CO2脱除工艺单元。无毒、无害、吸收能力更强、再生热耗更低的净化技

34、术。 氨合成工艺单元。增加氨合成转化率(提高氨净值)，降低合成压力、减小合成回路压降、合理利用能量。开发气体分布更加均匀、阻力更小、结构更加合理的合成塔及其内件；开发低压、高活性合成催化剂，实现“等压合成”。 (2) 以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整，是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。 全球原油供应处于递减模式，正处于总递减曲线的中点，预计到2015 年原油将出现自然短缺，需用其他能源补充。石油时代将逐步转入煤炭(气体)时代，原油的加工产品轻油、渣油的价格也将随之持续升高。目前以轻油和渣油为原料的制氨装置在市场经济的条件下，

35、已经不具备生存的基础，以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整势在必行；借氮肥装置原料结构的调整之机，及时调整产品结构，联产氢气及多种C1 化工产品亦是装置改善经济性的有效途径。 洁净煤气化技术。以Texaco 水煤浆气化和Shell 粉煤气化为代表的洁净煤技术、以及相应的合成气净化技术，将在“油改煤”结构调整中发挥重要的作用，并在大型化和低能耗方面将会取得重大的进展和实质性的突破。 天然气制合成气技术。天然气自热转化技术、非催化部分氧化技术，以及相应的合成气净化技术，也将在“油改气”结构调整中发挥重要的作用，并在大型化和低能耗方面将会取得重大的进展和实质性的突破。 联产和再加工技术。联产

36、氢气和多种C1 化工产品及尿素的再加工技术亦将得到高度重视，并在与合成氨、尿素装置的系统集成、能量优化方面取得进展。 (3)(4)(5) 待添加的隐藏文字内容3实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。生产过程中不生成或很少生成副产物、废物，实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。 (4)提高生产运转的可靠性，延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。有利于“提高装置生产运转率、延长运行周期”的技术，包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重视15。结 论合成氨是重要的化工产品，通过对合成氨设备、合成氨催化剂、合成氨新的生产工艺三方

37、面的研究，大体了解了合成氨现阶段国内外的最新技术和国内外技术发展的差距，而合成氨的未来发展趋势的叙述为我国未来合成氨产业的发展提供了方向。参考文献1 蒋德军. 现代化工，J .2002 ，22 (6) :39 48. 2 蒋德军，合成氨工艺技术的未来发展趋势 J 现代化工，2005. 3 刘增胜. 大型氨合成塔的发展动态.化肥工业，1994 4 湖北化工设计院主氨合成塔M北京：石油化工出版社，19775 刘增胜，李芳玲，王岱玲 等. 大型氨合成塔的现状及发展趋势J.化肥工业,2003,30（5）:68 6 王庭富. J . 化工进展，2001 ，20 (8) ，6 8.致 谢三年的读书生活在不

38、久即将划上一个句号，而对于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、同学的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，把我的敬意和赞美献给 老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。还要感谢和我一同学习的几位同学，是你们在我平时工作中和我一起探讨问题，并指出我论文上的误区，使我能及时的发现问题把论文顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。