氨氣工業(yè)制法：空氣中的氮?dú)饧託?
氨氣工業(yè)制法工藝特點(diǎn)：高壓催化
工藝流程有很多方案,世界各國(guó)采用的也不盡相同.目前世界上比較先進(jìn)的有布朗三塔三廢鍋氨合成圈、伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡薩里軸徑向氨合成工藝.
合成與冷凍工段的有效能損耗占全裝置的15%左右.流體流動(dòng)、壓縮、傳熱、冷凍、化學(xué)反應(yīng)等諸方面的有效能損耗相當(dāng).降低這些能耗的關(guān)鍵在于催化劑,如能找到一種低溫高活性催化劑,則操作壓力就可降低,壓縮功和循環(huán)功也可降低.氨合成反應(yīng)是放熱反應(yīng),合理回收能量是降低能耗的一個(gè)方面,適當(dāng)增大一些反應(yīng)設(shè)備和通氣截面,就可降低傳熱、流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)的不可逆損耗.減少弛放氣,降低新鮮氣的單耗是降低能耗的重要方面.
隨著大型化的發(fā)展,氨合成圈已成為降低合成氨能耗的主要單元之一.近代大型氨合成裝置的代表設(shè)計(jì)有三種：
1）布朗的三塔三廢鍋氨合成圈
布朗三塔三廢鍋氨合成圈由3個(gè)合成塔和3個(gè)廢鍋組成.塔內(nèi)有催化劑筐,氣體由外殼與筐體的間隙從底部向上流過(guò),再由上向下軸向流過(guò)催化劑床.三塔催化劑裝填量比二塔多,最終出口氨含量可以從16.5%提高到21%以上,減少了循環(huán)氣量,節(jié)省了循環(huán)壓縮功.合成塔控制系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單,各塔設(shè)有旁路用閥門(mén)調(diào)節(jié)氣體入塔溫度.由于氨合成反應(yīng)平衡的限制,決定了催化劑溫度,不需要調(diào)節(jié)催化劑床層反應(yīng)溫度.
2）伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈
伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈采用兩個(gè)較小的合成塔,3個(gè)催化劑床,兩塔塔后各連一個(gè)廢鍋.這種結(jié)構(gòu)使反應(yīng)溫度分布十分接近最優(yōu)的反應(yīng)溫度,氣體的循環(huán)量和壓降小,投資和能耗節(jié)省,副產(chǎn)高壓蒸汽多.
3）托普索兩塔三床兩廢鍋氨合成圈
托普索S-250系統(tǒng)采用無(wú)下部換熱的S-200合成塔和S-50合成塔組成.還包括：（1）廢鍋和鍋爐給水換熱器回收廢熱；（2）合成塔進(jìn)出氣換熱器,水冷器,氨冷器和冷交換器,氨分離器及新鮮氣氨冷器等.合成塔為徑向流動(dòng)催化劑床,采用1.5mm～3mm小催化劑,壓降為0.3MPa.由S-200型塔出來(lái)的合成氣,經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量,并保證入S-50型塔的合適溫度,以提高單程合成率。
此外還有：
生產(chǎn)方法： 生產(chǎn)合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤（或焦炭）等.
1.天然氣制氨.天然氣先經(jīng)脫硫,然后通過(guò)二次轉(zhuǎn)化,再分別經(jīng)過(guò)一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序,得到的氮?dú)浠旌蠚?其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1%～0.3%（體積）,經(jīng)甲烷化作用除去后,制得氫氮摩爾比為3的純凈氣,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮而進(jìn)入氨合成回路,制得產(chǎn)品氨.以石腦油為原料的合成氨生產(chǎn)流程與此流程相似.
2.重質(zhì)油制氨.重質(zhì)油包括各種深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料氣,生產(chǎn)過(guò)程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化法簡(jiǎn)單,但需要有空氣分離裝置.空氣分離裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化,氮作為氨合成原料外,液態(tài)氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑.
3.煤（焦炭）制氨.隨著石油化工和天然氣化工的發(fā)展,以煤（焦炭）為原料制取氨的方式在世界上已很少采用.
氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料,氨作為工業(yè)原料和氨化飼料,用量約占世界產(chǎn)量的12%.硝酸、各種含氮的無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)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.液氨常用作制冷劑.
貯運(yùn) 商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠運(yùn)往外地.此外,為保證制造廠內(nèi)合成氨和氨加工車(chē)間之間的供需平衡,防止因短期事故而停產(chǎn),需設(shè)置液氨庫(kù).液氨庫(kù)根據(jù)容量大小不同,有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類(lèi)型.液氨的運(yùn)輸方式有海運(yùn)、駁船運(yùn)、管道運(yùn)、槽車(chē)運(yùn)、卡車(chē)運(yùn).
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