第六章 氮肥的生产.ppt

1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，德 国化学家弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸氨与硫酸铵人工合 成了尿素。本来他打算合成氰酸铵，却得到了尿素。尿素的合成揭开 了人工合成有机物的序幕。从此，活力论的错误证明了，有机化学实 际上开辟了。 1脱气塔 2炭黑水泵 3压滤机 4螺旋输送机 5中间水罐 6中间泵 7精密过滤器 8滤后水罐 9清水泵 10换热器 3.气体的精制 气体的精制就是将少量的CO、CO2进一步脱除，常用的有铜洗法和甲烷化法。 甲烷化法 是把 CO、CO2转化为对氨合成无害的 CH4，主要反应是 CO + 3H2＝CH4 + H2O CO2 + 4H2=CH4 + 2H2O 甲烷化法镍为主的催化剂作用下，在 280～380℃及压强 0.6～3MPa下进行甲烷化反应。此法将气体中碳化物总量降低到10μg·g-1。 制造原料气按原料的不同有各种流程，原料气的净化过程依据原料及其制造方法的差异也有不同的选择，其流程有若干种。下面介绍几种典型的合成氨全流程。 §13－6 氨生产全流程 以煤为原料合成氨的全流程如图所示。选用了改良蒽琨二磺酸法脱硫、氨基乙酸法脱CO2、加压变换等新技术。 以天然气等气态烃为原料二段转化法流程如图。特点是把脱硫放在转化之前。有益于转化和变换催化剂，避免转化后把温度降到常温下脱硫，节省和利用了大量的热能。 采用什么样的流程，应根据不同的原料，对各工序拟使用的生产方法进行技术经济分析和综合评价比较，以求操作可行和经济合理。表2—10列出了不同原料路线生产氨的经济指标。 6．技术经济分析和综合利用 (1)不同原料制氨的技术经济比较 用什么原料，主要取决于来源与价格。 天然气制氨的投资最少、能耗最小、成本也较低。 氨的生产成本和工程投资，除与原料、生产方法及流程有关外, 各种工艺过程的相互影响，还存在一个最佳工艺参数的问题。要求按给定的目的函数进行最佳化计算，如图所示。 （2）工艺参数的影响 化工发展趋势的两大特点是：大型化与综合化。大型厂的优点，除节省人力外，节能和综合利用能量好。各工序是一个有机整体，工序间缺少独立性，局部变化会影响整体状态的稳定性。 （3）生产规模大型化 生产规模增大，投资亦增多，但比投资却下降，即大规模生产是有利的。 下表为大型氨厂规模和阿投资费用的关系 合成氨厂能耗很大，氨成本中能源费用依据原料的不同占一半左右。我国引进几个国家的大型合成氨技术能耗指标如表所示。 节能降耗的方法有：扩大生产规模、选择与原料相适应的净化方法、采用新工艺及余热的回收利用等。 （4）节能降耗和能量的综合利用 联合生产是指在一个整体生产过程中加工多种产品，达到物料综合利用和化工过程相互利用的效果。大多将氨加工成各种固体肥料，尿素便是其中之一。合成氨厂副产大量二氧化碳，氨厂内通常设有氨及其副产品进一步加工利用的工段。 尿素合成工艺有多种，我国普遍采用的是水溶液全循环流程。流程分为二氧化碳的压缩、液氨的输送、尿素的合成，未反应物的分解和循环、尿素液的蒸发浓缩、尿素的造粒等工序。具体流程如图所示。 7．联合生产 （1）合成氨－尿素联合生产 我国科学家侯德榜1924年提出了联合制碱法。该法以合成氨厂的产品NH3，副产品CO2为原料，配以NaCl，同时生产纯碱Na2CO3和肥料NH4Cl。下图为联碱法生产过程的流程。 侯氏制碱特点是，采用循环流程, 不需对循环液(或气)进行除杂质,采用食盐水除杂。 无水碳酸钠（Na2CO3）俗称纯碱，是一种重要的化工原料。用于玻璃、肥皂、水净化、造纸、纺织、印染、纤维。制革及钢铁和有色金属冶炼等工业。 （2）合成氨－纯碱联合生产 8.近期国内开发的合成氨有关技术 1、计算机应用技术。包括由山东恒通集团等企业开发的建立企业内部局域网，加快企业信息化建设的技术；由河北科技大学德隆科技开发公司开发的造气生产集散控制系统；由安徽广德三元自动化设备公司和武汉空军协达学院联合研制的，2000年获得国家专利的ZF-4型造气炉炉况监测与优化系统；由长沙仪峰公司开发，获得国家发明专利的“仪峰”牌造气专用集散系统；由清华大学化工系和北京思创系统工程有限公司合作开发，在河南息肥化肥厂进行试点的AOC-2000合成、变换工段优化控制系统。 2、低温变换工艺技术。包括由湖北省化肥协会、湖北省化学研究所提出和开发，并获得国家专利的全低变工艺技术(一氧化碳低温变换技术)；由陈佛水开发并获得国家专利的一氧化碳低硫低温变换工艺技术；由河北工业大学金锡祥教授和石家庄正元高效塔器开