8.4　合成氨生产工艺流程

图8-1　天然气合成氨生产典型工艺流程图(https://www.daowen.com)

天然气合成氨普遍采用蒸汽转化法,其典型工艺流程图如图8-1所示。经脱硫后的天然气与蒸汽混合,在一段转化炉的反应管内进行转化反应,所需热量通过反应管外燃料气燃烧供给。一段转化气进入二段转化炉,在此通入空气,燃烧掉一部分氢气或其他可燃性气体,放出热量以供剩余的气态烃进一步转化,同时又把合成氨生产所用的氮气引入系统。二段转化气依次进入中温变换炉和低温变换炉,在不同的温度下使气体中的一氧化碳与蒸汽反应,生成等量的氢气和二氧化碳。经过以上几个工序,制得合成氨生产所用的粗原料气,主要成分是氢气、氮气和二氧化碳。粗原料气进入脱碳工序,用含二乙醇胺或氨基乙酸的碳酸钾溶液除去二氧化碳,再经甲烷化工序除去气体中残余的少量一氧化碳和二氧化碳,得到纯净的氢氮混合气。氢氮混合气经压缩机压缩到高压,然后送入合成塔进行合成反应。气体一次通过合成塔后只能有10%～20%的氢氮混合气发生反应,因此需要将出塔气体冷却,使产品氨冷凝分离,未反应的气体重新返回合成塔。在生产过程中,凡有生产余热且有可利用之处,都设置热回收设备,这构成了全厂的蒸汽动力系统,穿插于各个工艺工序内,因此热能利用充分合理,能量消耗低。这种方法的优点是设备投资少、流程简单、生产成本及公用工程费用低。