氨(NH_3)合成化工技術工藝分析

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摘要：氨又稱為氨氣，其化學化學分子式主要為NH3。其在實際社會生產中得到了廣泛的應用，現階段氨的合成化工技術主要是在高溫高壓條件下，氮和氫在催化劑的作用下進行的合成反應。在實際管理過程中氨的合成受壓力、溫度及氣體組成等方面的影響，本文根據結合熱力學相關內容，對氨的化學合成裝置及凈化工藝進行了簡單的分析，以便為氨合成工藝的合理應用提供有效的借鑒。

關鍵詞：氨（NH3）合成化工技術；合成工藝

在現階段氨合成工藝發展過程中，氨合成能源損耗的降低及合成工藝的簡化是現階段氨合成工藝的主要發展趨勢。在低壓非平衡化學的發展過程中，氨合成化工技術也呈現了不同的特點。即在以往高溫高壓催化合成的基礎上，利用合成氣裝置可有效降低氨合成能量損耗。因此對于氨合成化工技術進行進一步優化分析具有非常重要的意義。

1氨化工合成工藝條件選擇

在實際生產過程中氨合成工藝條件主要包括溫度、空間速度、壓力、惰性氣體含量等相關影響因素。首先在實際生產過程中氨合成環境中進口氣體主要包括惰性氣體、氫氣、氮氣及極少部分的氨。在實際生產過程中為了保證整體氨合成效率，應盡量控制相關氨凈值在一定限定區域內，可利用氨分離措施的應用，避免冷凝溫度下降導致氨冷負荷上升。同時惰性氣體的存在，在一定程度上影響了氨合成的效率；其次氨合成環境內空間速度與氨合成凈值呈反比，在一定程度上增加了氨合成強度。因此為了保證氨合成效率，可控制整體氨合成環境內空速在15-30Mpa，10000-30000h-1之間；最后在壓力和溫度設置過程中，氨合成最佳溫度在400.0-500.0℃之間。在氨合成過程中溫度最高點又可稱為熱點，熱點應低于催化劑的使用溫度，保障生產后期氨的有效合成。而結合氨氣合成過程中化學平衡及反應情況，在一定范圍內壓力上升會提供氨合成效率，但會在一定程度上降低催化劑使用性能。一般大型氨合成環境壓力在15.0-23.9MPa之間，而小規模氨合成環境壓力在20.0-31.9MPa之間。

2氨化工合成裝置

在氨化工合成裝置中，主要合成環境為高壓合成塔，同時結合催化塔的應用，可為氨合成提供充足的壓力、溫度保證[1]。在氨合成過程中會產生大量的熱量釋放。為了有效提高氨合成產量在，在后續氨合成裝置設置過程中，還可以進行合成氣的合理配置，便于整體氨合成規模的有效拓展。在氨合成氣配置過程中，主要通過天然氣自熱轉化技術、非催化部分氧化技術的綜合應用，在部分氧化催化劑的作用下，可促使天然氣、水蒸氣進行混合預熱燃燒。隨后通過控制整體反應溫度到達1790.0℃到1920.0℃之間，結合催化劑床層的合理配置，可促使水蒸氣與甲烷發生轉化反應，便于大規模氨的合成制備。為了進一步提升氨合成化工工序的經濟效益，可采用一定的節能施工工序。現階段應用較普遍的氨節能合成裝置主要以天然氣為原材料，常用的基礎為AMV技術、KBR技術等。其在實際應用中主要包括合成氣制備、CO變換、CO2脫除、氨合成等幾個環節，其中合成氣制備主要是利用低水碳比轉化、預熱轉化等基礎實現一定的節能損耗；而CO變換工藝主要是利用等溫CO變換為低水碳比變換反應進行一定的催化轉化；CO2脫除主要是通過PSA裝置的設置，實現CO2的有效脫離，并將CO、H2等作為排放燃料，提供整體裝置熱能利用效果；氨合成工藝主要是在氨合成環境的基礎上，采用活性更高的催化劑，如釕基催化劑，實現等壓環境合成。

3氨合成凈化技術

氨合成工藝在實際社會生產中得到了大規模的應用，在實際氨合成過程中會產生一定的造氣廢水懸浮物質，如硫化物、氨氮、氰化物等，上述物質對周邊環境具有一定的不利影響。因此在實際氨生產過程中需綜合采用生化、冷卻、沉淀等技術，進行相應的氨合成凈化措施。依據《污水綜合排放標準》的相關內容，在實際氨生產過程中，應在降低氨合成設備運行能耗的同時，對氨合成凈化設備進行一定優化整合[2]。在以無煙煤為主的氨合成過程中主要包括造氣、半水煤氣脫離、壓縮機變化、換氣脫硫、壓縮機脫硫、壓縮機銅洗、氨合成等幾個環節；而在以甲烷法為主的脫硫氨合成工藝中，主要在造氣半水煤氣脫硫的基礎上，進行變換氣脫硫及壓縮機脫碳，最后經過一定的甲烷化處理，可有效提高氨凈化效率。此外，在大型氨合成工藝運行過程中，可采用合成氣凈化技術進行低溫凈化。通過低溫液氮洗、低溫甲醇洗等工序，可達到有效的凈化效果。

4結語

綜上所述，在社會經濟的發展過程中，氨合成工藝得到了迅速的發展。而隨著社會工業生產對氨的需要不斷增加，大規模氨生產合成技術獲得了極大的發展機遇，在以往合成塔合成的基礎上，合成氣制備、優化裝置得到了有效的開發應用。合成氣氨生產裝置在生產流程、工藝配置、系統變換率及能源節省方面都出現了良好的效力，對于整體氨化工合成技術經濟效益的提升提供了保障。

參考文獻：

[1]孫大雷,洪展鵬,葉嘉輝,等.CO_2、nh_3和醇“一步法”合成氨基甲酸酯的熱力學分析[J].化學世界,2016,57(3):153-158.

[2]王杰,展曉元,丁建旭,等.有機無機雜化鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3晶體的合成及氣敏性測試[J].山東科技大學學報(自然科學版),2018(2):88-92.

作者:張勇 單位:靈石中煤化工有限責任公司