合成氨工艺技术规程

1. 产品说明:

1.1名称及化学分子式:

合成氨化学式为NH 3。

1.2物理与化学性质

1.2.1物理性质

氨为无色, 有强烈刺激性气味的气体, 能灼伤皮肤、眼睑、呼吸器官粘膜。空气中含有0.5％（体积）的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。

氨的密度为0.771Kg/m3，比重0.5971, 沸点-33.35℃, 固体氨熔点-77. 7℃。临界压力112.3atm 。浓氨比重0.667(20℃), 液氨挥发性很强，气化热较大。 氨极易溶于水，可生产含15-30％（比重）的商品氨水，氨溶解时放出大量的热。氨的水溶液是弱碱性，易挥发。

液氨或干燥的氨气对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。

氨的自然点为630℃，在空气中燃烧分解为氮和水。 氨与空气遇火能爆炸，常压室温下爆炸范围为15.5–28.0％，或13. 5–82.0％（在氧气中）。

1.2.2化学性质

⑴氨与水反应：

氨极易溶于水，大量氨溶于水后，大部分与水结合成—水合氨（NH 3·H 2O ）， NH 3·H 2O 可以小部分电离成NH 4+和O H ˉ，因此在氨的水溶液中存在着下列的平衡：NH 3＋H 2O ＝NH 3·H 2O ＝NH 4+＋O H ˉ

⑵氨与酸反应

氨与酸反应生成铵盐，与HCl 反应生成NH 4Cl ；与HNO 3反应生成

NH 4NO 3；与H 2SO 4反应生成（NH 4）2SO 4, 反应方程如下：

NH 3+HCl＝NH 4Cl

NH 3+HNO3＝NH 4NO 3

2NH 3+H2SO 4＝(NH4) 2SO 4

⑶氨的氧化反应

氨具有一定的还原性，与氧化物反应，能夺取其中的氧，发生氧 化还原反应，如与CuO 反应：2NH 3+3CuO＝3Cu+N2↑+3H2O

氨可在纯氧中燃烧，生成氮气和水：

4NH 3+3O2燃烧2N 2↑+6H2O

NO:

4NH 3+502＝4NO↑＋6H 2O

⑷氨的络和反应

氨与Ag 、Cu 、Cr 等离子形成[Ag(NH3) 2]+, [Cu(NH3) 4]2+ ,[Cr(NH3 )6] 3+ 等氨的络合物, 这样会使一些不溶于水的化合物如氯化银、 氢氧化铜等能溶于氨水中。

1.3产品规格

液氨应符合GB536-88标准

1.4用途

氨主要用于农业，除氨本身就可作肥料外，几乎所有氮肥、复合肥料都离

不开氨。

氨不仅对农业有着重要的意义，而且也是重要的工业原料，广泛用于制药、

炼油、合成纤维、合成树脂等工业部门。

将氨氧化可制成硝酸，硝酸用来制造氮肥，也是生产炸药、染料等产品的

化工原料。

此外，液氨还是常用的冷冻剂，所以氨是基本化工产品之一，在国民经济

中占有十分重要的地位。

1.5产品包装、标志和运输

1.5.1 灌装液氨用的钢瓶或槽车应符合原国家劳动局颁布的“气瓶安全监

察规程”、“压力容器安全监察规程”等有关规定，允许重量充装系数为

0.53kg ／l 。钢瓶或槽车应定期进行水洗、烘干净化处理。

1.5.2氧或氯气钢瓶以及一切含铜容器均不得灌装液氨。

1.5.3原灌装液氨的容器，在灌装前必须排尽空气（空气含量保证小于

15％），装过其它气体的钢瓶，必须经过清洗，分析鉴定确认无其它剩余气

体并符合1.5.1规定后才能使用。

1.5.4灌装液氨的钢瓶或槽车外壁应刷有黄色油漆，并以黑色油漆标明生

产厂名称，产品名称和毛重，按GB190中“有毒气体”规定标志。

1.5.5装运液氨的钢瓶或槽车。必须符合中华人民共和国交通部制订的

《危险货物运输规则》。在运输过程中应避免受热、严禁烟火，钢瓶必须有

安全帽，瓶外用橡皮圈或革绳包扎，防止激烈撞击和震动。

2. 原料规格

入炉白煤应符合GB7562–87一级品

燃料煤应符合GB7561－87

3. 生产基本原理反应式

合成氨的生产过程包括半水煤气的制取，半水煤气的脱硫、一氧化碳变换、

二氧化碳的脱除、原料气的精炼（铜洗）、氨的合成。现分述如下：

3.1半水煤气的制取

固体燃料煤在煤气发生炉中由于受热分解，放出低分子量的碳氢化合物，

而燃料本身逐渐焦化，此时可将燃料近似的看成碳，碳再与气化剂（空气或

水蒸气）发生一系列的化学反应，生成气体产物。

3.1.1化学平衡

3.1.1.1以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：

C+O2=CO2 H°298= -393.777KJ/mol

C+1/2O2=CO H°298= -110.595KJ/mol

C+CO2=2CO H°298= -172.284KJ/mol

C+O2=CO2 H°298= -283.183KJ/mol

碳和氧的反应，随着温度的升高，CO 平衡含量增加，而CO 2平衡含量

下降。高于900℃，气相中CO 2含量甚少，碳与氧反应的主要产物是CO 。

3.1.1.2用水蒸气作气化剂时，碳与水蒸气的反应为：

C+H2O(g)=CO+H2 H°298=131.390KJ/mol

C+2H2O(g)=CO2+2H2 H°298=90.196KJ/mol

CO+H2O(g)=CO2+H2 H°298= -41.194KJ/mol

C+2H2=CH4 H°298= -74.898KJ/mol

在1atm 下，温度高于900℃时，水蒸气与碳反应的平衡产物中，含有等

量的H 2及CO ，其它但分含量则接近于零。随着温度的降低，H 2O 、CO 2及

CH 4等平衡含量逐渐增加。 所以在高温下进行水蒸气与碳的反应，平衡时残

余水蒸气量少，这就意味着水蒸气分解率高，水煤气中H 2及CO 含量多。在

相同的温度下，随着压力的升高，气体中H 2O 、CO 2及CH 4含量增加，而

H 2及CO 的含量减少。所以，欲制得CO 与H 2含量高的水煤气，从平衡角度

应在低压，高温下进行。

3.1.2反应速度

气化剂与碳化在煤气发生炉中所进行的反应属于气固相系统的多相反

应。多相反应的速度，不仅与碳和气化剂间的化学反应速度有关，而且还受

气化剂向碳表面扩散的速度的影响。

3.1.2.1碳和氧之间的反应，可认为首先进行燃烧反应，然后产物CO 2再与碳

进行还原反应，一般情况下，碳与二氧化碳之间的反应速度比碳的燃烧速度

要慢很多。在2000℃以下，基本上属于动力学控制，反应速度也大至为CO 2

的一级反应。

3.1.2.2碳与水蒸气之间的反应，在400-1100℃的温度范围内，速度仍较慢，

因此为动力学控制。温度超过1100℃时，反应速度较快，开始为扩散控制。

3.2半水煤气脱硫

3.2.1溶液组成

我厂采用KCA 脱硫剂脱除水半水煤气中的硫化氢，溶液组成如下：

Na 2CO 3 0.4-0.5mol/l KCA 2.4g/l V 2O 5 1.5-2g/l

PH 值 8.5-9.2

2.2.2反应原理

以PH 值8.5-9.2的稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物

Na 2CO 3+H2S=NaHS+NaHCO3

硫氢化物与偏矾酸盐反应转化成元素硫

2NaHS+4NaVO3+H2O=Na2V 4O 9+4NaOH+2S

氧化态的KCA 反复氧化焦性偏矾酸钠

Na 2V 4O 9+2KCA(氧化态)+2NaOH+H2O=4NaVO3+2KCA(还原态)

3.2.2.1再生塔中的反应

还原态的KCA 被空气中的氧、氧化恢复氧化态循环使用。

2KCA(还原态)+O2=2KCA(氧化态)+2H2O

3.2.2.2副反应

气体中若有氧则发生过氧化反应

2NaHS+2O2=Na2S 2O 3+H2O

因此一定要防止硫以硫氢化钠形态进入再生塔，当气体中有CO 2和

HCN 存在时，尚有一列副反应：

Na 2CO 3+CO2+H2O=2NaHCO3

Na 2CO 3+2HCN=2NaCN+H2O+CO2

NaCN+S=NaCNS

2NaCNS+5O2=Na2SO 4+2CO2+5O2+N2

3.2.3反应条件

3.2.3.1提高溶液的PH 值对硫化氢的吸收是有利的， 但对单体硫的生成是不

利的，因此应选取适宜的PH 值，要兼顾两者，一般取PH ＝8.5-9.2。

3.2.2.2温度升高，使生成硫化硫酸盐的副反应加速， 这是不利的，因而一般

控制吸收温度为35-45℃。

3.3一氧化碳的变换

合成氨原料气的变换是合成氨生产中的重要组成部分，按操作压力分可

分为常压变换及加压变换，由于加压变换消耗低，设备利用率高，因而采用

加压变换，按触媒类型分，可分为中温变换法，中温变换串低温变换，中、

低、低，及全低变法，在此四类变换中，全低变流程消耗最少而得到广泛采

用，全低变采用钴钳系触媒，以MOS 、COS 为活性成分，以Al 2O 3为载体，

含量碱金属及其它促进剂， 它的特点是，低温活性高，而它的要求H 2S 含

量大于0.05g/nm3。

3.3.1变换反应的化学平衡

CO 与水蒸气共有的系统，可发生下列变换反应：

CO+H2O=CO2+H2 △H °298= -41.19KJ/mol

CO+H2=C+H2O

CO+3H2=CH4+H2O

一氧化碳与水蒸气的反应是等分子放热反应，增加压力反应平衡不变，但可充分利用设备，降低温度，变换气中的CO 平衡含量减少，因而低温变换后残余CO 含量可以有较大的降低。水蒸气的加入量对平衡组成也有很大的影响，若要求CO 平衡含量越低，则需要H 2O ／CO 越大，但考虑到消耗问题，应选择适宜的H 2O ／CO 。

3.3.2变换反应的动力学

3.3.2.1反应机理

变换反应进行时，水蒸气分子首先被催化剂的活性表面所吸收，并分解为H 2及吸收附态氧原子，H 2进入气相，吸收态氧则在催化剂表面形成吸收层，由于一氧化碳分子的碰撞而生成二氧化碳，并离开催化剂的表面。

3.4二氧化碳的脱除

半水煤气经变换后含有28％左右的CO 2必须将其脱除， 脱碳方法很多，主要有高位水洗法、热碱法、NHD 法、MDEA 法、PC 法等。 由于全低变要求一定的硫含量，因而要求脱碳具有一定的脱硫能力，因而采用MDEA 法。

3.4.1基本原理

3.4.1.1溶液组成

⑴N-甲基二乙醇胺 50％ 、 活性剂4％；⑵水 46％

3.4.1.2吸收原理

纯的MDEA(N-甲基二乙醇胺) 对CO 2没有吸收能力，但溶于水后，形成PH 值10-12的碱性溶液，加速CO 2水化反应，促使气相中CO 2水合产生HCO 3转入液相被吸收。

CO 2+H2O=H++HCO3- (1)

R 2CH 3N+H+=R2CH 3NH +(2)

(1)+(2)

R 2CH 3N+CO2+H2O=R2CH 3NH ++HCO3— (3)

尽管如此，由于式(1)在吸收条件下反应速度很慢，是吸收反应控制步骤，因此MDEA 溶液加入1-4％活性剂R 2ˊNH 后， 反应按下列历程进行：

R 2ˊNH+CO2=R2ˊNCOOH (4)

R 2 NCOOH+R2CH 3N+H2O=R2 NH+R2CH 3NH ·HCO 3 (5)

(4)+(5)

R 2CH 3N+CO2+H2O=R2CH 3NH ·HCO 3 (6)

由(4)-(6)可知，活化剂吸收了CO 2，然后向液相MDEA 溶液传递CO 2，加快了反应速度，因而活化剂又被再生。

MDEA 的溶液吸收CO 2等温曲线介于典型的化学溶剂和物理溶剂等温曲线之间，MDEA 溶液可视为物理—化学吸收剂，当气相CO 2分压较高时，部分作为物理溶剂 来吸收，被吸收的CO 2可以通过闪蒸就可以解吸出来，既能使净化度满足生产需要，又能节省再生能耗，况且MDEA 含有一个叔胺作为活性基因，吸收CO 2生产仅是碳酸氢盐， 加热再生时远比伯仲胺与CO 2生成较为稳定的氨基甲酸盐所需热量低。

N-甲基二乙醇胺吸收H 2S 的机理

R 2NCH 3+H2S=R2NCH 3H +HS 此反应为瞬间可逆反应，脱H 2S 速度快，效率大于90％。

3.5原料气的精炼（铜洗）

经CO 变换及CO 2脱除后，原料气中尚含有少量的CO 和CO 2，为防止对合成触媒的毒害，规定CO+CO2

3.5.1吸收一氧化碳的基本原理

吸收CO 的反应如下：

Cu(NH3) 2+ +CO+NH3=Cu[(NH3) 3CO]++52754KJ

3.5.1.1吸收CO 反应的平衡

在铜液吸收CO 的过程中，平衡关系要考虑气液相平衡和液相中的化学平衡，降低温度，提高压力，都对生产有力，同时再生后铜液中残余CO 低，对生产也有利。

3.5.1.2吸收CO 机理及反应速度

铜液吸收CO 的机理按双膜理论，CO 自气相主体通过气膜扩散到气液两相界面，Cu(NH3) 2 和NH 3则从液相主体通过液膜扩散到气液两相界面。在两相界面上就可建立平衡，生成的Cu[(NH3) 3CO]+则从两相界面扩散回液相主体。

当游离氨浓度较大时，影响吸收速度主要是气膜阻力。

3.5.2铜液吸收二氧化碳、氧和硫化氢

3.5.2.1铜液吸收二氧化碳的反应

由于游离氨存在，吸收CO 2的反应如下：

2NH 4OH+CO2=(NH4) 2CO 3+H2O –41356KJ

生成的碳酸铵继续吸收CO 2而生成碳酸氢铵

(NH4) 2CO 3+CO2+H2O=2NH4HCO 3–70128KJ

上述反应进行时放出大量的热量，使铜液温度上升，从而影响吸收能力，同时还要消耗游离氨。此外，生成的碳酸铵和碳酸氢铵在低温时易于结晶，

甚至当醋酸和氨不足时，还会生成碳酸铜沉淀。因此，为了保证铜洗操作能正常进行，就需要保持有足够的醋酸和氨含量。

3.5.2.2铜液吸收氧的反应

铜液吸收O 2是靠低价铜离子的作用：

4Cu(NH3) 2Ac+4NH4Ac+4NH4OH+O2=4Cu(NH3) 4Ac 2+6H2O –113729KJ 这是一个不可逆的氧化反应，能够很完全的把氧脱除。但在吸收氧后，低价铜氧化成高价铜，1mol 氧会使4mol 低价铜氧化，因此铜比会下降，而且还消耗了游离氨。所以当原料气中氧含量过高时，能出现铜比急剧下降的情况。

3.5.2.3吸收硫化氢的反应

铜液吸收硫化氢是依靠游离氨的作用：

2NH 4OH+H2S=(NH4) 2S+2H2O

而且溶解在铜液中的H 2S ， 能与低价铜进行下列反应生成溶解度很小的硫化亚铜沉淀：

2Cu(NH3) 2Ac+2H2S=Cu2S↓+2NH4Ac+(NH4) 2S

3.5.3铜液的再生

为了使吸收CO 、CO 2、O 2后的铜液能反复使用，必须经过再生处理。铜液再生是在低压和加热的条件下进行的：

Cu[(NH3) 3CO]+=Cu(NH3) 2 ++CO↑+NH3↑

NH 4HCO 3=NH3↑+CO2+H2O

Cu(NH3) 3CO ++2Cu(NH3) 42++4H2O=3Cu(NH3) 2++2NH4++2CO2+3NH4OH -128710KJ

3.6氨的合成

氨的合成是整个合成氨的核心部分。氨合成过程属于气固催化反应过程，反应是在较高压力下进行的。由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10％－20％，故分离氨后的氢氮气体循环使用。

3.6.1氨合成反应的化学平衡

氨的合成是放热和摩尔数减少的反应：

1/2N2+3/2H2=NH3 △H°298= -46.22KJ/mol

从此反应看出，降低温度，提高压力，保持氢氮比为3 左右并减少惰性气体含量，都有利于氨的合成。

3.6.2反应机理

氨合成反应过程由一般气固体催化反应的外扩散，内扩散和化学动力学等一系列连续步骤组成，气流速度相当大及催化剂粒度足够小时，外扩散和内扩散的影响均不显著，此时整个催化反应过程的速度可以认为等于化学动力学速度。

氮与氢在铁催化剂上的反应机理一般认为，氮在催化剂上被活性吸附，离

解为氮原子，然后逐步加氢，连续生成NH 、NH 2、和NH 3。

3.6.3内扩散对氨合成速度的影响

内扩散的阻滞作用通常以内表面利用率表示，实际的氨合成速度应是内表面利用率与化学动力学速度的乘积，内表面利用率的数值与催化剂粒度及反应条件有关，通常情况下，温度愈高，内表面利用率愈小；氨含量愈大，内表面利用率愈大；催化剂粒度增加，内表面利用率大幅度下降。总的来说，采用小颗粒催化剂是提高内表面利用率的有效措施。

4. 生产流程叙述

4.1半水煤气的制取

向煤气生产炉内，交替的通入空气和过热蒸气，与炉内灼热的煤炭进行气化反应，吹风阶段生成的吹风气送吹风气回收，其他阶段生成的煤气经回收热量，冷却和除尘后，去气柜混合成半水煤气，然后去脱硫工程。

上述制气过程往复循环进行，每一循环分五个阶段，其流程如下： ⑴吹风阶段：

空气鼓风机−空气−→−煤气发生炉−吹风气−−→集尘器→吹风气回收或烟囱放空

⑵上吹（加氮）阶段：

过热蒸汽 上行煤气

→上行集尘器→干式水封

空气鼓风机

空气

废热锅炉→洗气塔→气柜

⑶下吹阶段： 下行煤气

过热蒸汽→煤气发生炉 干式水封→废热锅炉→洗气塔→气柜 ⑷二次上吹阶段： 煤气

过热蒸汽→煤气发生炉 上行集尘器→干式水封→废热锅炉→洗气塔→气柜

⑸吹净阶段

空气 煤气

空气鼓风机煤气发生炉 废热锅炉→洗气塔→气柜

4.2半水煤气的脱硫

由气柜来的半水煤气从洗油塔底部进入洗油塔与上部喷淋的冷却水逆流接触，半水煤气经洗涤净化后入焦碳过滤器进一步净化处理，然后入风机，经风机加压后，经预脱塔底部脱硫液逆流接触，吸收一部分H 2S ，从顶部出来进入第二脱硫塔， 从下部进入，与脱硫液逆流接触，进一步吸收H 2S 后

从顶部出来去压缩工段。吸收H 2S 的脱硫液由再生泵打入再生喷射器与喷射器吸入的空气进行氧化而得到再生，再进入贫液槽，由脱硫泵打入脱硫塔循环使用。富液在再生槽中氧化再生所析出的硫泡沫，由再生槽顶溢流出来，去过滤槽，过滤后去熔硫釜加工制取硫磺。

4.3一氧化碳的变换

来自压缩二段的半水煤气，由二段总油分离器，分离去油污水滴后，从下部出来进入饱和塔，与从塔顶喷淋的热水逆流接触，增湿升温后从塔顶部出来，进入预腐蚀器，从顶部进管内换热后从上部出。进主热交，从下部入，换热后从上部出，进入中间热交，与中变炉一段出口气体换热后，从下部进入电加热器，从下部入，上部出，从中温变换炉顶部进入变换炉一段，进行变换反应。为了调节炉温，一部分气体可不经过主热交直接进入变换炉顶部作为调节炉温副阀。经一段变换后的气体从一段出来进入中间热交，上进下出，进入二段进行变换反应，从二段底部出，一部分进入主热交，上进下出，一部分进入预腐蚀器，下部进，上部出，二部分气体同时进入低变电加热器，从下部入，上部出，进入低温变换炉顶部，在低换炉进一步反应后，从下部出进入一水加，下进上出，从下部进入热水塔，降温后从上部出来，进入二水加换热后进冷排降温后送脱碳岗位。

循环热水从饱和塔底部溢流至热水塔，被变换气加热后，再由热水泵打入一水加、饱和塔循环使用。

4.4二氧化碳的脱除

吸收部分：由压缩机三段出口来的变换气进入吸收塔下部，经填料层与塔上部喷淋的半贫液逆流接触部分CO 2和H 2S 被吸收掉，上部入精脱段，经填

料层与塔顶喷淋的贫液逆流接触再一次对CO 2和H 2S 进行吸收使脱碳气中

CO 2≤1.0％, 脱碳气入净化气冷涤器洗涤所夹带少量MDEA 溶液后，经冷却器

冷却到〈35℃入气液分离器，分离回收稀液后去精脱硫罐进一步吸收硫化氢后，送压缩岗位。

3.1.2溶液再生部分：吸收后的溶液靠塔内压力压入常解塔解吸为半贫液大部分由半贫液泵打入吸收塔下段循环使用。另部分半贫液由溶液泵送入溶液换热器与汽提塔出口贫液换热后从汽提塔顶部入塔，经填料层与塔下部来的汽提气逆流接触使半贫液逐步升温再生，出填料层后入煮沸器利用蒸气进行加热，使这部分溶液再生为贫液。再生后的贫液由汽提塔下部入溶液换热器，换热后由贫液泵打入入贫液冷排，冷却到60-70℃后进吸收塔上层循环使用。溶液煮沸再生产生的汽提气由汽提塔下部经升气管入汽提塔填料层回收热量后从常解塔下部入常解塔回收蒸气后与常解气一起入二氧化碳冷排，二氧化碳气体冷却到〈40℃分离回收稀液后放空或回收。

4.5净化气的精炼

⑴吸收部分：压缩六段来净化气自油分上侧进入油分进行油水分离后，从铜塔下部进入铜塔，与铜泵打来自上而下的铜液进行逆流吸收，吸收后的精炼气自铜塔的上侧出来从铜分的上端进入铜分进行铜液分离，分离后的气体自铜分的另一侧出来去压缩，吸收后的铜液自铜塔下侧经减压后去低压系统进行再生以重复使用。

⑵再生部分：自铜塔减压阀减压至0.1MPa 左右压力的铜液进回流塔顶部，在回流塔中与再生器蒸发出来的再生气体接触，进行解吸，解吸的气体自回流塔放空管线去氨回收系统。铜液从回流塔下侧出来，从下加热进入还原器、上加热再进入再生器进行加热高价铜还原，再加热，最后在再生器中进行铜液的彻底再生，此时再生温度76-78℃，再生的气体进入回流塔，再生后的铜液由再生器下侧出来进入沉降器，进行CuS 沉淀，把铜液吸收H 2S 反应的CuS 沉淀彻底清除，再进入下加热器换热回流塔下来的铜液，从下加热器出来进入化铜桶，在化铜桶中提高总铜含量，从化铜桶出来，进入水冷排冷却，使温度降至35℃以下，从水冷出来进入氨冷却器，进一步降低铜液温度，降至7-20℃，从氨冷器出来进入过滤器，把其中的杂质（如木屑、铁屑杂物等）过滤下来作最后一步净化，进入铜泵入口缓冲器，进入铜泵入口，再由铜泵打入铜塔循环使用。

4.6氨的合成

来自压缩六（七）段的精炼气，经油分分离后的铜洗精炼气，经混合导入阀和冷交的一次出口气体汇合一并进入氨冷器，在管内被管外的氨冷却到5－-5℃出来从底侧部进入冷交，进行分离后上升到换热器的管间与油分来的35℃气体进行换热后出来经主阀入合成塔一次入口，沿外筒与内件之间环隙顺

流而下，降低炉壁温度后，从一次出口入热交与废锅来的热气体进行换热，提高温度后，经合成塔二次入口，入炉下部换热器管间换热后进入中心管，气体经中心管出来入触媒层，在触媒作用下进行氨的合成反应，反应后的高温气体进入下部换热器的管内和二次进气换热后，从二次出口入废锅加热软水生成蒸汽后进入热交进行换热降温后入冷排降温后，从氨冷器上部高压联箱进入氨冷器内的高压盘管、气体在管内冷却后从下部连箱出来入氨分，部分液氨被分离后，气体出来入循环机进行增压，提高压力后去油分，把气体中雾状油分离后，从冷交上部进入冷交内的热交换器与分离后的气体进行换热。换热后的气体从冷交出来与压缩来的气体混合后继续下一个循环。 低压系统流程：液氨自冷交氨分两放氨阀，经一连通进入贮槽。液氨从贮槽来经二连通加到氨冷器，蒸发的气氨去碳化吸收或冰机岗位。

4.7压缩

各工序的压力都是通过压缩来达到的。（1）由脱硫工段送来的半水煤气，经一段总水分离器分离油水后，经一段入口阀进入一段气缸压缩后经一段水冷却器和油水分离器分离油水后进入二段气缸加压，加压后的气体送往变换工段。（2）由变换工段送来的原料气进入三段气缸，加压后进入三段水冷器冷却，分离油水后，经三段出口阀送往脱碳工段。（3）由脱碳工段送来的原料气进入四段气缸，加压后进入四段水冷器冷却，分离油水后，进入五段气缸，加压后进入五段冷却器冷却进油分，分离油水后送往甲醇工段。（4）从铜洗工段来的精炼气，进六段缸加压后进冷排冷却，进油分分离油水后，经六段出口阀送往合成工段。各段出口油水分离器排出的油水均排入集油器，回收废油。 5. 技术操作条件 5.1原料气的制取 5.1.1压力（表压） ⑴空气鼓风机出口空气压力：≥18KPa ⑵减压前蒸气压力：≥0.2MPa ⑶夹套、汽包、废热锅炉汽包压力：＜0.2MPa ⑷软水压力：≥0.5MPa ⑸入炉蒸气压力：≤0.14MPa ⑹高压油泵油压：≥4.5MPa 5.1.2气体温度 ⑴煤气发生炉顶出口温度：≤320℃ ⑵煤气发生炉底出口温度：250-300℃ ⑶洗气塔出口温度：＜60℃ ⑷废热锅炉出口温度：＜180℃ 5.1.3半水煤气成份

⑴CO 2含量：≤10％ ⑵O 2含量：≤0.5％ ⑶合成循环气中循环氢氮比：52-56％ 5.1.4液位

夹套及废热锅炉汽包液位：1/5－4/5处 5.1.5循环时间百分比：（每个循环150秒）

⑴吹风：＜47S ⑵上吹（加氮）：36-38S ⑶下吹：55-65S ⑷二次上吹：11S ⑸吹净：6S

5.2半水煤气的脱硫 5.2.1温度： ⑴脱硫液温度：35-50℃ 5.2.2压力

⑴风机入口气体压力：＞500Pa ⑵风机出口压力：＜49KPa

5.2.3脱硫后H 2S 含量：0.085-0.160g/m3 5.3一氧化碳的变换

5.3.1压力

蒸气压力≥1.0MPa ；系统压力≤0.8MPa 。 5.3.2温度

一段入口温度180-230℃，热点温度≤420℃； 二段入口温度180-240℃，热点温度≤420℃； 三段入口温度≤210℃，热点温度≤300℃。 5.3.3气体成分

半水煤气中氧含量 ≤0.5%合格 >0.5%减量 >0.8%停车

半水煤气中H2S 含量 0.086-0.16g/m3

变换气中CO 含量 0.6-1.2%或根据工艺变更通知进行调节 循环水中总固体含量≤ 800mg/L 5.3.4二氧化碳的脱除 5.4.1溶液成份

⑴溶液总碱度：500±40g/L ⑵溶液活化剂：1#＋2#＝40±20g/L

1#:2#＝1:1

5.4.2净化气成份

CO 2≤1.0％

5.4.3温度控制

⑴入精脱塔贫液温度：60-70℃ ⑵煮沸器出口温度：102-110℃ ⑶冷却后净化气温度：〈35℃ ⑷冷却后再生气温度：〈40℃ 5.4.4压力

吸收压力：≤1.3MPa 5.5原料气的精炼 5.5.1温度

⑴再生温度：76-78℃ ⑵上加热温度：74-78℃ ⑶还原温度：55-68℃ ⑷回流塔温度：50-70℃ ⑸水冷器温度:≤45℃ ⑹铜泵入口（氨冷器）温度：7-20℃ 5.5.2压力

⑴吸收压力：10.0-13.0MPa ⑵铜泵入口压力：0.02-0.1MPa ⑶回流塔入口压力：≤0.25MPa ⑷铜泵出口压力：10.0-13.0MPa ⑸低压蒸气压力：≥0.4MPa ⑹液氨压力：≥0.5MPa 5.5.3铜液成份

⑴总铜：T Cu 2.0-2.5mol/L ⑵铜比：Cu +/Cu2+=5-10 ⑶高铜：0.2-0.4mol/L ⑷总氨：T NH3=9-11mol/L ⑸醋酸：2.4-3.5mol/L ⑹铜液中CO 2残余量：

⑴铜塔液位：1/2-2/3之间 ⑵再生液位：1/3-2/3之间 5.5.5气体含量

⑴入塔气体含量：CO≤0.6-1.2%；CO 2≤1.0％ ⑵精炼气：CO ＋CO 2≤40×10-6 5.6氨的合成 5.6.1温度

⑴触媒热点温度：460-500℃ ⑵触媒热点温度波动范围：±5℃ ⑶合成炉二出温度：≤320℃ ⑷合成炉塔壁温度：

⑴合成塔入口压力：

⑴合成炉入口氨含量：〈4.0％ ⑵循环气H 2／N 2＝52-56% ⑶微量：≤40×10-6 ⑷循环气中甲烷含量：甲烷放空气回收时15-20％，甲烷放空气不回收

时18-23%。

5.6.4液位

⑴冷交液位：1/2-2/3处 ⑵循环机油位：1/2-2/3处 ⑶废锅液位：1/2-2/3处 ⑷大贮槽液位：≤90% 5.7压缩

5.7.1气体压力和温度

5.7.2其它

⑴循环油压：≥0.15MPa ⑵电机电流：115A 6. 安全生产的基本原则 6.1安全守则

6.1.1严格执行劳动纪律，精通业务技术， 做到“四懂”（懂设备结构、懂生产原理、懂性能、懂工艺流程），“三会”（会操作、会维护保养、会排除故障），“三过硬”（操作过硬、质量过硬、复杂情况下处理过硬）。 6.1.2严格执行化工部安全生产禁令 6.1.3严格遵守操作规程

6.1.4认真学习《化肥生产安全技术规程》和有关技术规程 6.1.5处理事故及检修时必须穿戴好防护用品 6.1.6注意操作环境，严防煤气中毒 6.1.7严格控制循环氢含量及氧含量

6.1.8严格控制脱硫后半水煤气中的H 2S 含量在工艺之内。 6.1.9严格控制变换后CO 含量在工艺之内。

6.1.10变换触媒硫化时，严格按“触媒硫化操作规程”操作。 6.1.11严格控制脱硫气CO 2含量在工艺之内。 6.1.12严格控制精炼气中CO ＋CO 2含量在工艺之内。 6.1.13压缩操作按“转动设备安全技术规程”规定执行。 6.1.14合成触媒的装填、升温还原严格按有关规定执行。 6.1.15严格控制经系统压力，以防超压。

6.1.16电气设备管理按《电气安全技术规程》进行。 6.1.17转动设备管理按《转动设备安全技术规程》进行。 6.2中毒和爆炸事故的急救

6.2.1若发现一氧化碳中毒时，将患者迅速脱离中毒现场， 移至空气新鲜处，并对心跳、呼吸、血压、有否外伤等进行检查并处理。如心跳停止者施心脏挤手术，呼吸停止者，人工呼吸，加压给氧，如有外伤则进行包扎等，并迅速送往医院抢救。轻度中毒时得到充足的氧即可，中度、重度病人应积极预防缺氧性脑水肿的发生，可采用下列措施：

⑴应用激素：如地塞米松每次5-10毫克，每日1-2次。

⑵脱水剂：如2％甘露醇250毫升（25分钟内静脉滴入），每日2-3次。 ⑶根据患者眼底血管的痉挛情况可适当选择血管扩张剂，如654-I 、普鲁

卡因等。

⑷已经发生脑水肿者，积极抢救脑水肿。

6.2.2如发生氨中毒应积极进行抢救， 要立即将患者移离中毒现场，检查有无灼伤，并脱去污染衣物，注意保暖及休息，吸入氧气，为防止喉头水肿及肺水肿，

止喉头水肿及肺水肿，可静注10％葡萄糖酸钙（或氯化钙）20毫升／次，地塞米松5-10毫克，每天一次。如已发生肺水肿可使用二甲基硅油等消泡剂。短期足量应用肾上腺皮质激素，如地塞米松5-10毫克，每日四次。早期行脱水治疗，应用20％甘露醇250毫升（25 分钟内静注完毕），每日2-3次，加强利尿。 视病情可给予亚冬眠法（度冷丁50毫克，冬眠灵25毫克，非那根25毫克），每日1-2次。 如因悬雍垂水肿或泡沫痰过多将气管堵塞，至青紫加重，呼吸极度困难时，应及早行气管切开，除此至外尚应积极防治心力衰竭，纠正酸中毒、休克、处理脑水肿、预防感染等。 6.4有毒、易燃、易爆物质的说明 6.4.1一氧化碳

一氧化碳是一种无色、无臭的窒息性气体，分子量为28.01， 比重0.968，自燃温度610℃，爆炸下限（V ％）12.5％，上限（V ％）74. 2％。属易燃气体，与空气混合形成爆炸性混合物，遇明火、 高热能引起燃烧爆炸，若遇高热，容器内压增大，有开裂或爆炸危险。

一氧化碳的中毒症状：人体吸入一氧化碳后，通过肺泡进入血液循环，与血液的血红蛋白结合，即形成碳氧血红蛋白。一氧化碳与血红蛋白的结合能力较氧与血红蛋白的结合能力强300倍， 而碳氧血红蛋白本身不能携氧，自身的解离又较氧合血红蛋白的解离慢3600倍，这样就严重的影响了血液的携氧，使组织缺氧，表现了CO 对人体内呼吸的窒吸作用。

轻度中毒：头痛、头沉重及轻动感、恶心、呕吐、全身疲乏，上述反应活动时更为加剧，个别病人有短时间的晕厥，血液碳氧血红蛋白的浓度在20％以下。

中度中毒：除上述症状加重外，两面颊呈樱桃红色，呼吸困难，其济失调，心跳加快。甚至大小便失禁、昏迷，大多数病人经抢救后可缓解，病人血液内碳氧血红蛋白浓度在20-50％。

重度中毒：多发生于空气中CO 浓度极高时，患者很快进入昏迷，并出同各种并发症，如脑水肿、心肌损害、心力衰竭、休克等，病人的碳氧血红

蛋白浓度在50％以上。

6.4.2氨

氨为无色但有强烈臭味的刺激性气体，加压可成液体。分子量17. 03，爆炸下限15.7％，上限27.4％，自燃温度651℃， 属易燃气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氟、氯等能发生剧烈的化学反应，若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

急性氨中毒较常见，多由于意外事故而致。如生产过程发生故障、阀门爆裂、管道漏气、液氨贮罐爆炸等均可使氨气大量逸散造成中毒。氨通过呼吸道侵入人体，污染皮肤可造成灼伤。

中毒症状：接触氨后，患者即有眼、鼻的辛辣刺激感、流泪、咳嗽、咽痛、吞咽困难、声音嘶哑，并出现全身症状头痛、头昏、无力等。检查可见眼角膜、咽部明显充血、水肿，肺部可出现干性罗音。重症病人可出现中毒性肺水肿，表现为呼吸困难、口唇、指端青紫、冷汗、泡沫痰等。肺部听诊可闻到中小头泡音，胸部X 光片有点片状模糊阴影，血小板减少，血细胞增高等。一部分病人可因悬雍垂水肿，呼吸道粘膜落将呼吸道堵塞，产生窒息，如不及时处理，可致死。

眼内溅入氨水，严重者可致角膜溃疡穿孔，皮肤污染可致灼伤。 6.4.3①H 2S 物化性质相对密度1.189（气体），熔点-83.8℃， 沸点-60.2℃，蒸气压2026.1KPa （25.5℃），爆炸极限4.3-46％（体积），自燃点260℃。

②硫化氢是无色液体，有臭鸡蛋气味。溶于水和乙醇、汽油、煤油、原油。熔于水后生成氢硫酸，化学性质不稳定。

③毒性：中毒性，硫化氢是强烈的神经毒物，对粘膜有明显的刺激作用，特点是：低浓度时对呼吸道及眼的局部刺激作用明显，浓度越高，全身性作用越明显，表现为中枢神经系统症状和窒息症状。

6.4.4氢气分子量2.016，自燃点在空气中570℃，在氧化中560℃，爆炸极限（20℃）％体积4-74.5％（空气中）。4-49％（氧气中），氢气是一种无色、无味、无臭的气体，在标准状况下其密度为0.08988hg ／m3，比重0.06952是最轻的一种气体， 它具有最大的扩散速度，因而极易聚集于建筑物的顶部而形成瀑鸣性气体。

氢气是一种易燃易爆的气体，它与空气或氧气混合，在体积含量极宽的范围内形成爆鸣性气体。氢气与臭氧、氧化亚氮、甲烷、光气等气体混合也能形成爆鸣性气体。

氢气能直接与其它气体化合，如与氟能在室温下、黑暗处形成毒性的氟化氢，与相同体积的氯混合，在阳光或强光照射下就能形成氯化氢，在形成这些化合物的过程中，都会发生爆炸。

氢气的化学性质极活泼，是一种强的还原剂，可与许多物质进行不同的化学反应，形成各类型的氢物，其渗透性和扩散性强，（扩散系数为0.63cm 2／S ，为甲烷的3倍），当钢暴露在一定温度和压力的氢气中时会发生氢脆。 6.4.5甲烷分子式16.04，爆炸极限5.3-15％（体积）自燃点537℃，无色、无臭、无味气体，比空气轻，溶于乙醇、乙醚，微溶于水，燃烧时呈青白色火焰，与空气的混合气体在燃点燃时发生爆炸，对人体基本无毒，只有单纯性窒息作用。 7. 生产控制 7.1原料控制

原料煤按GB7562-87控制，燃料煤按GB7561-87控制，检测频率1批／次。 7.2中间品控制

7.3成品控制

8. 原料、燃料、动力消耗定额指标

9. 副产品及三废处理

⑴本系统用冷却水闭路循环，造气吹风气回收利用。 ⑵过程中无工艺废水排放。 ⑶废渣再利用。

10. 生产工艺流程图及主要设备构造图 10.1生产工艺流程图

半水煤气的制取→ 脱硫 ↓

压缩

铜洗

10.2主要设备构造图（附图）

11. 主要设备一览表

12. 应遵守的规章制度一览表

《化肥生产安全技术规程》、《化学危险品安全管理制度》、《铁路危险货物运输规则》、《化肥企业安全生产管理制度》、《山东东风化肥厂企业管理制度》、《设备维护检修规程》

本工艺规程由技术质量科负责起草 起草人：刘圣杰 审 核： 复 核：

山东联合丰元化工有限公司

合成氨工艺技术规程

批 准：

编 号：QSC

版 本 号：A

修改状态：0

受 控 号：

页 码：共19页

技术质量科2009年7月发布 2009年7月实施