在加热降压或汽提条件下解吸硫化氢，溶液循环使用。氧化法吸收硫化氢后的富液用空气进行氧化，同时将液相中的氧化成单质硫，分离后溶液循环使用。其过称示意如下载氧体氧化态载氧体还原态载氧体还原态载氧体氧化态上述过程是在催化剂作用下进行的，工业上使用的催化剂有对苯二酚。目前应用较广的的改良法就属于氧化法脱硫。改良法脱硫范围较宽，精度较高含量可脱至小于，操作温度可从常温到。其成分复杂，溶液费用较高，目前国内中型合成氨厂大多采用此法脱硫。氧化碳变换各种方法制取的原料气都含有，其体积分数般为，氧化碳不仅不是合成氨所需要的直接原料，而且对氨合成催化剂有毒害作用，因此原料气送往合成工序之前必须将氧化碳彻底清除。生产般分两次除去。首先，利用氧化碳于水蒸汽作用生成氢和二氧化碳的变换反映除去大部分氧化碳，再利用铜氨液洗涤法，液氮洗涤法或甲烷化法脱除变换气中残余的微量氧化碳。变换反映如下反映后的气体成为变换气。变换的过程用变换率来表示，工业上变换率可以通过测定变换炉进出口气体中的含量，就可确定反映的变换率。通过变换反应既能把氧化碳转变为易除去的二氧化碳，同时又可制的同体积的氢。因此氧化碳变换即使原料气净化过程又是原料气制备的继续。在工业生产中，氧化碳的变换反应在催化剂存在条件下进行。高温变换以三氧化二铁为主体催化剂，温度，变换后仍含有的氧化碳。低温变换用活性高的氧化铜催化剂，温度，残余氧化碳可降至。目前我国能生产出适合各种工况条件的系列高变催化剂。二氧化碳的脱除变换后的气体含有大量的二氧化碳，还有少量的氧化碳等其他有害气体，它们会是氨催化剂中毒。另外，二氧化碳还是种重要的化工原料，如制造尿素纯碱和干冰等都需要大量二氧化碳。在合成氨生产中，原料气中的二氧化碳的脱除往往兼有净化气体和回收二氧化碳京高等教育出版社，附图合成塔装配焊填充物为惰性物质附图二冷凝塔滤油器合成塔蒸汽锅炉放空气软水水冷凝器循环气压缩机液氨贮槽氨分离器排油排油液氨液氨合成氨工艺流程图年产万吨氨的生产工艺设计目录摘要第章概述氨的发现与合成氨的物化性质氨的用途合成氨的原料第二章合成氨的工艺确定电化学方法常压合成氨常温常压流光放电合成氨天然气合成氨生物固氮合成氨第三章原料气的净化湿法脱硫氧化碳变换二氧化碳的脱除原料气的精制铜氨液吸收法甲烷化法深冷液氨洗涤法第四章合成氨的基本原理及工艺操作条件氨合成的基本原理合成氨的工艺操作条件反应温度反应压力空间速度催化剂催化剂的组成和作用催化剂的还原和使用第五章合成氨的工艺流程及设备合成氨的工艺流程合成氨的主要设备氨合成塔第六章合成塔的物料衡算和热量衡算物料衡算热量衡算第七章合成氨的发展方向节能降耗提高运转率产品结构致谢参考文献附图附图二摘要氨是重要的无机化工产品之，在国民经济中占有重要地位。合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界氨产量的。氨还应用于国防工业和尖端技术中，制作三硝基苯酚硝化甘油硝化纤维等多种炸药都消耗大量的氨。生产导弹火箭的推进器和氧化剂，同样也离不开氨。还可以作冷冻冷藏系统的制冷剂。本设计是以氮气和氢气为原料，用合成法制备氨气。文章中主要介绍了氨气的产生发展用途和行业特点，还介绍了氨气的合成方法原理工艺参数工艺流程以及主要设备等，并对主要设备进行了物料衡算和热量衡算。同时优化了工艺流程，选择了最适宜的工艺参数和合成设备，并展望了合成氨的发展前景。关键词氮气氢气合成氨氨合成塔第章概述氨的发现与合成氨是年普里斯特利加热氯化铵和石灰混合物时发现的。年，伯托刊确定氨有氮和氢组成。世纪中叶，随着炼焦工业兴起，副产焦炉气中除氢甲烷等主要组成外，尚有少量氨可以回收，但因回收的氨量不能满足需求，促使人们研究将空气的游离态氮转变成氨的方法。年，昌查得利第个提出氨的合成条件时高温高压并采用适当的催化剂。随后哈伯和能斯特从化学热力学角持续增加，又要面临人类全球能源问题的不断突出，发展新型效率更高消耗更低与环境友好的合成氨新技术是保证全球可持续发展的必要要求。许多科学家在这方面已经做了大量的工作，发展出系列合成氨新方法，如常温常压流光放电合成氨，光催化合成氨，生物固氮合成氨，气电化方法合成氨等。电化学方法常压合成氨的原理电化学方法常压合成氨的原理为在质子导体电解质反应器的阳极通入氢气，再外加电压的作用下，在具有定活性的电极表面电解为质子质子通过固体电解质传输到阴极，并于阴极捅入的氢气发生半反映，生成。全反应为电化学方法常压合成氨原理图如图此反应不再可逆，大大提高了反映效率，提高了原料气的利用率，是催化活化的非法拉电化学修饰效应不再受到热力学的限制。图电化学法常压合成氨原理图常温常压流光放电合成氨在常温常压条件下，利用超强脉冲电场在整个反应器内产生强烈流光放电，将氮气和氢气电离离解，产生大量自由原子，离子，自由基等，其生产氨的浓度可达天然气合成氨天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过氧化碳变换二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有氧化碳和二氧化碳约体积，经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。生物固氮合成氨合成氨的生产和发展为化肥工业化学工业提供反映氮素这个重大问题是紧密相关互不可分的。生物固氮是指自然界中些微生物和蓝藻等生物体内种固体酶的催化作用将大气中氮转化成氨的过程。生物固氮与目前工业上生产合成氨相比具有极大优越性和环保优势，目前工业上生产合成氨除需要空气和水外。尚需要消耗大量的能源和复杂的化学化学工艺过程和大量设备，生产合成氨必须在高温高压催化剂条件下进行，且转化率般不超过，而且随生产进行，尚有部分废气废水废渣排放，对环境造成污染。而生物固氮是在常温常压固氮酶催化作用下进行的，且效率较高。如果人工合成模拟化合物，在常温常压条件下合成氨，将对氮肥和化学工业生产深远的影响，并为合成氨带来场革命。第三章原料气的净化湿法脱硫采用溶液吸收硫化物的脱硫方法统称为湿法脱硫，适用于含大量硫度研究了高压下氨的合成和分解，并在定压力下采用催化剂进行氨的合成实验。氨的物化性质氨在标准状态下是无色气体，比空气密度小，具有刺激性气味，会灼烧皮肤眼睛，刺激呼吸气管粘膜。空气中氨质量分数在时，就能使人在几分钟内窒息。氨的相对分子质量为，沸点冰点，临界温度，临界压力。液氨的密度为。标准状态下气氨的密度摩尔体积。液氨挥发性很强，气化热较大。氨极易容易水，可生成含氨质量分数的商品氨水，氨溶解时放出热。氨与空气或氧的混合物在定范围内能够发生爆炸，常压常温下的爆炸范围分别为和。氨的化学性质较活泼，能与酸反应生成盐。如与磷酸反应生成磷酸铵与硝酸反应生成硝酸铵于二氧化碳反应生成氨基甲酸氨，脱水后生成尿素二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵等等。氨水溶液呈弱碱性，但在有水存在的条件下，对铜银锌等金属有腐蚀作用。氨的用途氨主要用来制造化学肥料，也作为生产其他化工产品的原料。基本化学工业中的硝酸纯碱，含氮无机盐，有机化学工业中的含氮中间体，制药工业中的磺胺类药物维生素纤维素氨基酸化纤和塑料工业中的己内酰胺己二胺，甲苯二异氰酸酯人造丝丙烯酚醛树脂等，都需要直接或间接以氨为原料。氨还应用于国防工业和尖端技术中，制作三硝基苯酚硝化甘油硝化纤维等多种炸药都消耗大量的氨。生产导弹火箭的推进器和氧化剂，同样也离不开氨。还可以作冷冻冷藏系统的制冷剂。合成氨的原料合成氨，首先需要含氢气和氮气的原料气。氮气来源于空气，可以在低温下将空气液化分离而得，也可制氢过程中加入空气，氮的生产大多采用后者。氢气的主要来源是水碳氢化合物中的氢元素以及含氢的工业气体。氮氢原料气的生产，除需要含有氮氢元素的原料外，还需要提供能量的燃料。因此，工业生产所需要的原料既有提供氮氢的原料，也有提供能量的燃料。空气和水到处都有，取之容易，故般合成氨生产原料不包括空气和水，主要有固体原料如焦炭和煤气体原料如天然气油田气焦炉气石油废气有机合成废气等液体原料如石脑油重油原油等常用合成氨原料有焦炭煤焦炉气天然气石脑油和重油第二章合成氨的工艺确定既要解决人类对于氨需求量的成率和平衡氨含量。因此，应定期或连续排放定量的循环气，使惰性气体含量保持在要求的范围内。氨合成系统是在高压下进行的，必须用压缩机加压。管道设备及合成塔床层压力降以及氨冷凝等阻力的原因，使循环气与合成塔进口气间产生压力差，需采用循环压缩机弥补压力降的损失。此外，还有反应气体的预热和反应后气体热能的回收等。工艺流程使上述步骤的合理组合，图是氨合成工艺流程。合理确定循环机新鲜气体的补人及惰性气体排放位置及氨分离的冷凝级数冷热交换器的安排和热能回收方式，是流程组织与设计的关键。该流程的特点是放空位置设在氨分离器之后，新鲜气加入之前，气体中氨含量较低，而惰性气体含量较高，因此可以减少氨损失和氢氨气的损耗。循环机位于氨分离器和冷凝塔之间，循环气温度较低，有利于降低气体的压缩功耗。新鲜气在油分离器中加入第二次氨分离时，可以利用冷凝下来的液氨洗涤去除油水分和微量，以达到进步净化原料气的目的。该流程的主要缺陷是反映热未充分利用。工艺流程框图见图图工艺流程框图合成氨的主要设备氨合成塔高温高压下，氢气氮气对碳钢有明显的腐蚀作用。氢对碳钢腐蚀有氢脆和氢腐蚀。氢脆使氢溶解于金属晶格中，使钢材缓慢变形而发生脆性破坏。氢腐蚀是氢渗透至钢材内部，使碳化物分解并生成甲烷，生成的甲烷聚集于晶界微观孔隙中形成高压，导致应力集中，沿晶界出现破坏裂纹，并在钢材中聚集形成宏观鼓泡。氢腐蚀与压力温度有关，温度超过氢分压大于时发生氢腐蚀。氢气在高温高压与钢中的铁及其他合金元素生成硬而脆的氮化物，导致金属力学性能降