Question

氨合成的氨合成概述

Answer 1

氨合成：英文名（ammonia synthesis），指合成氨原料气（氮氢混合气）在高温、高压和催化剂存在下直接合成为氨的工艺过程。
反应方程式为：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 氨合成的单程转化率不高，为了获得产品氨，需将氨气从氨合成反应器出口气体中分离出来。工业上通常用两种方法 ：
①冷凝法 利用氨的临界温度比氮、氢高的特点，只需把含氨混合气冷却，其中的氨即可从气态冷凝成液态。温度越低，冷凝的氨越多。工业生产都采用产品液氨作制冷剂。为了节省制冷剂用量，混合气先用水冷却。
②吸收法 利用氨气在水中的溶解度比氮、氢气大的性质，在高压下用水吸收，制成浓氨水。从浓氨水制取液氨尚需经过氨水精馏、氨气冷凝等步骤，消耗热能较多，工业上已很少采用。 为使氨合成反应器出口气中的氮、氢气在氨气分离以后能继续循环利用，采用循环流程，以便返回到氨合成反应器。此法的保证条件是：
①不断补充新鲜氮氢混合气进入循环回路；
②从氨合成反应器出口气体中分离氨；
③为补偿循环回路气体压力损失设置循环气压缩机；
④回收利用氨合成反应热；
⑤为避免新鲜氮氢混合气中少量甲烷和氩等惰性气体在回路中积累过多，必须排放适量的循环气。
为此，设计有多种回路流程。早期氨合成流程多采用往复式循环压缩机，反应热未能充分利用。反应器出口气体先经水冷却，一部分氨被冷凝，再进入氨分离器。为降低循环气中甲烷、氩的含量，出氨分离器后的气体要少量放空，大部分则进入循环气压缩机，补充压力后进入滤油器，新鲜氮氢混合气也在此加入。
反应器出口气体通过冷交换器内上部的换热器与分离液氨后的循环气体换热，然后在氨冷凝器中冷却到0℃以下,使大部分氨冷凝并返回冷交换器内下部的分离器，在此分离出液氨。分离氨后的气体去上部换热器，被加热到20～30℃进氨合成塔，从而完成一个循环。