1、1 摘摘 要要 合成氨是重要的基础化工产品之一，其产量位居各种化工产品的首位，同时也是消耗 能源的大户，合成氨的生产对国民生活至关重要，而在环境和资源问题日益严重的今天， 更高效的合成氨生产以及符合资源节约型、环境友好型生产理念的要求，合成氨工业的改 革显得至关重要。 合成氨的现状和未来发展趋势主要围绕合成氨设备、合成氨催化剂、 合成氨工艺技术三方面进行阐述，在合成氨设备方面，我国中小型合成氨装置面临严峻的 挑战，中型合成氨装置面临技术改造，而小型装置则面临淘汰。国内外合成氨设备的发展 和新技术方面，通过对国内冷管型合成塔和国外绝热型合成塔的对比介绍，阐述了国内外 合成氨设备的不同及国外的先进
2、之处，绝热型合成塔具有简单、可靠的特点，而且能够消 除“冷壁效应”。目前国内也积极开发这项技术，并且也有应用。 催化剂是合成氨生产 的重要原料，最基本的合成氨催化剂是铁系催化剂，而国外开发的新型钌基催化剂具有更 高的催化活性，但钌是稀有贵金属，全面推广钌基催化剂还有一段路要走。 钌基催化剂 及非铁系催化剂是今后合成氨催化剂的主要研究方向，而通过介绍光催化合成氨、AB5 型 金属氢化物室温合成氨、电化学常压合成氨、酶催化室温合成氨四种新的技术进一步阐述 了在更温和的条件下合成氨会是未来合成氨催化技术的趋势。世界合成氨根据技术发展的 情况分析， 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变， 其
3、技术发展将会继续 紧密围绕“降低生产成本、 提高运行周期， 改善经济性”的基本目标， 进一步集中在“大 型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。 2 第第一一章章 合成氨装置的发展合成氨装置的发展 我国的氮肥工业自 20 世纪 50 年代以来，不断发展壮大，目前合成氨产量已跃居世 界第一位，目前研发的设备可以将焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃 多种原料生产合成氨，形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并 存的生产格局。目前合成氨总生产能力约为 4500 万 t/a，合成氨工业已基本满足了国内需 求，但要想进一步提高生产能力，还要
4、对设备进行进一步技改和研发。 2.1 大型及中小 型氮肥装置现状和未来发展趋势 我国目前有大型合成氨装置共计 34 套，生产能力约为 1000 万 t/ a ；其下游产品除生产硝酸磷肥之外，均为尿素。按照原料类型分：以天然气 (油田气) 为原料的 17 套，以轻油为原料的 6 套，以重油为原料的 9 套，以煤为原料的 2 套。其中大部分是从国外引进，20 世纪七八十年代引进的天然气合成氨装置均已对其 进行了以“节能降耗”和“扩能增产”为目的的两轮与国外装置类似的技术改造，合成氨 能耗由 41.87 GJ/t 降至 33.49 GJ/t ，生产能力提高了 1522 %；轻油型合成氨装置也 进行了
5、类似的增产节能技改，将能耗降至 37.2 GJ/t ，生产能力提高了 15 %左右。20 世 纪 80 年代引进的渣油型合成氨装置也进行过增产 10 %的改造，主要改造内容是气化装置 增设第 3 系列，空分工艺改为分子筛流程，目前已经具备了实现 1100 万吨/年合成氨的 条件。 20 世纪 90 年代，在高油价和石油深加工技术进步的双重压力下，为了改善装置 的经济性，多套装置开始进行以“原料结构和产品结构调整”为核心内容的技术改造，原 料结构调整包括轻油型装置的“油改煤”(采用 Shell 或 Texaco 煤气化工艺，以煤替代 轻油) 、 渣油型装置的“油改气”(采用天然气部分氧化工艺，
6、以天然气替代渣油) 或“渣 油劣质化”(使用脱油沥青替代渣油) ；产品结构调整包括转产或联产氢气、甲醇等1。 我国目前有中型合成氨装置 55 套，生产能力约为 500 万 t/a ；其下游产品主要是尿素和 硝酸铵；其中以煤、焦为原料的装置有 34 套，以渣油为原料的装置有 9 套，以气为原料 的装置有 12 套。目前有小型合成氨装置 700 多套，生产能力约为 3000 万 t/ a ；其下游 产品原来主要是碳酸氢铵，现有 112 套经过改造生产尿素。原料以煤、焦为主，其中以煤、 焦为原料的占 96 %， 以气为原料的仅占 4 %。 我国引进大型合成氨装置的总生产能力为 1000 万 t/a ，只占我国合成氨总能力的 1/4 左右，因此可以说我国氮肥工业主要是依靠自力 3 更生建设起来的。在此过程中，研究开发了许多工艺技术，促进了氮肥生产的发展和技术 水平的提高，包括:合成气制备、CO 变换、脱硫脱碳、气体精制和氨合成技术2。 中型 合成氨装置设备效率低是主要矛盾， 技术改造主要是提高设备效率， 不要盲目扩大设备 能力。我国的中型合成氮装置基本上都是我国自行设计、自己制
