合成氨的工艺流程主要包括造气、精制、压缩与合成四个主要步骤。
在造气阶段,主要原料是天然气、石脑油、重质油和煤等。天然气首先经过脱硫处理,然后通过蒸汽转化法或部分氧化法制取合成气。石脑油和重质油则通过部分氧化法制取合成气。对于煤,通常采用煤气化法制取合成气。这些合成气主要成分是氮气和氢气,其中氢气与氮气的摩尔比约为3:1。
接下来是精制阶段,这一步骤的目的是去除合成气中的杂质,如二氧化碳、一氧化碳和硫化氢等。这通常通过物理或化学吸收的方法实现,如使用分子筛或醇胺溶液来吸收二氧化碳和一氧化碳,使用氧化锌或活性炭来脱除硫化氢。
压缩阶段是将精制后的合成气进行压缩,提高其压力,以满足后续合成氨反应的需要。压缩过程通常采用多级压缩,并伴随有中间冷却,以防止气体过热。
最后一步是合成阶段,也是最关键的步骤。在这一步,氢气与氮气在高温高压和催化剂的作用下进行合成反应,生成氨。催化剂通常采用铁基催化剂,反应温度一般在400-500℃,压力在20-30MPa。生成的氨经过冷凝、分离和提纯后,即可得到最终产品。
以上就是合成氨的工艺流程。这一流程的关键在于原料的选择与处理、杂质的去除以及合成反应的进行。通过这些步骤的精心控制和优化,可以实现高效、经济、环保的合成氨生产。