第一章：煤制合成氨工艺（五）

第二节：煤制合成氨具体流程

2.8原料气的精制

原料气在合成工序前需要进行最终净化，以去除残余的一氧化碳和二氧化碳。CO、CO2等作为氨合成催化剂的毒物，含量应控制在10×10-6以内。精制方法分为湿法和干法两种。湿法主要通过选择性溶液洗涤或吸收，化学吸收方法如铜氨液吸收法，现已逐步淘汰；物理吸收方法如液氮洗涤法。干法则是利用固体催化剂将CO和CO2转化为对氨合成催化剂无毒害的物质。甲烷化工艺、双甲工艺属干法精制工艺。

2.8.1.甲烷化法

在催化剂作用下，CO和CO2与H2反应生成无毒害作用的甲烷。此法适用于CO含量较少的原料气。操作条件包括温度、压力和原料气成分，旨在优化反应条件，提高效率，控制催化剂活性和反应速率。温度影响反应平衡，降低温度有利于反应向右移动，但需保持催化剂活性，进气温度不得低于260℃。提高温度可加快反应速率，减少催化剂用量和设备尺寸，但温度过高对化学平衡不利。压力提高，反应向生成甲醇方向移动，有利于甲醇生成，同时增加反应速率，提高设备和催化剂生产能力。原料气中CO和CO2含量高易造成催化剂超温事故，应严格控制在小于0.7%。

2.8.2.液氮洗涤法

液氮洗涤工艺基于气体组分在不同温度下的冷凝特性，通过冷凝和溶解在所选溶液中实现CO脱除。工艺条件包括氮的纯度、温度和压力。氮由空分装置提供，液氮中氧含量应小于20×10-6。温度控制在-185~-175℃以充分清除原料气中CO，压力为2.0~8.0MPa有利于冷凝和反应速率，同时保持设备结构简单。

2.8.3.双甲工艺法

双甲工艺法使用甲醇催化剂将CO和CO2转化为甲醇，未反应物再用甲烷化法除去。在CO+CO2含量为4%~5%时，采用甲烷化法消耗大量H2。双甲精制工艺将精制分为两步，首先甲醇化降低CO含量至0.03%~0.3%，CO2含量降至0.01%~0.1%，再进行甲烷化，最终CO+CO2含量降至10×10-6以下。

双甲工艺法操作条件包括压力和空速。压力提高反应向生成甲醇方向移动，空速调节气体与催化剂接触时间，提高产醇量。压力不宜过高，空速需在一定范围内维持。温度是放热反应的关键，存在最佳范围，过高的温度会导致催化剂热老化速率加快。采用冷激气体降低催化剂床层进口温度，提高CO和CO2的转化率，对原料气精制有利。

2.9原料气的压缩

原料气需压缩以满足反应和输送要求。压缩系统运行稳定对全厂动力消耗、经济指标和设备处理能力、产量有重要影响。压缩机分为容积式和速度式。往复式压缩机适用于各种压力范围，热效率高，适应性强，可维修性强，材料要求低，技术成熟。缺点包括转速不高、结构复杂、维修量大、排气不连续和振动。离心式压缩机转速高，结构紧凑，适用于大型系统，但对材料要求高，维修成本较高。

2.10原料气的合成

氨合成工艺流程根据生产规模、氢氮气净化情况、其他配套设施和合成系统关注点不同而不同。中压法（20-40MPa）或低压法（10MPa左右）是当前国内常用工艺。副产蒸汽中压法氨合成工艺和凯洛格大型合成氨工艺流程分别描述了不同条件下的合成过程，包括气体净化、压缩、合成、热量回收和液氨分离等关键步骤，以确保高效、安全的氨生产。

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