?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net氨合成工艺技术的新进展陈运根刘华彦孙勤程榕贾继宁浙江工业大学化工学院杭州310014摘要阐述目前氨合成工艺技术的现状和发展趋势介绍了国内外氨合成工艺流程改进方面的新进展。关键词氨合成工艺流程进展氨合成的工艺技术包括温度、压力、空速和入塔气成份等工艺条件优化及催化剂的选型、先进工艺流程及设备的选用其中关键设备———氨合成塔的型式与结构尤其重要。为了增产节能国内外在不断研究和改进氨合成的工艺技术目的是提高氨合成转化率、降低合成压力、减少系统阻力、合理利用能量反应热及弛放气的回收利用。经过长期不懈的努力目前大氮肥中几种节能型的工艺如Kellogg、Braun、Uhde、ICI及Topslte等均创出历史的新水平综合能耗低技术也较成熟1。国内大氮肥中大庆、云天化、锦天化、中原、富岛等化肥厂各自选用国外的新工艺均发挥出了良好的效益23。上述先进工艺的特点和主要技术指标见表1、表2。表1节能型氨合成工艺流程的技术特点项目Kellogg节能型KelloggKAAPC.F.BraunBraunICIAMVTopslteTopslte低能耗UhdeUhde低能耗工艺流程特点后冷分氨流程后冷分氨流程后冷分氨流程前冷分氨流程前冷分氨流程前冷分氨流程合成压力MPa14.510.515.18.311.514.014.0氨合成塔型式卧式径向层间换热4段径向热壁塔绝热轴向3塔Casale轴径向塔S-250S-200S-50Uhde3床2塔催化剂特点小颗粒高活性铁催化剂铁催化剂钌催化剂各种高活性催化剂ICI74-1铁钴系小颗粒高活性催化剂-弛放气回收Prism或深冷法Prism或深冷法不需要冷箱有有反应热回收副产蒸汽或预热锅炉给水副产蒸汽或预热锅炉给水副产高压蒸汽副产高压蒸汽副产高压蒸汽副产高压蒸汽其它组合式氨冷器4级组合式氨冷器4级2级氨冷2级氨冷2级氨冷2级氨冷表2氨合成工艺技术对比项目节能KelloggTopslteS-250ICIAMVC.F.Braun合成压力MPa14.213.710.415.1氨净值15.1716.5812.2417.60回路压降MPa0.711.000.871.16回路循环气量m3/h297676270750553800261800合成/循环压缩机功率kW121009937870012463氨冰机功率kW5300196350452002催化剂床层空速h-17120300054154739废锅副产蒸汽量t/h-53.2245.5072.80虽然氨合成工艺技术已经达到了比较成熟的水平但还在继续向深层次的方向发展其中包括低温低压高活性催化剂的研制、高净值及低压降的合成塔研究、各种节能型的氨合成工艺流程的开发等。氨合成工艺技术改造是一项系统工程需要全方位的配合才能相得益彰。1低温、低压、高活性催化剂的研制在氨合成的工艺条件中压力对反应的影响很大而且直接影响到合成氨的动力消耗。降低合成操作压力显然使高压机即合成气压缩机的功耗降低但却使循环机和冰机功耗增加。在目前传统的铁系催化剂和工艺流程中当压力在8.030.0MPa时总功耗高压机、循环机和冰机功耗之和较低且相差不多。21第29卷化肥工业第5期?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net只有降低反应温度相应采用低温、高活性的催化剂才能降低反应所需压力把高压机的功耗切切实实地降下来而循环机和冰机功耗基本保持不变。由此可见研制低温、低压、高活性催化剂以降低合成氨能耗的重要性。近年来随着各种新型氨合成催化剂的问世与应用以及与之配套的氨合成塔结构的改进和工艺流程的完善使合成操作压力呈现下降的趋势英国ICI的AMV工艺就是一个实例。传统的氨合成催化剂是三促进剂的熔铁催化剂目前国内大、中型厂多数采用这类A110-1、A110-2型催化剂。20世纪80年代以来国内外为开发低压合成工艺相继研制了低温、低压的铁钴系催化剂、Fe1-xO基催化剂和钌基催化剂。1.1铁钴系氨合成催化剂ICI公司的74-1铁钴系低压氨合成催化剂比传统的铁系催化剂活性温度低、活性高提高1015适宜在10MPa压力下使用。尤其是在径向合成塔中采用1.42.8mm粒度的催化剂效果更佳该催化剂已在国内外大型装置中普遍采用。国内开发的含Co催化剂有A201、A202Q、NCA等此外还开发含稀土CeO2为助催化剂的HG-1即A203型催化剂水平均与74-1催化剂相当。1.2Fe1-xO基氨合成催化剂浙江工业大学于20世