沉井法

[拼音]:an

[英文]:ammonia

NH4 氮和氫的化合物,合成氨工業的主產品和煉焦工業的副產品。通常為無色氣體,有強烈刺激性氣味,能灼傷面板、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入過多,能引起肺腫脹,以至死亡。常溫下加壓可液化,臨界溫度132.9℃,臨界壓力11.38MPa,常壓下冷卻到-33.35℃時液化。液氨揮發性很強,氣化時吸熱很大,在-77.75℃時凝固成無色結晶。氨極易溶於水,並放出熱量。氨的水溶液稱為氨水,呈弱鹼性,易揮發。能和很多物質發生反應,與酸作用可得相應的銨鹽。對大部分物質沒有腐蝕性,但在有水汽存在的條件下對銅、銀等金屬有腐蝕性。自燃點630℃,在空氣中遇火能爆炸,常壓、常溫下在空氣中的爆炸極限為16%~28%(體積)。

生產方法

20世紀初,工業上開發了氰化法和合成氨法生產氨,前者因能耗遠大於後者而被淘汰(見合成氨工業發展史)。目前,世界上的氨,除從焦爐氣中回收一些外,絕大部分是在高壓、高溫和催化劑存在下由氮氣和氫氣合成製得。氮氣主要來源於空氣;氫氣主要來源於含氫和一氧化碳的合成氣(純氫也來源於水的電解)。由氮氣和氫氣組成的混合氣即為合成氨原料氣。從燃料化工來的原料氣含有硫化合物和碳的氧化物,它們對於合成氨的催化劑是有毒物質(見催化劑中毒),在氨合成前要經過淨化處理。

目前,世界上生產合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質油和煤(或焦炭)等。1981年,全世界約有71%的氨產量是以天然氣為原料生產的。中國、聯邦德國有豐富的煤炭資源,主要以煤生產氨,中國用煤、焦炭為原料的合成氨產量約佔總產量的60%以上。

天然氣制氨

天然氣先經脫硫,然後通過二次轉化(見合成氣),再分別經過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序,得到的氮氫混合氣,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1%~0.3%(體積),經甲烷化作用除去後,製得氫氮摩爾比為3的純淨氣(見合成氨原料氣),經壓縮機壓縮而進入氨合成迴路,製得產品氨。以石腦油為原料的合成氨生產流程與此流程相似。

重質油制氨

重質油包括各種深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料氣,生產過程比天然氣蒸汽轉化法簡單,但需要有空氣分離裝置。空氣分離裝置製得的氧用於重質油氣化,氮作為氨合成原料外,液態氨還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。

煤(焦炭)制氨

焦炭是早期合成氨生產的原料,現除中國、聯邦德國外,其他國家已很少採用。煤直接氣化(見煤氣化)有常壓固定床間歇氣化、加壓氧-蒸汽連續氣化等多種方法。例如早期的哈伯-博施法合成氨流程(見圖),

以空氣和蒸汽為氣化劑,在常壓、高溫下與焦炭作用,製得含(CO+H2)/N2摩爾比為3.1~3.2的煤氣,稱為半水煤氣。半水煤氣經洗滌除塵後,去氣櫃,經過一氧化碳變換,並壓縮到一定壓力後,用加壓水洗滌除去二氧化碳,再進一步用壓縮機壓縮後用銅氨液進行洗滌,以除去少量一氧化碳、二氧化碳,然後送去合成。如用水將氨吸收,所得產品為氨水。商品氨水濃度為15%~30%(質量)。如用冷凝法分離氨,所得產品為液氨,含氮82.3%。氨水和液氨均可直接用作肥料。

用途

氨主要用於製造氮肥和複合肥料,氨作為工業原料和氨化飼料,用量約佔世界產量的12%。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機物中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚醯胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。此外,液氨常用作製冷劑。

質量標準

合成氨的質量主要是控制氨、水、油三個含量指標,中國規定的質量標準如下:

貯運

商品氨中有一部分是以液態由製造廠運往他處。此外,為保證製造廠內合成氨和氨加工車間之間的供需平衡,防止因短期事故而停產,需設定液氨庫。液氨庫根據容量大小不同,有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類型(見表)。

液氨的運輸方式有5種:

(1)海運,通常使用絕熱良好的貯槽或船艙,保持-33℃下貯存液氨。

(2)駁船運氨,用自行推進或牽引的駁船,容量為500~3000t氨,大駁船為全冷凍型,小駁船為半冷凍型。

(3)管道運氨。

(4)鐵路運氨,採用槽車輸送。

(5)卡車運氨,採用鋼瓶輸送,鋼瓶應符合耐壓(3.04~3.54MPa)的要求。貯存時,應置於陰涼通風而乾燥的庫房中,附近嚴禁煙火。

參考文章

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