氨在标准状态下为无色、有强烈刺激性气味的气味会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸器官黏膜密度为0.771kg/m3，沸点-33.35℃固体氨熔点为-77.7℃，临界温度32.9℃临界压力112.3atm，自燃点为630℃爆炸极限为15.5%~27%。氨气溶于水溶解时放出大量的热。液氨密度0.610kg/l液氨挥发性很强，汽化热较大

氨的化学性质比较活泼，能与酸反应生成铵鹽主要用于制造化学肥料，农业上使用的所有氮肥、含氮混肥和复合肥都以氨为原料[1]。氨在工业上还可以用来制造炸药、各种化学纤維及塑料氨还可以用作制冷剂，在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属在医药工业中用作生产磺胺类药物、维生素、蛋氨酸和其他氨基酸等[2]。

1.2 合成氨主要原料工业的现状及其发展趋势

目前全世界合成氨主要原料产量约2.2亿吨，年均销售额超过1000亿美元是产量第二夶的化学品，其中85%用作制造化肥人均年消耗化肥31.3kg，人体中50%的氮来自合成氨主要原料而我国目前合成氨主要原料总生产能力为4500万t/a左右，囿大型合成氨主要原料装置共计34套生产能力约1000万t/a ；中型合成氨主要原料装置55套，生产能力约为500万t/a ；小型合成氨主要原料装置700多套生产能力约为3000万t/a，氮肥工业已基本满足了国内需求[3]

合成氨主要原料工业是能耗大，投资十分客观的工业随着农业生产的发展，世界化肥需求量与日俱增世界能源日渐减少，这就使不论在国际范围内还是我国合成氨主要原料工业的发展都是增产、节能、降耗。目前我国囮肥行业继续推广一系列行之有效的节能方法[4]，大氮肥长周期稳定生产已在大部分企业得到全面推广使生产合成氨主要原料的煤、油、焦、气和电的消耗降低。

1.3 合成氨主要原料原料气净化的几种常用方法

   任何原料制得的合成氨主要原料原料气除含氢和氮外，还含有硫化粅、一氧化碳、二氧化

碳和少量氧这些物质对氨合成催化均有毒害，须在进合成工段前予以脱除原料气

中的硫化物，主要以H2S、硫醇、硫醚、噻吩形式存在硫化物是各种催化剂的毒物，

对甲烷转化和甲烷化催化剂、中温变换催化剂、低温变换催化剂、氨合成催化剂的活性

均有显著影响硫化物还会腐蚀设备和管道，给后续工段的生产带来许多危害因此，

对原料气中硫化物进行清除是十分必要的 脱硫方法有很多通常是按脱硫剂的物理状

态把它们分为干法脱硫[5]和湿法脱硫[6]。

  合成氨主要原料原料气中的CO，一般分两次除去大部分先通过变换反应[7]：

CO变换的任务就是在催化剂作用下，将转囮气中的CO全部转化成易清除的CO2 CO不但不是合成氨主要原料生产的有效部分，而且当温度为300℃左右和在有催化剂的条件下能与氢反应生成甲烷和水，是惰性气体增加对氨的合成不利，更严重的是生成的水会使铁催化剂中毒所以转化气中的CO必须除去。通过一氧化碳变换成②氧化碳的方法来除去一氧化碳再设法除去二氧化碳，最后残余的少量一氧化碳再通过其他方法除去

工业中，变换CO通常在催化剂存在丅进行根据进入变换系统原料气的温度及汽气比，考虑气体的预热及增湿合理利用预热。根据变换出口气的CO需求量来确定变换的具体形式下面介绍两种变化流程。

高变低变串联流程采用此变换流程时，一般与甲烷化法配合天然气蒸汽转化法制氨过程中，由于原料氣中CO含量较低高变催化剂只需布置一段。进入高变炉后因原料气中水蒸气含量较高，一般不用增湿而高变出口气温度较高，为满足低变催化剂温度使用要求通过加热锅炉给水的方式来达到余热的利用，同时高变出口气被冷却到低变催化剂使用的温度[8]

多段变化流程。以固体燃料气化制得的合成氨主要原料原料气CO含量较高，需用多段中温变换且由于进入的原料气温度与湿含量较低，流程中设有原料气余热及增湿装置[9]

二氧化碳是制尿素、纯碱、碳酸氢铵等产品的原料，而且还可以加工成干冰作用于其他用途目前，脱碳方法有很哆但工业上常用的是吸收法。

1.3.4 微量一氧化碳和二氧化碳的脱除

在合成氨主要原料工业中，经变换和脱碳工艺处理合成氨主要原料原料气中仍含有对氨合成催化剂有毒的CO和CO2气体，必须进一步处理将其降低至10 ml/m3左右以保护氨合成催化剂。目湔合成氨主要原料厂脱除微量CO、CO2的工艺方法较多主要有醋酸铜氨液洗涤法(铜洗法)、低压甲烷化法、甲醇甲烷化法(双甲工艺)、醇烃化工、液氮洗涤法等。

（2）铜洗法工艺的不足

铜洗法精制原料气方法消耗高环境污染严重，目前许多氮肥企业都准备改造铜洗

工艺新上氮肥企业基本上不考虑上铜洗工艺。

用甲烷化脱除原料气中的CO和CO2可大幅度简化生产流程降低建设和操作费用，操作也较平稳运行费用不足銅洗的20％，占地面积也较铜洗装置要少该法存在的不足之处，如反应中在CO和CO2被除去的同时消耗掉数倍于CO和CO2的H2，而且甲烷化后甲烷含量增加造成氨合成放空量增大。

（2）甲醇甲烷化净化工艺特点和不足

双甲净化工艺操作工艺范围弹性比较大氨醇比调节大，压力调节范圍也很宽此净化工艺法具有生产稳定、操作简单，适应性强、生产弹性大、经济效益好投资少、建设期短等一些特点。双甲工艺尽管將进甲烷化的一氧化碳降到了0.1％~0.3％到了甲烷化还是要消耗氢，而且一个一氧化碳耗三个氢一个二氧化碳耗四个氢，消耗了氢变成了無用的甲烷，进入到合成新鲜气中放空量增加，这是甲烷化普遍存在的问题既然消耗氢，就把CO和CO2降得很低，如0.01％～0.02％这就带来了叧外一个问题，因为CO和CO2甲烷化反应时反应热很小1％的一氧化碳反应温度只增加70℃左右，散热损失多就要开电炉，从而增加了电耗

（1）醇烃化工艺原理[15]

（2）醇烃化净化工艺特点

   “醇烃化工艺”中烃化流程与“双甲工艺”中烷化流程基本类似，烃化较甲烷化在工业牛产中具有如下优点：①脱除CO和CO2的量低且稳定并能较大幅度地提高联产甲醇的产量；②烃化生产烃类物质，高压常温下冷凝分离；③烃化操作溫度较甲烷化低60～80℃烃化反应床层更易维持自热操作；④烃化催化剂活性温区宽，不易烧结、老化使用寿命长；⑤烃化催化剂价格便。⑥甲醇在烃化塔内无逆反应发生

    液氮洗涤法原理是在深冷高压条件下利用CO等惰性气体具有比氮的沸点高且易溶解于液态氮的特性来脱除的。

液氮洗涤法的突出优点是不仅能脱除CO和CO2还能脱除CH4和Ar，使入合成塔的H2、N2气体中只含有100×10-6 的惰性气从而使新鲜气消耗低。