1.1.1 氨在国民经济中的作用和发展概况

氮是蛋白质的基本元素，没有氮就没有生命。空气中虽然有大量的氮（约79%），但呈游离状态，必须先将它转变为氮的化合物才能被动植物吸收。将空气中的氮转变为氮化合物的过程称为固定氮,20 世纪初所提出的合成氨法，就是固定空气中氮的一种方法。

氨是生产硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、尿素等化学肥料的主要原料，也是生产硝酸、染料、炸药、医药、有机合成、塑料、合成纤维、石油化工等工业产品的重要原料。因此，合成氨是无机化工的代表，在国民经济中占有十分重要的地位。20 世纪 70 年代以来我国相继引进建成了 29 套 30 kt/a的大型合成氨装置，使我国的合成氨生产能力有很大提高。2016 年，我国合成氨年产量已超过 5 000 万吨，迄今已形成原料兼有煤、油、气的近 200 家大、中型合成氨厂，产品以碳铵、尿素为主的特点。

1.1.2 生产方法简介

氨是由氮气和氢气在高温高压下催化反应合成的，因此合成氨首先必须制备合格的氢、氮原料气。氢气常用含有烃类的焦炭、无烟煤、天然气、重油等各种燃料与水蒸气作用的方法来制取。氮气可将空气液化分离而得，或使空气通过燃烧，除去氧及其燃烧生成物而制得。

合成氨的生产过程主要包括以下 3 个步骤：

（1）造气：制备含有氢、氮的原料气；

（2）净化：不论采用何种原料和何种方法造气，原料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质，必须采取适当的方法除去这些杂质；

（3）压缩和合成：将合格的氮、氢混合气压缩到高压，在铁催化剂的存在下合成氨。

以焦炭或煤为原料合成氨的原则流程如图 1.1 所示。

以天然气为原料合成氨的原则流程如图 1.2 所示。

以焦炭或煤为原料合成氨的流程是先将焦炭或煤直接气化为水煤气，再经过脱硫、变换、压缩、脱除一氧化碳和二氧化碳等净化后，获得合格的氮氢混合气，并在催化剂及适当的温度、压力下合成氨。我国有丰富的煤炭资源，是合成氨的好原料。

以天然气为原料的合成氨流程采用加压蒸汽转化法生产以H ₂ ,N ₂ ,CO,CO ₂ 为主的半水煤气，经变换、脱除二氧化碳和甲烷化，以获得合格的氮氢混合气，然后在催化剂及适当的温度、压力下合成氨，这是我国目前大型合成氨厂普遍所用的流程。该流程热利用率和自动化程度高，生产成本较低。

除以上两种典型流程外，还有焦炉气深度冷冻法、以重油为原料加压部分氧化法、以轻油为原料等制氨流程。

本章重点介绍在我国广泛应用的以天然气及气态烃为原料的合成氨流程。 v3epb/vlO5W+5WAy9HAruUtik3bYEA6mpR6Yv3mJkLEs7hh9JqaDib5S4tLHTsaI