今天小编为大家推荐《合成氨工业节能减排论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。摘要本文基于项目化教学研究，结合《合成氨生产技术》课程的教学实践，对课程要达到的职业能力、教学内容、教学任务书等具体教学环节进行了设计。【关键词】合成氨生产技术；项目化教学；设计《合成氨生产技术》作为一门重要的化工工艺学类课程，理论深奥、流程复杂。
合成氨工业节能减排论文 篇1：
浅析合成氨催化剂的研究发展
【摘要】合成氨是重要的化工原料，合成氨工业是化学工业的支柱产业。合成氨工艺主要是对催化剂的研究，文章对合成氨催化剂作研究进展概述，提出了对合成氨催化剂发展的建议。
【关键词】合成氨？催化剂？发展
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。至今仍没有开发出与其低压高活性相匹配的低压合成工艺，因此，以催化剂为核心技术，通过对催化剂的深入研究，以提高合成氨工业的综合效益。
1 催化剂合成氨的反应机理
热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。
在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126kJ/mol～167kJ/ mol，第二阶段的反应活化能为13kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。
2 铁基催化剂的研究
2.1 传统熔铁型催化剂
传统熔铁型催化剂主要由磁铁矿组成，加入不同的助剂（如A12O3、K2O、CaO、MgO、 BaO等）构成了一系列不同型号的催化剂。陈林深等人以Fe3+（Cr3+）？ Fe2+混合离子和氨水为原料，用共沉淀方法制备C-Fe2O3（Fe3O4）晶型的铁铬中变催化剂，在325℃、500h- 1、汽气比2∶1 条件下，CO转化率高达97%。该法除工艺简单，可利用废催化剂Fe3+资源外，还可以在中和沉淀阶段，把Mn2+，Zn2+，Co2+，Pb2+等金属离子掺入尖晶石结构中，形成亚稳态的类C- Fe2O3结构，为改进催化剂性能提供了较好的途径。
根据Almquist等人所确定的纯铁催化剂的活性与还原前氧化度之间的关系，人们通过大量实验发现了经典的火山形活性曲线，沿袭这一结论，得出了铁比值与熔铁基合成氨催化剂的性能有着密切的关系。通常认为以Fe3O4为母体的催化剂具有的活性最高，并且到目前为止，世界上所有工业氨合成铁催化剂，无一例外，其主要化学组成都是Fe3O4。
2.2 铁- 钴型催化剂
王文祥等人以Fe3（Co）12为母体，以活性氧化铝或活性炭为载体制备了负载型氨合成催化剂。在15M Pa、 400℃以上表现出很高活性，但低温、 常压下几乎无活性。与以Ru3（Co）12和RuCI3·xH2O为母体的负载催化剂相比，负载钌催化剂在低温常压下即显活性，且以RuCI3·xH2O为母体比以Ru3（Co）12为母体的负载钌催化剂活性高。
A201型催化剂是一种低温活性合成氨催化剂其主要活性组分是金属铁，催化剂中铁含量为 67% 70%，Fe2+/Fe3+摩尔比为 0.45 0.6催化剂中含1.0% 1.2%的CoO助剂，也含有Al2O3 K2O CaO等 这种催化剂易还原，良好的耐热性抗毒性，机械强度高，低温活性较好。这种催化剂以独特的配方及先进的生产工艺，熔融技术进行生产，优质品率在100%在相同生产条件下，使用A201型催化剂的氨合成系统生产能力可比A110系列熔铁型催化剂提高5%10%，是合成氨厂节能降耗，增产节支的有效措施之一。
2.3 亚铁型催化剂
铁氧化物及其混合物与催化活性的关系，获得驼峰形活性曲线.在R<1范围内，，催化活性与R的变化是与经典火山形活性曲线相一致的。当R达到5以后，催化剂母体形成了完全维氏体FeO结构，熔铁催化剂活性达到了最高值。这一实验结果突破了沿袭了80多年的熔铁催化剂“组成接近磁铁矿时具有最高活性”的经典结论，找到了提高熔铁催化剂性能的新催化体系———维氏体FeO体系。研究发现具有维氏体 （WUstite，Fe1-XO ，0.04≤x≤0.10）相结构的氧化亚铁基氨合成催化剂具有最高活性。通过对合成氨催化剂活性与其母体相组成进行系统研究，发现了催化剂的活性随母体相呈双峰形曲线变化，并且当母体相为维氏体Fe1- XO时具有最高的活性和极易还原的性能。这一结果发现打破了传统的火山形分布理论，在合成氨催化剂的研究和发展过程中具有里程碑的意义，同时对新型合成氨催化剂A301和ZA-5的开发提供了重要的指导意义。
3 合成氨催化剂的发展建议
工艺技术和条件是依催化剂的性能来决定的，而催化剂的性能又要有合适的、先进的工艺相配套。氨合成催化剂是工艺技术进步和节能减排的核心和关键。
第二代合成氨钌基催化剂 ，该催化剂具有反应条件温和、能耗低、寿命长和活性高的特点 ，制备工艺简单 ，性价比高。由于这种催化剂含有新型促进剂和纳米材料的特点 ，同时在制备工艺上保证了催化剂具有较强的耐压耐磨性和较高的有效活性表面积，因而提高了催化剂的活性和使用性能。第二代钌基合成氨催化剂与第一代铁基催化剂比较有如下优点：常压下 ，催化剂活性高10～20 倍 ，使用寿命长，耐毒性强、不易失活，对原料气要求不高。为适应低能耗工艺流程的需要 ，目前国内氨合成压力一般采用5～8MPa的中压操作 ，而二代钌基催化剂在压力 5～8MPa和温度350～450℃下 ，转化率达到20%～22% ，产能可提高20 %～40 %。钌基合成氨催化剂的价格昂贵，又不容易普及。
4 合成氨催化剂的发展展望
到目前为止，合成氨这种高能耗产业的节能降耗还很漫长。但是随着新技术的不断地发展，新材料的不断涌现，生物质技术的研发，高性能的合成氨催化剂必将制备出来。经历了近—个世纪的研究，合成氨催化剂技术可以说已相当成熟，但是传统的熔铁催化剂不符合低能耗的发展趋势，作为世界人口最多的农业大国和世界上最大产氨国，合成氨工业对于我国国民经济的发展具有重要的战略和现实意义，为适应合成氨低温低压节能降耗工艺，环保和环境友好要求，氨合成催化剂的研究从未间断，不仅要跟踪新型催化剂的研制、开发，更要将已生产定型的性能良好、附加值高的产品大力推向市场。
参考文献
[1] 刘化章.氨合成催化剂的进展[J] .工业催化，2005，13 （5） ： 1-8
[2] 郑晓玲.魏可镁第二代氨合成催化体系.钌系氨合成催化剂及其工业应用.化学进展，2001（06）
作者：陈铁军
合成氨工业节能减排论文 篇2：
《合成氨生产技术》项目化教学的课程设计
摘 要 本文基于项目化教学研究，结合《合成氨生产技术》课程的教学实践，对课程要达到的职业能力、教学内容、教学任务书等具体教学环节进行了设计。
【关键词】合成氨生产技术；项目化教学；设计
《合成氨生产技术》作为一门重要的化工工艺学类课程，理论深奥、流程复杂。对于高职教育来说，为了充分体现技能为核心、知识为支撑和职业素养养成为主线的课程思想，将课程的教学内容设计成若干个工作任务（项目），以工作任务为中心引出相关专业知识，渗透职业素养的积累，以典型的生产工艺流程为基础，展开理论联系实际的教学过程。教学活动设计由易而难，多采用学习小组领取任务、查阅资料、制订方案、师生研讨、指导实施等师生互动的课内外活动形式，予师生以广阔的创新空间。本课程整体教学设计要求充分运用现代职教理念与技术，引导学生在学做一体的活动中学会学习，培养兴趣，锻炼技能，修炼素养；培养学生崇尚实践，崇尚技能，尊重科学，尊重劳动的意识；引导学生在与身边的老师、同学共同讨论中深化对学习内容的理解，形成基本的职业能力，培养学生的合作精神和团队精神。在项目化教学引导下，《合成氨生产技术》课程具体设计如下：
1 通过本课程的学习使学生形成以下职业能力
（1）能选择合适的原料并进行原料的预处理；
（2）能熟悉合成氨操作的安全生产知识；
（3）能规范熟练地进行合成氨主要工段操作；
（4）能熟悉主要化工单元操作原理及设备；
（5）能进行与本课程有关的运算、设计、绘图；
（6）能运用计算机获取、处理和表达与本课程有关的技术信息；
（7）能操作、控制和维护合成氨生产主要设备；
（8）能用工程术语进行沟通；
（9）能熟练合成氨生产的相关技术政策和法规；
（10）能学会如何进行企业节能减排工作；
（11）能进行常见事故的发现与处理。
2 《合成氨生产技术》项目化教学内容设计
为了体现基于生产过程的项目化教学过程，根据合成氨的生产流程共分为合成氨概貌；合成氨原料煤的种类、性质和检验；合成氨原料煤的粉碎、筛分和除尘；流体输送；传热和蒸发；蒸馏；空气分离；合成氨造气；吸收；脱硫；变换；脱碳；铜洗、氨的合成十四个项目。其中合成氨概貌主要介绍合成氨生产现状、合成氨生产的原料种类和步骤简介、合成氨典型流程简介。合成氨原料煤的种类、性质和检验这个项目又包含了解原料煤的种类和性质；选煤方法和脱水方法；原料煤的检验三个子任务，具体介绍煤的种类及性质、了解合成氨用煤种类、合成氨用煤的质量指标、跳汰选煤、重介质选煤、重力脱水、离心脱水、过滤脱水以及煤的工业分析及元素分析等。合成氨原料煤的粉碎、筛分和除尘这个项目又包含原料煤的粉碎、筛分；非均相物系的分离二个子任务，具体介绍粉碎方法及设备、破碎方法及设备、沉降及设备、过滤及设备、旋风分离器仿真实验等。流体输送这个项目主要介绍各类泵的结构、原理、性能；安装高度、工作点以及怎样选泵等。传热和蒸发这个项目主要介绍传热原理及设备；换热器冷态开车、正常停车、事故处理仿真实验操作；蒸发原理、流程及设备等。蒸馏这个项目主要介绍蒸馏原理及设备；精馏工艺流程；精馏塔仿真实训以及精馏操作实训等。空气分离这个项目主要介绍空气分离的目的和方法；深冷液化精馏空分流程；其它分离方法流程等。合成氨造气这是合成氨生产的关键工序，造气方法及设备种类多，所以又细分为造气原理；煤气化生产技术简介；水煤浆加压气化等几个子任务去学习。具体介绍气化方法；气化原理；煤质对气化影响；固定床气化工艺；流化床气化工艺；气流床气化工艺；水煤浆制备与输送工艺流程；煤的气化、粗煤气冷却、除尘及洗涤工艺流程；粗渣分离工艺流程；黑水、灰水分离工艺流程；烧嘴冷却系统工艺流程等。吸收这个项目主要介绍吸收原理；吸收—解析工艺及仿真和实训操作。脱硫这个项目主要介绍脱硫概述及方法分类及一些湿法脱硫工艺和干法脱硫工艺。变换这个项目主要介绍变换目的及原理；变换工艺及指标等。脱碳这个项目主要介绍脱碳目的及方法；脱碳指标控制等。铜洗这个项目主要介绍铜洗目的及方法；铜洗原理及指标控制；精炼新工艺发展动态等。氨的合成这个项目主要介绍氨合成反应热力学和动力学；氨的合成与分离原理；氨合成车间工艺流程；合成氨塔设备介绍等。
3 为达到教学效果，设计《合成氨生产技术》教学任务书
教学任务书的设计要体现教与学生学的互动过程。每一个大项目下的一个子任务完成一份任务书。为了达到教学和考核的目的，要体现出这个子任务要达到的目的要求，要用到的学习材料及工具设备，具体的学习步骤，还有学好这个子任务要掌握的任务单及任务详情要记录清楚。完成每一个子任务的学习都要有认真的学习总结，然后教师才能给出每位同学的学习评价。
总之，《合成氨生产技术》的项目化教学设计的实施是从高职教育需要出发，突出“崇尚实践、崇尚技能”的办学理念，做到既注重技能培养，又兼顾理论支撑，加强职业技能训练和教育实践活动的同时做好深入浅出的理论知识传递。主动适应地方经济建设和高职职教育现代化的需要，确立方向，做到因材施教，培养专长。建立实践教学体系，实行教育与实践相结合，理论联系实际，加强动手操作能力的培养，为了面向未来的高职教育，提高人才现代化素质。同时，通过改革方案提高了对各种职业认证资格的要求，从当前用人单位的需要出发，突出专业技能的培养，提高学生的应用实践能力和动手操作能力，主动适应市场需求加强学生实验实践训练，通过开放实验、专题培训等手段，提高学生的应用实践能力；积极鼓励并辅导学生参加专业技术职业技能证书考试，并可尝试双证书的教育机制，既学生毕业时既拿到毕业证又拿到相应的职业资格等级证书。这样我们才能培育出合格的化工行业所需的一线技能型人才。
参考文献
[1]李怀亮.《合成氨生产工艺》课程教学改革初探[J].职业（下旬），2011（05）.
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[3]汪玲.项目化教学的探讨与实践[J].文理导航， 2012（33）.
[4]范晓明.高职教育项目化教学思路的探讨[J].中国科教创新导刊，2014（14）.
[5]孙晓娟.基于项目化教学的课程考核方案研究[J].教育教学论坛， 2013（19）.
作者单位
包头轻工职业技术学院 内蒙古自治区包头市 014035
作者：王燕霞
合成氨工业节能减排论文 篇3：
煤制合成氨生产工艺优化与节能减排措施
摘要：氨（NH3）是制造化肥、硝酸、炸药的重要原料，液氨是一种制冷剂，氨对地球上的生物相当重要，它是许多食物和肥料（多于八成的氨用于制作化肥）的重要成分，氨具有广泛的用途，是世界上产量最多的无机化合物之一，氨也是所有药物直接或间接的组成。煤制合成氨是目前较为常用的一种合成氨工业生产工艺，具有生产量大、效率高等优点。但是目前众多的化工企业由于设备和工艺技术的原因，进行煤制合成氨的生产时，经常会伴随着能耗高和“三废”高等问题，严重阻碍了我国煤制合成氨工业的快速发展。
关键词：煤制合成氨生产;工艺优化;节能减排;措施
1 工艺流程
NH3是常用化工原料，可制备尿素、碳铵等氮肥，硝酸、铵盐、纯碱。广泛应用于合成纤维、塑料染料等。而且，氨可以作制冷剂，应用于空调领域中，氨有毒性、可燃性、腐蚀性等不足，但价格低廉、能效比和传热效率高，对大气臭氧层无破坏作用和无温室效应等突出优势，做好相应安全措施，广泛用于大型冷库、超市食品制冷。某化学有限公司40 万吨/年合成氨、30万吨/甲醇项目是某集团有限责任公司优化产业结构、改革脱困、实现可持续发展的重大项目。该制备系统包含水系统、空分、锅炉、气化、净化、硫回收、 氨合成、冷冻系统等八个部分，原料煤采用多元料浆气化技术、粗煤气经净化工段后进入合成气压缩机，高压合成气进入开工加热炉，再进入氨合成塔，反应后进入合成冷冻工序。合成氨系统引进的是美国凯洛格工艺流程，将氨合成塔更改为丹麦托普索S-200系列合成塔，是较为先进的合成塔，反应温度400℃～500℃，压力约14MPa，具有节约原料、能耗小、操作方便，且合成率高的优点。
2 技术特点
煤制合成氨有一个明显的特点是多碳少氢（CO2有排放），对 H2O 的消耗量较大，且制备过程中“三废”排放较多，其中，包括固废（废渣等），N2、CO、H2S等 有害气体，及含 As、Si、S、Mg、Te、 CI等元素的废液，对环境十分不利。针对以上不足，公司所用美国的凯洛格合成工艺具备以下特点：1）合成汽包蒸汽4.0MPa ，提高压力更节能，尽量减少高等级蒸汽减为低等级蒸汽使用;2）能循环渗透气，通过普里森从弛放气、非渗透气中回收 H，增加了H 的循环利用，节约原料，降低了 CO2 排放;3）回收合成氨的反应热预热锅炉给水，采用三级氨冷、三级闪蒸将3钟不同压力的氨蒸汽分别返回离心式氨压缩机相应的压缩级中，功耗少;4）放空管位于压缩机循环段之前，此处惰性气体含量最高，但氨含量也最高，由于放空气回收氨，故对氨损失影响不大;5）副产的闪蒸蒸汽、不凝气、普里森废气返回系统加热炉，重新作为燃料，节约原料气;6）循环使用各等级蒸气冷凝水、透平冷凝水，节约脱盐水;7）通过火炬设备治理排除的异常工况或开停车气体，防止废气直接排放而污染环境。
3 节能减排生产工艺优化措施
3.1 优化原则 1）合成生产 4.0MPa 蒸汽，提高蒸汽压力利于中压透平做功，提高系统节能效率;2）将系统合成气进行循环利用，通過普里森膜分离从弛放气、非渗透气来提高气体中 H2 的回收和循环利用效率，减少 CO 等气体的排放;3）将煤制合成氨生产的部分合成反应后气体、副产品气进行循环利用，如闪蒸蒸汽、不凝气、普里森废气等重新加热作为燃料利用，既能减少有害物质的排放又能实现节能减排的目标;4）优化生产工艺加强对废气的处置措施，如通过火炬设备处理防止废气的排放。
3.2 具体节能减排测量
3.2.1 节能优化 1）对项目合成氨循环气增加一台水冷器（天热时要淋水），降低循环气的温度，减少压缩机的能耗;2）增加一台氨闪蒸汽冷却器（天热时要淋水），降低氨闪蒸汽温度，提高液氨分离率，增加产量，减少尾气中氨含量。3）对氨合成塔内部换热器下段管箱更换，增加换热效率，促进合成反应。4）优化氢氮比（2.9～3.0），减少CO、CO2的含量（小于10ppm），增加氨净值。5）对冰机的干气密封进行技改，防止氨气的泄漏，既节能又环保。
3.2.2 节水优化 对目前煤制合成氨生产工艺水资源消耗过大的问题进行优化，从以下方面开展。1）通过对生产工艺的分析，循环各等级蒸汽冷凝水、透平冷凝水来减少脱盐水的使用量进而减少水的消耗量;2）优化生产设备，采用节水型生产装置。
3.2.3回收液氨 防止氨水洒漏 由于工艺设计原因，项目85米高的火炬出现氨水洒漏现象，对系统安全阀起跳顺序进行了优化，在氨事故排放管线的末端、在火炬区域内增设氨介质的气液分离罐，以防排放气带液氨，可以把其中的液氨分离下来，使液体不至于进入火炬系统，发生氨水洒漏，既回收了液氨，又减少排放，同时防止人员伤害，保护了环境。
3.2.4 废气优化 煤制合成氨生产过程中会产生多种气体，包括大量的 N2、H2S、CO 等有害气体。此时，在生产系统中设计火炬系统，对有害气体进行焚烧，实现无害化处理。如在氨生产过程中，采用克劳斯脱硫工艺对有害气体H2S进行回收利用，采用普里森（prism）氢回收装置中空纤维薄膜分离法对煤制合成氨过程中驰放气的氢气进行分离和回收。
3.2.5 废液优化 煤制合成氨废液分为生活污水和工业生产污水两部分，其中主要是工业生产废水。工业废水对环境的影响最大，含有硫、砷、铁、镁、硅、氯等元素，必须经过污水处理装置后才能排放。结合煤制合成氨生产工艺特点，生活污水、生产废液经调节池混合、均质，再排入厌氧池、好氧池进行细菌深度处理，溢流进入二沉池，上清液进入清水井，合格水进行回收利用，实现零排放。
3.2.6 废渣优化 煤制合成氨过程中会产生大量的废渣，包括气化装置的煤渣、净化氧化锌、合成反应塔的铁系催化剂等，对于吸收塔中产生的固体废渣为洗后剂的废渣，无使用价值，采用无害化处理。
3.2.7 噪声优化 在煤制合成氨生产过程中，有空压机、合成气压缩机、氨冰机等大型压缩机同时工作，不可避免地产生噪声。对于噪声治理及优化措施，采取生产工艺、设备进行优化，对煤制合成氨生产场地的平面布置进行优化。 首先噪声设备远离操作、维修等人员聚集区，增加隔声设备，减少噪声传播。 其次，采用更多无声的生产设备是必要的和合理的。
3.2.8防渗优化 1）依据环保法规要求，对煤制合成氨系统区域的地面进行了多层防渗及硬化处理，提高了防渗能力;2）基于《石化防渗标准要求》，对系统中废液坑坑底、坑壁及废液排污管道进行了防渗加固改造;3）对生产区域排污管线的沟槽进行了防渗加固。
4 结论
煤制合成氨工艺复杂，其高耗高排放一直是公司的难题，通过对40 万吨/年合成氨、30万吨/甲醇项目工艺的优化，有效解决了煤制合成氨高耗水、高三废的缺点，为以后同类项目提供了良好的借鉴。节水和减排带来的不仅是环保效益;通过废物利用、节约原料，同样带给企业可见的经济效益;资源利用的优化，更是带来巨大的社会效益。做好生产技术的绿色优化是以后工业可持续发展的趋势，更是公司能否做大做优做强的关键，绿色优化必须融入到公司的整体管理运营中，相信通过工艺改进、绿色优化，可实现化工制造的可持续发展。
参考文献
[1]氨.物竟化学品数据库，2021-01-22.
[2]化学反应条件的优化-工业合成氨，2011.11
[3]张占一 . 煤 制 甲 醇 工 艺 论 析 [J]新型氨合成工艺技术的特点及比较. 化肥设计.2011
[4]韩文.化工装置实用操作技术指南，化学工业出版社，2001.10
[5]张怀彬，刘小溪.煤化工废水再生利用探讨[J].黑龙江科技信息，2019（25）：124.
作者简介：蒋弟华，男，工程系列工程师，1992年毕业于四川轻化工学院化工工艺专业，1998年毕业于四川联合大学化学工程专业，现在在四川中蓝国塑新材料科技有限公司从事技术管理工作。
作者：蒋弟华