科研论文(合成氨技术的发展状况)5则范文

第一篇：科研论文(合成氨技术的发展状况)

科研训练论文

（

题

目：合成氨生产技术发展状况 学生姓名： 学

号：

学

院：化工学院 班

级：

二〇一四 年 三 月

合成氨生产技术发展状况

摘要：介绍了合成氨技术发展历程和基本状况，分析了生产过程中采用的典型工艺及其技术特点与经济性，指出了合成氨技术可能的发展趋势。介绍了高油价下合成氨的原料结构变化及相关技术进展，认为未来合成氨技术进展的主要趋势是大型化、低能耗、智能化、清洁生产、长周期运行。

关键词：合成氨；工艺技术；现状；发展趋势

氨是最为重要的基础化工产品之一,其产量居各种化工产品的首位；同时也是能源消耗的大户,世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础,氨本身是重要的氮素肥料,其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料,这部分约占70%的比例,称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料,用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料,这部分约占30%的比例,称之为“工业氨”。

一、世界合成氨技术发展

（一）传统型蒸汽转化制氨

从20世纪20年代世界第一套合成氨装置投产,到20世纪60年代中期,合成氨工业在欧洲、美国、日本等国家和地区已发展到了相当高的水平。美国Kellogg公司首先开发出以天然气为原料、日产 1000 t的大型合成氨技术,其装置在美国投产后每吨氨能耗达到了42·0 GJ的先进水平。Kellogg传统合成氨工艺首次在合成氨装置中应用了离心式压缩机,并将装置中工艺系统与动力系统有机结合起来,实现了装置的单系列大型化(无并行装置)和系统能量自我平衡(即无

能量输入),是传统型制氨工艺的最显著特征,成为合成氨工艺的“经典之作”。之后英国ICI、德国Uhde、丹麦Topsoe、德国Braun公司等合成氨技术专利商也相继开发出与Kellogg工艺水平相当、各具特色的工艺技术,其中Topsoe、ICI公司在以轻油为原料的制氨技术方面处于世界领先地位。这是合成氨工业历史上第一次技术变革和飞跃。

（二）低能耗制氨工艺阶段

1.低能耗制氨工艺

具有代表性的低能耗制氨工艺有4种：Kellogg公司的KREP工艺、Braun公司的低能耗深冷净化工艺、UHDE-ICI-AMV工艺、Topsφe工艺。低能耗制氨工艺技术主要以节能降耗为目的，立足于改进和发展工艺单元技术，其主要技术进展包括：

（1）温和转化。一段转化炉采用低水碳比、低出口温度、较高的出口CH4含量操作，将负荷转移至二段转化炉；同时二段转化炉引入过量空气，以提高转化系统能力。

（2）燃气轮机。使用燃气轮机驱动空气压缩机，并与一段转化炉紧密结合。

（3）低热耗脱碳。采用低热耗Benfield或α-MDEA脱碳，以降低能量消耗。

（4）深冷净化。Braun公司采用深冷净化，在合成气进入氨合成回路之前脱除其中的CH4和部分Ar，并调节合成气中H2与N2摩尔比为3∶1；Uhde-ICI-AMV采用深冷净化，在氨合成回路之中回收弛放

气中的H2。

（5）效率更高的合成回路。采用新型氨合成塔和低压高活性催化剂，以提高氨合成转化率、降低合成压力、减小回路压降、合理利用能量。Kellogg公司采用卧 式径向合成塔和小颗粒、高活性催化剂；Uhde公司和Topsφe公司均采用了立式径向流动合成塔和小颗粒、高活性催化剂。

2.以部分氧化工艺为核心的重油或煤气化

（1）重油气化。以部分氧化工艺为核心的重油气化技术，主要有Shell和Texaco两家公司的技术。主要的进展包括：①结构多样化、气化压力提高、设备大型化；②改进气化炉烧嘴，以降低氧／油比、蒸汽／油比，从而降 低氧耗、汽耗，改善经济性；③改进雾化喷嘴的结构和材质，以适应石油深加工带来的重油重度加重的问题；④炭黑回收部分开路，以适应石油深加工带来的重油原 料中重金属含量升高的问题。

（2）煤气化。以Texaco公司和Destec公司为代表的水煤浆气化、以Shell公司和德国Prenflo公司为代表的粉煤气化、以Lurgi公 司为代表的固定床煤气化等。并率先在IGCC领域进行了示范性大型化商业化装置的运转，Texaco工艺和Lurgi工艺在合成氨生产中也得以应用，并取得了良好的效果。

（三）装置单系列产量最大化

世界级合成氨装置的规模越来越大，以利用较大的产量带来规模经济效益。20世纪80年代投产的世界级合成氨装置的平均产量为l

120t/d，而最近投产的世界级合成氨装置的产量大多已接近2000t/d，且主要按照现有技术进行放大。至今为止，Uhde公司已经推出了日产3 300t合成氨技术，KBR、Topsφe、Lurgi公司均推出了日产2 000t合成氨技术。

（四）合成氨装置的结构调整

原料结构调整主要是“油改气”(利用部分氧化工艺将原料改为天然气)和“油改煤”(利用煤气化工艺将原料改为煤或石油焦)。1.“油改气”

天然气制氨装置一般采用蒸汽转化技术，但采用此技术来改造基于部分氧化工艺的重油气化装置，则远不如采用天然气部分氧化技术更为合理。采用天然气部分氧化 技术，不仅可以利用现有的气化炉调整操作、改造烧嘴，而且投资少、改造难度小、改造周期短、总体经济性好。另外天然气部分氧化技术易于实现大型化，逐渐为 行业所公认。Texaco公司天然气部分氧化工艺技术在我国宁夏、新疆2套Texaco重油气化制氨装置上应用改造成功，其主要改造内容是设置天然气压缩机、更换烧嘴、改造低温甲醇洗工序、调整工艺操作参数。中国石化宁波工程公司天然气部分氧化工艺技术在我国兰州Shell重油气化制氨装置上应用改造成功，其主要改造内容是设置天然气压缩机、更换烧嘴、改造低温甲醇洗工序、调整工艺操作参数。2.“油改煤”

煤气化技术的成功商业化为合成氨装置的原料结构调整奠定了坚实的技术基础。相关的改造内容包括：新建煤气化(合成气制备)

部分和新建合成气净化部分。

（1）煤气化。成熟且有竞争力的煤气化工艺主要是以Texaco为代表的水煤浆气化和以Shell为代表的粉煤气化工艺，这两类煤气化工艺均是成熟的，都有大 型专利工厂。水煤浆气化工艺生产的粗合成气已用于循环联合发电，化肥、甲醇等生产，粉煤气化工艺仅用于循环联合发电，两者各具特色。

（2）合成气净化。本部分的关键问题在于确定CO变换、酸性气体脱除、气体精制等工序的合理流程组合形式。其中，CO变换工艺的选择是合成气净化工艺技术选择的首要问题。CO变换工艺技术分为非耐硫变换和耐硫变换2种，而这2种变换工艺的选择将直接影响后续酸性气体脱除工序、气体精制工序的流程组合。煤气化的变换气具有硫、CO2含量高，分压大的特点。根据变换气的工艺条件，采用物理吸收法比较有利。物理吸收法中按照吸收温度的不同，一般分为冷法和热法。冷法则以Lurgi、Linde低温甲醇洗法为代表，热法以Selexol工艺最为著名。脱硫脱碳气体的精制既可以采用“热法精制”(甲烷化工艺)，亦可以采用“冷法精制”(低温液氮洗或深冷净化工艺)，两者各有优势。（3）工艺技术改造方案

①新建煤气化工序。采用煤气化工艺，生产合成气。

②新建空气分离工序。采用全低压、内压缩空分工艺，为煤气化工序提供工艺氧气和高、中、低压氮气。

③新建耐硫变换工序。采用三段耐硫变换工艺(耐硫中变+耐硫低变)，进行合成气的高浓度CO变换。

④新建酸性气体脱除工序。采用低温甲醇洗净化工艺，进行变换气的脱硫脱碳净化，以脱除变换气中的H2S、COS和CO2；并采用两级克劳斯脱硫+SCOT工艺，处理低温甲醇洗工序中的H2S尾气。⑤改造和利用甲烷化工序。对原有装置的甲烷化工序进行适当的改造，采用热法精制(甲烷化)工艺进行净化气的精制，除去净化气中微量的CO和CO2。

⑥利用氨合成及冷冻工序。利用原有装置的氨合成及冷冻工序，进行氨合成，生产液氨作为尿素装置的原料。

二、我国合成氨技术的发展

我国合成氨工业始于20世纪30年代，到现在80年来，我国的合成氨工业已呈现多层次多形态的新格局和加速发展的新态势: 已掌握了以焦炭无烟煤焦炉气天然气及油田伴生气和液态烃等多种原料生产合成氨和尿素的技术，形成了具有中国特色，以煤为主(80%以上)天然气为辅石油已基本淘汰的原料格局;形成了大中小生产规模并存，以中小型企业为主体大型企业为辅，但大型化集团化趋势越来越明显的企业格局;形成了先进工艺技术和落后工艺技术并存，先进工艺技术呈加速发展的合成氨和氮肥生产技术格局目前合成氨和尿素总生产能力已完全能够满足国内农业和工业需求，但总体吨氨能耗水平总体企业的规模效益还与世界先进水平存在较大差距，目前正处于转型发展的关键时刻

（一）大型合成氨工业

近年来，我国大型合成氨氮肥装置的发展呈井喷之势，生产装置已经超过50家，总产能已超过2000万t/a，已占我国合成氨总产能的1/3，还有10多家正在建设之中，或即将投产。我国大型合成氨装置原料气制造工序普遍采用气态烃类蒸汽转化法或粉煤气化工艺，原料气压缩采用汽动压缩机，合成压力采用15MPa的低压操作，吨氨能耗降至28～38GJ/t，装置规模30～50万t/a，已经接近世界先进水平。

（二）中、小型合成氨工业

目前我国中型合成氨装置生产能力约为1500万t/a，约占我国合成氨总产能的1/4，我国的小型合成氨装置虽然已经减少到估计不到400套，产能已不足2000万t/a，其产能仍占我国合成氨总产能的1/3，但其仍在继续萎缩之中，其下游产品原来主要是碳酸氢铵，现部分已改产尿素 中小型合成氨厂的原料中煤焦占96%以上我国中小型合成氨装置总产能仍占我国合成氨总产能的一半以上，其造气工艺大多采用间歇式固定床煤气发生炉，合成压力采用32MPa的高压操作，原料气压缩设备普遍采用电动往复式压缩机，其吨氨能耗达55～60GJ/t，约为大型合成氨装置的2倍，这是我国合成氨工艺技术总体上远落后于发达国家的主要原因。

（三）我国合成氨未来发展

1.大型化、集成化、自动化。形成经济规模的生产中心，低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主要发展方向。

2.以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产”的再加工为核心的产品结构调整，是合成氨装置“改善经济性”，增

强竞争力的有力途径。

3.实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和唯一选择。在生产过程中接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟。

4.提高生产运行的可靠性，延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性”增强竞争力的必要保证，有利于提高装置的运行周期率。

参考文献：

[1] 安福,刘静远,闵剑.合成氨和尿素[M].北京.中国石化出版社.2012,9:11-14 [2] 米镇涛.化学工艺学[M].北京.化学工业出版社.2012,7:160-161 [3] 韩红梅.我国合成氨工业进展综述.化学工业.2010,28（9）：1-2 [4] 孟伶勇.合成氨技术的发展.辽宁化工.2012,41（5）：1

第二篇：合成氨论文

论文写作与指导

姓 名: 学 号: 专业班级: 指导老师:

合成氨合成工艺的现状

The present status of synthetic ammonia process

Wang

西北民族大学化工学院，甘肃兰州 730124 Northwest university for nationalities institute of chemical, lanzhou, gansu，730124 摘要：合成氨是重要的化工原料, 在国民经济中占有重要地位，本文在文献调研的基础上综述了合成氨设备、催化剂、合成氨工艺三方面的现状和未来发展趋势。在设备方面，通过对冷管型合成塔和绝热型合成塔新技术的综述和两种设备的对比，阐述了国内外合成氨设备的不同之处，及国内外合成氨设备的优劣，提出了国内合成氨设备的发展建议。合成氨工艺方面，通过转化、变换、脱碳、合成四方面综合阐述了目前合成氨工艺技术的现状和发展趋势，介绍了近年来国内外合成氨工艺的新技术和工艺流程方面的新进展。

关键词：合成氨；新工艺；合成塔

Abstract：Ammonia is one of the most important chemical production，It has an important station in national economy.This article has summarized the ammonia synthesis by ammonia equipment, catalyze, and technology to describe the actuality and the future which based the literature disquisition.For the equipment through the difference of the cold tube compose tower and insulate compose tower, we can know which is better and it can also give some advice of the development for our country equipment.For the technology, through the transform, commutation, decarburization and compose which tell the technology at present and development in future.introduce the new technology and the new development in technology flow.Key words: ammonia synthesis;new technology;catalyst;reactor 1、合成氨的历史

过去制氢是在水煤气发生炉中加水蒸汽使其焦炭气化，氮则以空气形式通入，使氢氮维持正确比例。在本法中吹入蒸汽通过灼热焦炭层生成氢。当焦炭因吸热反应被充分冷却时，即停止通蒸汽而改通空气。通空气燃烧将焦炭层温度升高到下一次水煤气循环所需要的温度。水煤气的净化过程是采用变换，水洗和铜洗微量。直到二次大战末,在欧洲和美国均采用此种造气和净化法。

上个世纪三十年代中期，已发展了用烃的催化剂和非催化转化法制氢。而催化转化法完全以法本公司的镍催化剂为基础。是将蒸汽和烃的混合物在730-1000℃下，在一段转化炉中进行转化，催化剂装在外部加热的管内。在二段转化炉中，氮是以空气形式或富氧空气形式一起导入，这时，烃的残余组份同时转化。经还原的一种镍催化剂可在第一段及第二段车钊七炉中使用。蒸汽转化工艺过程适于转化从天然气到轻油范围内的烃类。烃的非催化裂解是在有外壳的反应器内进行，这时烃与氧在不同压力下气化。以后是净化氢和混合物的工艺过程，脱硫只能在裂解后进行。净化了的气体与氮一起混合而导入合成系统[1-5]。

2、合成氨的现状

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的，也被称作直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下：

N2+3H2≈2NH3

目前中国主要是以煤为主，油气并存的局面。

3、合成氨发展前景

原料路线的变化方向。从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的10倍，自从70年代中东石油涨价后，从煤制氨路线重新受到重视，但是因为以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故，到20世纪末，世界大多数合成氨厂仍以气体燃料为主要原料。

节能和降耗。合成氨成本中能源费用占较大比重，合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。现在已提出以天然气为原料的节能型合成氨新流程多种，每吨液氨的设计能耗可降低到约29.3GJ。

与其他产品联合生产。合成氨生产中副产大量的二氧化碳，不仅可用于冷冻、饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品，则可以简化流程、减少能耗、降低成本。中国开发的用氨水脱除二氧化碳直接制碳酸氢铵新工艺，以及中国、意大利等国开发的变换气气提法联合生产尿素工艺，都有明显的优点[6]。

4、氨的性质 4.1氨的物理性质

氨气的主要物理性质见下表

表3-1 氨气的主要物理性质

中文名 分子式 沸点（℃）熔点（℃）燃烧性 溶解性 爆炸极限 外观及性状 主要用途

4.2氨的化学性质

NH3遇HCl气体或浓盐酸有白烟产生，可与氯气反应。

(1)氨水（混称氢氧化铵，NH4OH）可腐蚀许多金属，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。

(2)氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制硝酸的重要反应，NH3也可以被氧化成N2[7-8]。氨气 NH3 330.0 10.5 助燃 极易溶于水 15.8%-28%

英文名 相对分子量 饱和蒸气压（kPa）

相对密度 溶解度 危险特性 偶极距

ammonia 17.03 0.13（145.8℃）（水=1）0.82 89.9 g/100 mL

腐蚀性 1.42D

通常情况下是有刺激性气味的无色气体

做制冷剂及制作化肥

5、合成氨的生产工艺及主要方法 5.1原料气的制备

将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

5.2 净化

对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

5.2.1一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%～40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：

CO+H2O→H2+CO2

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是制造原料气的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

5.2.2脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。

粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。

一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。

5.2.3 气体精制过程

目前在工业生产中，净化方法主要分为深冷分离法和甲烷化法[9]。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合[10]。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：

CO+3H2→CH4+H2O ΔH=-206.2kJ/mol CO2+4H2→CH4+2H2O ΔH=-165.1kJ/mol 5.3氨的合成

将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨[10]。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下[11]：

N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol

6、原料气精制的主要方法

原料气经一氧化碳变换和二氧化碳脱除后，尚含有少量一氧化碳和二氧化碳，在送往氨合成系统前，为使它们总的含量少于10ppm，必须进一步加以脱除。脱除少量一氧化碳和二氧化碳有三种方法；

6.1 铜氨液吸收法

铜氨液吸收法是最早采用的方法，在高压、低温下用铜盐的氨溶液吸收一氧化碳并生成络合物，然后将溶液在减压和加热条件下再生，由于吸收溶液中有游离氨，故可同时将气体中的二氧化碳脱除：

6.2 液氮洗涤法 液氮洗涤法是利用液态氮能溶解一氧化碳、甲烷等的物理性质，在深度冷冻的温度条件下把原料气中残留的少量一氧化碳和甲烷等彻底除去，该法适用于设有空气分离装置的重质油、煤加压部分氧分法制原料气的净化流程，也可用于焦炉气分离制氢的流程。

6.3 甲烷化法

甲烷化法是60年代开发的方法，在镍催化剂存在下使一氧化碳和二氧化碳加氢生成甲烷：

由于甲烷化反应为强放热反应，而镍催化剂不能承受很大的温升，因此，对气体中一氧化碳和二氧化碳含量有限制。该法流程简单，可将原料气中碳的氧化物脱除到10ppm以下，以天然气为原料的新建氨厂，大多采用此法。但甲烷化反应中需消耗氢气，且生成对合成氨无用的惰性组分──甲烷。

7、Topsoe氨合成塔

为提高合成塔的生产能力，降低造价，设计出一种称为“ 热壁” 型式的合成塔，已投入工业应用。该合成塔耐压壳体较薄，重量较轻，制造费用较少，顶盖直径也较小。

(1)投资费用较少

耐压壳体较薄顶盖较小底部结构简单内件设计也很简单。(2)容易运输和安装

内件重量小，可以用标准集装箱船运。(3)流体分布均匀，床层压降小

催化剂的装填对合成塔能否发挥正常性能很重要。传统的径向流合成塔装填催化剂时都需要振打，以确保催化剂均匀填满整个床层。这种装填方式较耗时，且不容易装填好，易产生很多空穴，使气体出现偏流，催化剂利用率低。Topsoe研究出了一种称为“ 毛毛雨式装填法”该法装填迅速，所需时间为振打法的一半，而装填密度为振打法的102%-104%，且催化剂密度均匀。该法已在工业生产中取得了良好的效果。致谢：感受颇深，受益匪浅。在论文的写作过程中，有很多困难，在理论学习阶段，得到孙初锋老师的悉心指导和帮助。借此机会我向孙初锋老师表示衷心的感谢!同时，我也要感谢我的同学给予我的帮助，他们为我撰写论文提供了不少建议和帮助。在此要特别感谢孙老师，他为人随和热情，治学严谨细心。在学习生活中他能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求你，再次谢谢孙初锋老师!

参考文献

[1 ] 蒋德军.现代化工，[J ].2002，22(6):39 – 48.[2 ] 蒋德军，合成氨工艺技术的未来发展趋势 [J] 现代化工，2005.[3 ] 刘增胜.大型氨合成塔的发展动态.化肥工业，1994

[4 ] 梅安华.小合成氨厂工艺技术与设计手册:下册.化学工业出版社，1995 [5 ] 陈运根.[J].氨合成工艺技术新进展.化肥工业，2002 [6 ] Smil V [J].Nature，1999，400 ~416.[7 ] 何林.[J ].工业催化，2000，8(1): 3～11.[8 ] 黄传荣，等.[J ].化肥工业，1998 ,，25(2): 30～32.[9 ] 朱继承，等.[J ].高等化学工程学报, 2000，14(3): 270～275.[10] Rod T H , Logadottir A，Norskov J K.[J ].J.Chem.Phy,2000 , 112(12): 5343～5347.[11] 黄传荣，等.一种新型稀土氨合成催化剂制备工艺，[ P].CN 86107630 , 1990

第三篇：合成氨论文

合成氨

王俊丽

一、氨合成（一）氨合成概述

成氨工业诞生于本世纪初，其规模不断向大型化方向发展，目前大型氨厂的产量占世界合成氨总产量的80%以上。氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式如下：N2+3H2≈2NH

3目前中国主要是以煤为主，油气并存的局面，晋开公司就是采用晋城的煤来合成氨，其基本流程图如下：无烟煤、蒸汽、空气→造气→脱硫→变换→脱二氧化碳→压缩→合成氨

（二）原料气的制备

现在我国主要采用三种工艺进行制气：固定床、流化床和气流床。晋开公司使用的是间歇固定床式工艺法来制造原料气。固体燃料油加料机从煤气发生炉顶部间歇加入炉内。吹风时，空气经鼓风机加压自上而下经过煤气发生炉，出风气经过燃料室及废热锅炉回收热量后放空。蒸汽上吹制气时，煤气经过燃料室及废热锅炉回收余热后，再经洗气箱及洗涤塔进入气柜。二次上吹时，气体流向和上吹相同。空气吹净时，气体经燃料室、废热锅炉、洗气箱和洗涤塔进入气柜。此法发生的化学反应为C + O2 →

CO2

C + H2O →

CO + H2

（三）脱硫工段

1、工艺流程

从造气系统来的半水煤气进入气柜，从气柜出口水封进入除尘塔降温除尘，然后送入罗茨风机。从罗茨风机出来的半水煤气经脱硫前冷却塔降温后进入脱硫塔，与脱硫喷淋而下的脱硫溶液逆向接触，除去半水煤气的硫化氢。脱除了硫化氢的半水煤气进入清洗塔，进行清洗、降温后分别进入三个并联的静电除焦塔，除焦除尘后煤气汇入煤气总管，送往压缩机，经压缩机加压后，从压缩机三段出口进入变换。吸收硫化氢后的栲胶溶液经塔底自调阀调节，保持一定液位，靠塔内压力和位差进入再生泵，由再生泵加压后打入再生槽，完成脱硫溶液的再生和析硫过程，再生后的贫液通过再生槽的液位调节器进入循环槽，经脱硫泵打入脱硫塔循环使用。

2、栲胶脱硫

这种方法用栲胶溶液在脱硫塔内与半水煤气逆流接触脱除气体中的硫化氢，吸收硫化氢后的富液经再生泵送往喷射再生槽，再生槽自吸空气喷射再生。

3、反应原理

主要反应：

Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3

2NaHS + 4NaVO3 +H2O =4NaOH +2S +Na2V4O9

（四）变换工段

1、变换工段的基本原理

压缩三段送来的半水煤气，在一定温度下CO和水蒸气在催化剂的作用下，发生变换反应生成二氧化碳和氢气，使一氧化碳满足生产要求后送往后序工序

2、变换工段工艺流程

来自压缩三段的半水煤气经丝网除油器分离油水后，经净化炉进一步除油，出油后的半水煤气进入潜热交换器的壳程与管程的变换气换热，温度升高后，此时向半水煤气中添加蒸汽，调节合适的汽气比后进入后换热器的管程与壳程的变换器换热，适当调节冷煤气复线阀的开度，使进变换炉气体温度符合要求后进入变换炉的一段，经过变换炉的一段上部抗毒剂除去对触媒有害的成分，然后进入下部的触媒进行反应，经过一段反应温度升高后，进入后换热器的壳程换热后温度下降，接着进入增湿器的一段，利用喷水气化法对一段进一步降温增加水蒸气含量后进入变换器二段，经过二段抗毒剂及触媒层反应后，进入二段增湿器，经过降温增加水蒸气含量后，进入变换炉三段进一步反应，使一氧化碳满足要求后，离开变换炉。完成一氧化碳变换反应后的变换气经过前热交换的管程后进入软水交换器，与软水换热后，用循环水进一步降温，然后经变换器分离器降冷却下来的蒸汽分离出来后，变换气离开变换系统进入下个工序。

3、反应原理

CO + H2O → CO2 +H2

（五）变压吸附脱碳

1、基本原理

利用固体吸附剂吸收变换气中的硫化氢、二氧化碳，完成变换气的初步净化，使净化气中的二氧化碳含量在百分之0.4-1.3之间。吸收二氧化碳、硫化氢的固体吸附剂经过水环真空泵得到解吸再生。

本装置采用的是变压吸附技术来脱除和提纯二氧化碳。变压吸附是以吸附剂内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点成分，不易吸附低沸点成分；高压下被吸附组分吸附总量增加而低压下被吸附组分总量减少的特点来实现分离。

2、工艺流程

原料气在压力1.5-1.8mpa下进入系统，经流量计计量后进入20台吸附器I及一组程控阀组成的变压吸附PSA-I系统。由吸附塔入口通入原料气，在出口获得8%-14%的半产品气。半产品气进入半产品气缓冲罐稳压后，进入20台吸附器II及一组程控阀组成的PSA-II系统，然后送出界外。PSA-II系统逆放初期解吸气经过一程控阀进入一系统

进入升压缓冲罐稳压后，通过程控阀进入一系统进行与升压；逆放后期通过程控阀就地高空排放。一系统采用20-7-10/V工艺，7塔同时进料，10次均压、逆放、抽真空解吸流程。原料气进入7台正在处于吸附状态的吸附器中，大部分CO2被吸附，其余大部分组分通过吸附剂，在吸附器顶部得到半产品气。其余13台吸附器分别进行其他步骤的操作。20台吸附器依次循环工作，时间上相互交错，以此达到原料气不断输入，半产品气不断输出的目的。二系统采用20-7-9/V工艺，20塔操作，7塔同时进料，9次均压，抽真空解吸流程。半产品气从底部进入7台正在吸附的吸附器中，二氧化碳几乎全部被吸附，其余组分穿过吸附剂，在吸附器顶部得到净化气。其余13台吸附器分别进行其他步骤的操作。20台吸附器依次循环工作，时间上相互交错，以此达到原料气不断输入，半产品气不断输出的目的。

（六）精脱硫工艺

1、基本原理

从变压吸附出来的净化气中含有一定量的硫化氢和有机硫，在一定条件下，在精脱塔里固体精脱硫剂的作用下，将大部分硫化氢及有机硫脱去在工艺指标范围内。

2、工艺流程

来自脱碳工序的净化气先经过第一精脱槽，再进第二精脱槽。一二精脱塔之间有切换复线，可实现两个精脱塔的串并及单独使用。

（七）气体的压缩

1、工作原理

在合成氨生产中，原料气的净化和合成是在一定的压力下进行的，因此需要对气体进行压缩，以达到所需的压力，同时完成气体的输送。晋开主要使用的是王府压缩机，它的压力范围十分广泛，效率较高。

2、工艺流程

来自净化工段的半水煤气，经过分离器分离水分后，进入压缩机一段加压。加压后的气体经冷却器冷却后和油水分离器分离油水后，再送入压缩机二段加压。加压后的气体经二段冷却器及油水分离器分离油水后，送变换工段。从变换气脱硫岗位来的变换气经三段汽水总分离器分离水分后，进入压缩机三段加压，加压后的气体经三段冷却器及油水分离器分离油水后送入变压吸附脱碳工序从脱碳来的净化气经四段总分离器分离油水后，依次进入四五段，然后逐段加压，每段加压、冷却的气体依次冷却、分离，送入下一段加压，由五段分离油水后进入下个工序。

(八）合成氨工艺

1、氨的主要特点

氨在标准状态下是无色气体，比空气密度小，具有刺激性气味。会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空气个氨质量分数在0.5％-1.0%时，就能使人在几分钟内窒息。

氨的相对分子质量为17.3沸点(0.1013MPa)-33.5C冰点一77．7C,临界温度132.4C，临界压力ll．28MPa．液氨的密度0.1013MPa、-334C为0.6813kg?L‘。标准状态下气氨的密度7．714×10E4 kg-L 摩尔体积22．08L?mol-1液氨挥发性很强。气化热较大。氨基易挥发，可生产含氨15%~30%(质量)的商品氨水，氨溶解时放出大量的热。氨水溶液呈弱碱性，易挥发。液氨和干燥的气氨对大部分材料没有腐蚀性，但是在有水存在的条件下。对铜、银、锌等金属有腐蚀性。

氨是一种可燃性物质，自然点为630C，一般较难点燃。氨与空气或氧的混合物在一定范围内能够发生爆炸，常压，室温下的爆炸范围分别为15.5%~28%和13.5%~82% 氨的化学性质较活泼，能与碱反应生成盐。

2、合成氨工艺的流程

（1）分流进塔：反应气分成两部分进塔，一部分经塔外换热器预热，依次进入塔内换热管、中心管，送到催化剂第一床层，另一部分经环隙直接进入冷管束，两部分气体在菱形分布器内汇合，继续反应，这样使低温未反应气直接竟如冷管束，稍加热后，作为一、二段间的冷激气，从而减少冷管面积和占用空间，提高了催化剂筐的有效容积，并强化了床层温度的可调性。同时仅有65~70%的冷气进入塔内换热器和中心管，减轻了换热器负荷，因而减少了换热面积，相对增加了有效的高压容积，也使出塔反应气温度提高（310~340℃），即回收热品位提高。气体分流进塔还使塔阻力和系统阻力比传流程小。

（2）进塔外换热器的冷气不经环隙，这样温度更低，使进水冷器的合成气温度更低（约75℃左右），提高了合成反应热的利用率，降低了水冷器的负荷和冷却水的消耗。

（3）水冷后的合成气直接进入冷交管间，由上而下边冷凝边分离，液氨在重力和离心力的作用下分离，既提高了分离效果，又减小了阻力。

（4）塔后放空置于水冷、冷交后，气体经连续冷却，冷凝量多，因此气体中氨含量低，惰气含量高，故放空量少，降低了原料气消耗。

（5）塔前补压：循环机设于冷交之后，气体直接进塔，使合成反应处于系统压力最高点，有利于反应，同时循环机压缩的温升不消耗冷量，降低了冷冻能耗。

（6）设备选用结构合理，使消耗低，运行平稳，检修量减少，工艺趋于完善。

（7）选用先进的自控手段，如两级放氨，氨冷加氨，废锅加水，系统近路的控制，均用了DCS计算机集散系统自动化控制，冷交、氨分用液位检测采用国内近几年问世的电容式液位传感器等新技术使操作更加灵活、平稳、可靠，降低了操作强度。

3、氨的净化和输送

由合成车间液氨仓库经液氨升压泵加压后的原料液氨，压力大于2 /20cmkg（表压），温度约<20C°直接送入尿素生产车间27米楼面的液氨过滤器，进入液氨缓冲槽原料室。

来自一段循环系统冷凝器回收的液氨，自氨冷凝器A、B流入液氨缓冲槽的回流室，其中一部分液氨正常为60%，作为一段吸收塔回流液氨用，而其余液氨经过液氨缓冲槽的中部溢流隔板，进入原料室与新鲜原料液氨混合后一起至高压氨泵，这样可使液氨保 持较低的温度以减少高压氨泵进口氨气化。氨缓冲槽压力维持在2/17cmkg左右，设置 在高为23米平面上，是为了具有足够的压头，使液氨回流进入一段吸收塔，同时也为了保证高压氨泵所需要的吸入压头。氨缓冲槽原料室的液氨，进入高压氨泵（单动卧式三联柱塞泵、打液能力为每台 hrM/243，反复次数180次/分、电动机250KW、三台高压氨泵一台备用）将液氨加压。

参考文献

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第四篇：LED 技术发展状况

课 程 报 告

题目：

学

班

姓学LED技术近几年的发展

及前景

院：自动化学院 级： 名： 号摘 要：任何新事物的产生都需要经过不同的发展阶段，LED光管同样如此。本文阐述了LED产业从最初兴起到如今发展的历程，和近年来的状况，以及LED二极管发展至今所拥有的优势取得的成就和尚存在的缺陷。LED光管发展至今已频频出现在人们眼前，它具有体积小、价格低，重量轻、电压低、电流小、亮度高，发光响应速度快，驱动电路简单等优点，已经被广泛运用在汽车，手机，显示屏，电子仪器和工业系统中。近年来，LED技术不断获得新的进展，特别是高亮度的蓝，绿光LED技术和白光LED技术的突破，使LED的应用范围不断拓宽，已成为本世纪极具发展潜力的电子产品之一。在我们生活中扮演着越来越重要的角色，它是环保、节能、高效的代表，它是最有希望取代白炽灯成为点亮我们生活的光源。发光二极管(LED)是近几年来迅速崛起的半导体光电器件。

Abstract：Any of the emergence of new things all need to go through the different stages of development, such as LED light tube.This paper expounds the LED industry from the initial rise to now development course, and the recent status, and LED diode development so far has advantages of achievements and shortcomings.LED light tube development has frequently appeared in front of people, it has the advantages of small volume, low price, light weight, low voltage, current, high brightness, light rapid response speed, simple drive circuit and other advantages, has been widely used in automotive, mobile phone, LCD, electronic equipment and industrial system.In recent years, LED technology has obtained new progress, especially the high brightness blue, green LED and white light LED technology breakthrough, make LED application scope expanding, has become the most development potential of one of the electronic product.In our life, playing an increasingly important role, it is environmental protection, energy saving, high efficiency, it is one of the most promising to replace the incandescent lamp as light source of our life.Light emitting diode(LED)in recent years is the rapid rise of semiconductor optoelectronic devices.关 键 词：半导体、LED 半导体照明光源、LED灯具、LED性能、MCPCB和IAMS、显色性、发光强度

一．LED简介

(1).LED构成

LED（Light Emitting Diode）发光二极管，主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。LED是一种能够将电能转化为光能的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。

(2).发光原理

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。(3).LED照明颜色

LED（LightingEmittingDiode）照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。(4).照明原理

LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

二．LED发光二极管的发展历程

(1).1962年,GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓（GaAsP）半导体化合物，从此可见光发光二极管步入商业化发展进程。

(2)1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生，它是用锗材料做成的可发出红外光的LED，当时的单价约为45美元。其后不久，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化红色LED。这种LED的效率为每瓦大约0.1流明，比一般的60至100瓦白炽灯的每瓦15流明要低上100多倍。

(3).1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。

(4).1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED。(5).到20世纪70年代，由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。事实上，LED在那个时代主打市场是数字与文字显示技术应用领域。

(6).80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAsLED，它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外信息发布以及汽车高位刹车灯(CHMSL)设备。

(7).1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术，这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。

(8).今天，效率最高的LED是用透明衬底AlInGaP材料做的。在1991年至2001年期间，材料技术、芯片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近30倍。

(9).1994年，日本科学家中村修二在GaN基片上研制出了第一只蓝色发光二极管，由此引发了对GaN基LED研究和开发的热潮。1996年由日本Nichia公司（日亚）成功开发出白色LED。

(10).20世纪90年代后期，研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED，但色泽不均匀，使用寿命短，价格高。随着技术的不断进步，近年来白光LED的发展相当迅速，白光LED的发光效率已经达到38lm/W，实验室研究成果可以达到70lm/W，大大超过白炽灯，向荧光灯逼近。三．LED产品与传统发光器件相较的优势

(1).使用寿命长，是普通光源的20一30倍，例如普通白炽灯的使用寿命在2000一3000小时，LED光源器件的寿命在10万小时，使用年限达5一10年。

(2).节能效果明显:LED发光体的耗电量仅为普通白炽灯的耗电量的15一20%，LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近30%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能近80%

(3).抗机械冲击、防震防水、低热散发。

(4).体积小、固体化、形状可任意改变，可以用在特殊用途上，LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。

四．LED产品与传统发光器件相较的劣势

(1).近日由美国加州大学艾尔文分校进行的一项调查却显示，使用LED的环保功效很可能会被其包含的有毒物质所抵消。有些LED灯中包含有锑、砷、铬、铅以及其他多种金属元素。其中，部分LED灯的有毒元素含量已经超过了监管部门制定的标准。比如在低亮度红色LED灯中，研究人员发现其铅含量超标达到8倍，镍含量也超标2.5倍。如果LED灯破碎，还可能会对直接接触的人体健康造成损害。LED中的砷、铅、镍和铜元素对人体和环境的影响最为严重，未来应当进行更为细致深入的调查，以促进政府对LED产品的安全使用和回收处理制定规范。

(2).LED需要由于单个发光面比较窄，通常大规模集成在线路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量积累，有时会击穿电路板。所以LED灯的散热一定要好。

(3)人眼最不能接受的是蓝光和UV光(即紫外线光)，蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10倍，而UV光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的10倍，长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞，最终癌化形成斑块。而LED白光形成主要是靠450-455NM波长蓝光激发荧光粉，其中波长越低击发能力越强，通常LED的波长出厂控制在500NM之内，即450-455NM，或455-460NM，属于伤害最强的区段，如果波长变大，那么激发荧光粉的能力就下降，效率降低。人们为了追求亮度，通常更会加强LED的蓝光强度，点灯时间越久，荧光粉衰减越快，进而导致人眼接触的蓝光波段的光照越强烈，从而对人眼造成伤害。

所以LED灯具在道路交通的LED导航指示、LED路灯、LED台灯的使用上具有一定的不利因素，容易让人在使用过程中产生头晕眼花、不舒服的感觉，甚至长期使用会变成眼晴伤害，使得患眼病的机率会有所提高。

五．LED的主要应用

(1).信息平面显示

信息显示是现代生活中一项用途很广泛的领域，证券交易所里的显示板，动态广告牌，空港的飞机动态显示，模拟动画，体育场馆、商业、工业和其它行业的大型和超大型全色显示屏的信息显示，进一步满足了现代人对信息显示的需求欲望。

(2).智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称 ITS）

智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称 ITS）的发展，在为社会公众服务的交通领域，信息的发布成为重要的服务内容。广泛应用于体育场馆、车站、机场、商业、工业和其它行业的大型和超大型信息显示屏，作为传统的点阵显示技术，其低廉的成本和大型屏幕显示的特点相对于诸如等离子体、液晶等显示技术仍具有不可替代的优势。中国加入 WTO、北京申奥成功等，成为 LED 显示屏产业发展的契机。

(3).汽车指示灯

汽车指示灯包括汽车外部的各种方向灯、尾灯、刹车灯等，由于LED的快响应速度，当前面的汽车刹车时，后面的汽车可提前2一3公里看到信号，减少车祸发生。同时可降低油耗，使汽车每一加仑油增开1公里，同时减少污染。

(4).办公自动化设备与仪器仪表指示灯

现代化智能型的仪器仪表、办公自动化设备需要各种信号灯或指示灯，第一章LED产业的发展背景与趋势而LED由于其节能和长使用寿命的特点使它成了不可缺少的部件。

(5).背光光源

高性能L印还可用于小型液晶显示器(LCD)的背光照明，适用于蜂窝电话和笔记本型电脑等。最普通的应用是电话按键的背光照明，随着小型液晶显示器及未来个人通信产品用量的增长，将带动LED市场需求量提高。

(6).特种用途光源与建筑装饰

特殊用途照明，如建筑装饰、井下、矿灯、水下作业、特殊场地施工等传统的光源使用起来不方便或缺点明显的地方都可以采用LED光源。(7).固体照明光源

高性能LED的实用化和商品化，使照明技术面临一场新的革命，由多个超高亮度红、蓝、绿三色LED组成的像素灯不仅可以发出波长连续可调的各种色光，而且还可以发出亮度可达几十到一百烛光的白色光成为照明光源。对于相同发光亮度的白炽灯和LED固体照明灯来说，后者的功耗只占前者的10%一20%，白炽灯的寿命一般不超过3，000小时，而LED灯的寿命长达10万小时。

六．LED产业发展前景与趋势

由于发光二极管产业不断涌现新技术、新产品、新的应用，呈现了朝阳工业的欣欣向荣的景象，在21世纪的头十年中，LED产业会得到持续发展。每年全球照明市场的销售额达120亿美元，而且每年还以8%左右的增长速度递增，这一巨大的市场被业界看好，使得他们纷纷投入的LED的研究开发中来。目前照明用途LED购置成本较高，预计2002年前后LED的购置成本将通过其低廉的使用费用在3一6年内得到偿付。随后LED灯将逐渐取代白炽灯。专家们预计，到2010年一20巧年，LED有望进入普通照明市场，与传统的光源竞争，形成与传统节能光源并存的局面;据保守估计，到2025年对白炽灯和卤素灯25一30%的替代率，全球每年的能源节省预计可达40亿美元。在国外，多个知名企业在致力于 LED 照明的开发研究，如 GE、OSRAM、PHILIPS、LUMILEDS、THE LED LIGHT、IDEC 等公司。国产 LED 显示屏的性价比比较高，市场占有率近100%，年平均增长率为 40%左右。美国 GE 公司和 EMCORE 公司合作成立新公司，专门开发白光 LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED 照明系统。随着第三代半导体材料氮化稼的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世，继半导体技术引发微电子革命之后，又在孕育一场新的产业革命——照明革命，其标志是半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯。尽管还无法完全取代传统的白炽灯，但景观照明已成为半导体照明的新兴力量。

参 考 文 献

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[11] 成都 益民.也谈“LED电视”[N].电子报, 2009,(2009-10-18)

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第五篇：合成氨论文

运用循环经济的思想 建设合成氨装置

营口三征有机化工股份有限公司

王国华

序 言

当前，全国各地都在大力开展循环经济、清洁生产活动。清洁生产是一种全新的发展战略，它借助于各种相关理论和技术，在产品的整个生命周期的各个环节采取“预防措施”，将生产技术、生产过程、经营管理及产品等方面与物流、能量、信息等要素有机结合起来，并优化运行方式，从而实现最小化的环境影响、最少的资源能源使用、最佳的管理模式以及最优化的经济增长水平。更重要的是，环境是经济的载体，良好的环境可以更好地支撑经济的发展，并为社会经济活动提供所必需的资源和能源，从而实现经济的可持续发展。

对于企业来说，实行清洁生产不仅减少末端处理设施的建设投资，减少日常运转费用，而且是提高企业市场竞争力的最佳途径。因此，积极开展清洁生产对于企业的经济发展有着十分重要的意义。

一、企业概况

营口三征有机化工股份有限公司始建于1988年，经过18年的不懈努力，已发展成为集精细化工、农用化工、盐化工于一体的综合性化工企业。公司主导产品三聚氯氰年生产能力4万吨，居世界第二、亚洲第一。三聚氯氰国内市场占有率70%，覆盖面95%以上；出口量占全国的90%以上，远销世界30个国家和地区。

为三聚氯氰生产配套，公司拥有12万吨/年 30%液体氰化钠和6万吨/年氯碱生产能力。

二、方案的提出

营口三征有机化工股份有限公司氰化钠车间和氯碱车间尾气中含有大量氢气、氮气及少量的氨，一直直排空中。在2004年开展的首轮清洁生产活动中，曾提出对这些尾气进行回收利用。该方案经层层筛选最终入围，与一车间技术改造提案一起，列为两个正式高费方案。后一方案得以实施，取得良好效果。而合成氨方案由于时间、经费等原因，被列入待行方案，在2005年实施。

三、方案的可行性㈠、原料气现状1.氯碱尾气副产物---氢气

三征公司现氯碱生产能力6万吨/年，副产氢气

氢气纯度：≥99%

自用后剩余量：1352.5吨/年（1515万Nm3/年）。

2.NaCN尾气（轻油裂解混和气）

公司现有氰化钠生产能力12万吨/年，尾气组分如下：

H2---65%(v%)

N2---25%(v%)

NH3及其它 10%

尾气量：H2: 2344吨/年（2625万Nm3/年）

N2: 12560吨/年（1000万Nm3/年）

NH3：187万Nm3/年

㈡、原材料需求现状

三征公司生产氰化钠是以氨和轻油为原料，12万吨30%液体氰化钠，氨的年消耗量20520吨。

㈢、尾气回收方案

拟建一套2万吨/年合成氨（后半部）装置，以现有氢气及氮气为原料，补充不足部分的氮气，生产合成氨，供本公司氰化钠生产自用。1.技术分析

生产20000吨合成氨，需要

399.99%氢气约4100 万Nm3，99.9%氮气1360 万Nm（折合空气2700

万Nm3）。

我公司现有原料资源氢 4140万Nm3/年，氮1000万Nm3/年。氢气量够用且有余，氮尚有约360万Nm3/年的缺口，可通过制氮装

置补充。合成氨生产技术在我国是成熟技术，没有风险。

本项目只是采用合成氨的后半部生产工艺，即从原料精制到压缩、合成。工艺流程短，主要原材料不用外购。工艺流程框图

气源部分、气体净化、制氮、合成工艺流程框图见附图。⑴气源部分

⑵气体净化部分

⑶制氮部分

⑷合成部分

在原料精制工序，氯碱副产的氢气纯度高，只需脱水即可；氰化钠尾气成分比较复杂，采用变压吸附脱除其中的有害气体（主要是C5、C6、O2、NH3等对氨合成催化剂有害的成分）。

脱除杂质后的气体送压缩工序。

脱除的气体返回氰化钠生产装置供生产循环使用。

合成氨生产有余热产生，设置废热锅炉副产蒸汽，可供氯碱化盐或在同一厂区的三聚氯氰生产用，减少现在锅炉的使用负荷，减少现有锅炉的燃煤耗量。

合成氨产生的驰放气可送锅炉燃烧，节省燃煤消耗量。2.市场分析

公司生产氰化钠需要消耗氨20520吨/年，现在全部外购。本项目生产20000吨/年氨可全部供公司自用，不存在销售问题。3.经济分析

年产20000吨合成氨项目总投资预计3000万元。生产成本约1200元/吨合成氨（包括折旧）。现公司外购合成氨到货价2600元/吨，每年可节省2400万元以上，投资偿还期小于1.2年。4.环境效益分析

利用暂时无用、排放到空中的气体资源，生产出自用的原材料，既节省资源，收到明显经济效益，又减少废弃物排放量，是典型的循环经济清洁生产项目，有较大的推广宣传价值。该合成氨生产工艺废气、固体废弃物（更换下的废合成催化剂）及废水（主要是气体脱水及锅炉排污）排放均可以达到排放标准，同时回收公司原有生产装置外排的尾气，减少了原有外排的尾气的排放污染及能源浪费。

公司现在外购液氨全部采用汽车槽车从250km以外的葫芦岛运来。自产合成氨后，直接用管道输送到储罐，消除了一个危险物运输泄漏隐患，减少了500万吨公里/年的运输耗能。

合成氨余热回收副产蒸汽，驰放气送锅炉燃烧，减少了原有燃煤锅炉的烟尘及废气排放量。

四、结 束 语

综合上述分析，营口三征有机化工股份有限公司利用现排放尾气中的氢气及氮气资源，配套现排放尾气的净化装置，并购置传统合成氨装置的后半程，生产合成氨，合成氨产品供自己生产用，是符合国家的清洁生产政策，贯彻国家可持续发展和推广循环经济政策的好

项目，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。