1合成氨的工作原理及过程

　　纯净的并合乎一定比例的氢和氮用化学的方法合成为氨。其反应方程式：N2+3H2=2NH3+热量由于反应过程是可逆的，为使反应始终保持向生成氨的方向进行，根据化学平衡转移定律，就必须给反应过程增加压力，压力越高，反应越完全。但过高的压力，将使设备的制造以及操作发生困难，目前世界上合成氨生产以中压法为主，即合成压力为200～300大气压范围，这么高的压力，就是由工作于流程之中的氮氢气混合压缩机提供的。

　　在合成氨生产过程中，气体的流动，输送，净化，合成都是在压缩机正常运转的情况下得以完成，是合成氨系统的心脏设备。这里简单介绍常见的以固体为原料的合成氨生产工艺过程。固体原料主要指无烟煤块，焦炭和碳化煤球等。

　　能源研究与利用2000年第1期一定粒度的无烟煤块或焦炭等在煤气发生炉中，先交替通入空气和蒸汽，制成半水煤气，再经过冷却，洗涤，除尘等过程，进入氮氢气压缩机，压缩至一定压力送脱硫工段，去除气体中的硫化氢，然后送往变换工段，使水煤气中的一氧化碳与蒸汽在触煤的作用下，转变为二氧化碳和氢，再经脱碳工段，除去二氧化碳。脱碳后的气体返回氮氢气压缩机，压缩至13MPa左右，送至铜洗工段，洗涤气体中残余的一氧化碳和二氧化碳。铜洗后的气体又返回压缩机，压缩至合成压力32MPa，送入合成塔，在触煤作用下，氮氢气合成为氨。未合成为氨的氮氢气借助循环压缩机进行增压，补偿由于合成过程而造成的压力损失，再进入合成塔继续进行合成。

　　整个生产合成氨的过程是在氮氢气压缩机作用下经造气，脱硫，压缩，变换，碳化，铜洗及合成七个工序完成。

　　2压缩机的功率，效率及其影响因素

　　压缩机是耗功机械，通过活塞在气缸内作往复或旋转运动，使气体体积缩小提高压力，满足生产需要。因此它必须由驱动机械（电动机）不断提供功率才能工作。给压缩机配备驱动机时，其功率大小，除了应满足压缩机工作循环需要的功率（称指示功率）

　　之外，还应顾及功率传递过程的种种损耗。测算压缩机的功率并分析影响功率的因素就是为了给正确选配驱动机提供依据，评价压缩机的工作性能，探讨降低损耗，提高效率的途径。

　　2.1压缩机指示功率的测算

　　压缩机的指示功率是指在压缩机的气缸内，一个实际循环中消耗的功称为指示功，单位时间内所消耗的指示功称为指示功率，多级多气缸容积的压缩机应将每一个气缸容积的指示功率相加，即为压缩机的指示功率。

　　在实际测试中，为了便于计算，可将每个气缸实际做功作一些简化：实际排气过程压力损失分别为一定值，实际循环按照绝热过程进行。

　　2.1.1压缩机各级排气量是指单位时间内，压缩机每级排出的气体，换算到一级吸气口状态（压力，温度，湿度和压缩性系数）时的气体体积值。

　　2.1.2混合气体绝热指数与气体的性质和温度有关，各级气体的绝热指数可由表1取值。

　　2.1.3实际压缩比i是压缩机第i级气缸顾及压力损失的实际排气压力和吸气压力的比值。

　　2.2压缩机效率的测算压缩机理论循环功率（各级指示功率之和）与实际消耗功率的比值称压缩机效率。它是用来衡量压缩机经济性的指标。

　　具体测算时，可采用各级压缩机指示功率之和除以压缩机曲轴端输入功率。

　　3实测举例

　　我市丹徒化肥厂是年产近80kt合成氨的中小型化肥厂，全厂共有8台型号相同的氮氢气压缩机。下面以该厂4#压缩机为例说明压缩机效率测算方法。测试周期连续72小时，生产状况稳定。

　　压缩机型号：L33――17/320铭牌记录：一级吸气量17m 3 /min一级吸入状态0.12MPa七级排出压力32.1MPa压缩机级数7级配套电机型号：JSQ320/12额定功率：320kW额定电压：380V额定电流：590A实测输入功率：324kW测算电机实际效率：93.8% 3.1各级气体成分和绝热指数计算各级气体组成含量取每小时化验平均值（厂方定时化验）。气体组成百分数见表2. 3.2各级压缩比计算实测压缩机各级进，3.3各级排气量测算在测试周期中，生产稳定，各压缩机进口混合半水煤气量，按全系统气体平衡表流量值除以运行台数，三级进口原料气量，七级进口精煤气量，采用同样方法测算。

　　3.4压缩机各级指示功率与效率