1合成氨的工作原理及過程

　　純凈的并合乎一定比例的氫和氮用化學(xué)的方法合成為氨。其反應(yīng)方程式：N2+3H2=2NH3+熱量由于反應(yīng)過程是可逆的，為使反應(yīng)始終保持向生成氨的方向進(jìn)行，根據(jù)化學(xué)平衡轉(zhuǎn)移定律，就必須給反應(yīng)過程增加壓力，壓力越高，反應(yīng)越完全。但過高的壓力，將使設(shè)備的制造以及操作發(fā)生困難，目前世界上合成氨生產(chǎn)以中壓法為主，即合成壓力為200～300大氣壓范圍，這么高的壓力，就是由工作于流程之中的氮?dú)錃饣旌蠅嚎s機(jī)提供的。

　　在合成氨生產(chǎn)過程中，氣體的流動(dòng)，輸送，凈化，合成都是在壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下得以完成，是合成氨系統(tǒng)的心臟設(shè)備。這里簡(jiǎn)單介紹*常見的以固體為原料的合成氨生產(chǎn)工藝過程。固體原料主要指無煙煤塊，焦炭和碳化煤球等。

　　能源研究與利用2000年第1期一定粒度的無煙煤塊或焦炭等在煤氣發(fā)生爐中，先交替通入空氣和蒸汽，制成半水煤氣，再經(jīng)過冷卻，洗滌，除塵等過程，進(jìn)入氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)，壓縮至一定壓力送脫硫工段，去除氣體中的硫化氫，然后送往變換工段，使水煤氣中的一氧化碳與蒸汽在觸煤的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己蜌?，再?jīng)脫碳工段，除去二氧化碳。脫碳后的氣體返回氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)，壓縮至13MPa左右，送至銅洗工段，洗滌氣體中殘余的一氧化碳和二氧化碳。銅洗后的氣體又返回壓縮機(jī)，壓縮至合成壓力32MPa，送入合成塔，在觸煤作用下，氮?dú)錃夂铣蔀榘?。未合成為氨的氮?dú)錃饨柚h(huán)壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，補(bǔ)償由于合成過程而造成的壓力損失，再進(jìn)入合成塔繼續(xù)進(jìn)行合成。

　　整個(gè)生產(chǎn)合成氨的過程是在氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)作用下經(jīng)造氣，脫硫，壓縮，變換，碳化，銅洗及合成七個(gè)工序完成。

　　2壓縮機(jī)的功率，效率及其影響因素

　　壓縮機(jī)是耗功機(jī)械，通過活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使氣體體積縮小提高壓力，滿足生產(chǎn)需要。因此它必須由驅(qū)動(dòng)機(jī)械（電動(dòng)機(jī)）不斷提供功率才能工作。給壓縮機(jī)配備驅(qū)動(dòng)機(jī)時(shí)，其功率大小，除了應(yīng)滿足壓縮機(jī)工作循環(huán)需要的功率（稱指示功率）

　　之外，還應(yīng)顧及功率傳遞過程的種種損耗。測(cè)算壓縮機(jī)的功率并分析影響功率的因素就是為了給正確選配驅(qū)動(dòng)機(jī)提供依據(jù)，評(píng)價(jià)壓縮機(jī)的工作性能，探討降低損耗，提高效率的途徑。

　　2.1壓縮機(jī)指示功率的測(cè)算

　　壓縮機(jī)的指示功率是指在壓縮機(jī)的氣缸內(nèi)，一個(gè)實(shí)際循環(huán)中消耗的功稱為指示功，單位時(shí)間內(nèi)所消耗的指示功稱為指示功率，多級(jí)多氣缸容積的壓縮機(jī)應(yīng)將每一個(gè)氣缸容積的指示功率相加，即為壓縮機(jī)的指示功率。

　　在實(shí)際測(cè)試中，為了便于計(jì)算，可將每個(gè)氣缸實(shí)際做功作一些簡(jiǎn)化：實(shí)際排氣過程壓力損失分別為一定值，實(shí)際循環(huán)按照絕熱過程進(jìn)行。

　　2.1.1壓縮機(jī)各級(jí)排氣量是指單位時(shí)間內(nèi)，壓縮機(jī)每級(jí)排出的氣體，換算到一級(jí)吸氣口狀態(tài)（壓力，溫度，濕度和壓縮性系數(shù)）時(shí)的氣體體積值。

　　2.1.2混合氣體絕熱指數(shù)與氣體的性質(zhì)和溫度有關(guān)，各級(jí)氣體的絕熱指數(shù)可由表1取值。

　　2.1.3實(shí)際壓縮比i是壓縮機(jī)第i級(jí)氣缸顧及壓力損失的實(shí)際排氣壓力和吸氣壓力的比值。

　　2.2壓縮機(jī)效率的測(cè)算壓縮機(jī)理論循環(huán)功率（各級(jí)指示功率之和）與實(shí)際消耗功率的比值稱壓縮機(jī)效率。它是用來衡量壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。

　　具體測(cè)算時(shí)，可采用各級(jí)壓縮機(jī)指示功率之和除以壓縮機(jī)曲軸端輸入功率。

　　3實(shí)測(cè)舉例

　　我市丹徒化肥廠是年產(chǎn)近80kt合成氨的中小型化肥廠，全廠共有8臺(tái)型號(hào)相同的氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)。下面以該廠4#壓縮機(jī)為例說明壓縮機(jī)效率測(cè)算方法。測(cè)試周期連續(xù)72小時(shí)，生產(chǎn)狀況穩(wěn)定。

　　壓縮機(jī)型號(hào)：L33DD17/320銘牌記錄：一級(jí)吸氣量17m 3 /min一級(jí)吸入狀態(tài)0.12MPa七級(jí)排出壓力32.1MPa壓縮機(jī)級(jí)數(shù)7級(jí)配套電機(jī)型號(hào)：JSQ320/12額定功率：320kW額定電壓：380V額定電流：590A實(shí)測(cè)輸入功率：324kW測(cè)算電機(jī)實(shí)際效率：93.8% 3.1各級(jí)氣體成分和絕熱指數(shù)計(jì)算各級(jí)氣體組成含量取每小時(shí)化驗(yàn)平均值（廠方定時(shí)化驗(yàn)）。氣體組成百分?jǐn)?shù)見表2. 3.2各級(jí)壓縮比計(jì)算實(shí)測(cè)壓縮機(jī)各級(jí)進(jìn)，3.3各級(jí)排氣量測(cè)算在測(cè)試周期中，生產(chǎn)穩(wěn)定，各壓縮機(jī)進(jìn)口混合半水煤氣量，按全系統(tǒng)氣體平衡表流量值除以運(yùn)行臺(tái)數(shù)，三級(jí)進(jìn)口原料氣量，七級(jí)進(jìn)口精煤氣量，采用同樣方法測(cè)算。

　　3.4壓縮機(jī)各級(jí)指示功率與效率