2.1生产流程简介

氨的合成反应如下：

N2+3h2=2NHi十Q

上述反应特点是体积缩小、放热、可逆，即便在高压高温<1]00C) 下*黄反应违度仍是十分缓慢。当有触媒时，可加快反应速度；并 由化学平衡转移可知提高産力是有助于氨的合成，故工业上生产合 成氨的方法，有低距法（约15MPaW下）、中压法（约20MPa)和 高压法（70〜lOOMPa））.

综上所述，工业上合成氛生产必须有下列四歩；

第一步是制取含氮和氨的原料气体；

第二步为了获得纯净的氮氢混合气体，必须进行净化化理，la 除去巧和氨W外的各种对氨合成催化剂有毒成分和杂质；

第三歩是压缩氮氧混合气体，使它达到合成氨时所需要的压力； 第四步是在触媒的作用下，进行氨的合成得到合成氨。

合成氨生产工艺流程化图5-1。合成氨生产的原料气，可煤、重油、夭然气中的任何一种为原料制得（其中谋制气主要在煤气炉上燃德制气；重油气化是在气化炉中燃烧；天燃气在裂解炉中得原料气），原料气主要成分为一氧化嵌和氯气，另外还有二氧化 碳、氧气、硫化氯、有机巧（CSt、RSR')等可W镇触媒中毒的有害 物质。可^:^采巧改良A.D.A (或巧胶法）化无机琼（硫化氨），氧化辑脱除育机硫（RSR'、CSe)等并吸附上述脱菊下的无机硫（硫化 氧），一氧化碳中温变换和低温变换成氨气和二氧化族，氨基石酸热无法脱除二氧化碳*甲醛化除去微童的-氧化巧和二氧化碳。合格的原料气经循环机、氢氮压缩机反复压缩至反应所需的压力，最终在合成塔里合成成品氨。成品氨可进一步生产下游产品。

合成氨生产系统的主要设备；煤气炉、气化炉、裂解炉、变换 炉、煤气柜（变换气柜）、脱硫塔、再生塔、脱碳塔（水洗塔）、水 冷器、氢氮压缩机、合成塔、液氨贮罐等。

2.2腐蚀特点及原因分析

合成氨生产过程中的腐蚀产生于原料气及在生产过程中所需的有腐蚀性介质，发生高温气体（例H2、N2;等）、HsS、CO2;、水蒸 气及其水溶液体系等对设备的腐蚀，热钾碱液对设备的腐蚀等。

2.2.1  氢腐蚀

在高温高压下，氢原子扩散进人金属内，与Fe3C作用生成碳氢氧化合物，即：

FesC+2Ht =3Fe+CH,

结果使金属脱碳而使组织疲松，即为氢腐蚀。如果钢内加入Cr、Ti、 Mo、V、W后，能提窝钢对脱碳作用的抵抗力。合成塔由于反应温度高，为200〜300 C，中、高压合成的圧力超过30MPa，就容易发生氯廚浊，所tit要选用抗氯腐蚀的合金钢，主要为铬钼钢和钼钢。如0. 25Mo、0•5Mo、0.5日Cr-Cu 5Mo、lCr-0•5Mo、1. 25Cr-0* 5Mo、 2Cr-0•日Mo、2•己日Cr-lMo、3Cr-0•5Mo、3Cr-lM〇' 0.5Cr、0. 5Mo、6Cr_ 0. 5Mo、lOMoWVNb、lOMoVNbTi 等。

另外，还有转化炉碳钢壳的氢腐蚀，一氧化碳变换炉碳钢部件的氧腐烛，脱碳设备碳钥配管的氢腐蚀，都可用抗氢腐蚀的合金钢来解決。

2.2.2氯腐蚀

氮对钢的侵蚀，主要是在钢表面生成硬脆的渗氮层，如果渗氮 层不够致密，氮原子会随时间的延长而继续向内部扩散，則此渗氮层会遥渐加深、増厚。趣脆的渗氮层容易开裂脱落，导致设备过早 损坏。干燥的分子巧是惰性气体，对钢基本上不产生侵蚀作用，只有原子氮才能豫人钢中形成间隙式固溶体和氮化物。在合成氨生产条件下，温度高于约350C时，贫即开始分解生成活性的氯原子和氮原子：NH, 一3 [H] + [N]

温度越高，分解程度越大，到约800C时将完全分解。分解出来的新 生态氮原子极为活泼*在钢表面的新生态氨原子，除一部分重新结 合成分子氛外，另一部分将渗人钢表面形成含有间隙式固溶体和氯 化物的渗氮层，形成氨腐蚀.一般认为为，低于3500C时可不考虑豫氣 问题；在4()OCia下只产生极轻微的氮化；在400CW上才会产生明显的氯化。当钢中加人强氮化物形成元素，如AU V、Ti、Mo、Cr时*渗入镇表面的氮原子可优化与它们形成稳定氮化物，从而起到 抗氨腐蚀的作用。

2.2.3硫化氢腐蚀

在化肥工业中，经常要遇到硫化氧腐蚀问题，其腐蚀形态可分 为全面廊蚀（均匀腐蚀）、坑烛、氢腐蚀（氯鼓泡、氯诱发阶梯裂纹、 氢脆）及硫化物应力腐蚀。

全面腐蚀

（1）当硫化氢与水共存时，硫化氢就可电离出，使介质呈酸性* 对金厲有腐蚀的作用。如果使整个金属表面均匀地巧小厚度，就是 全面商蚀。其腐蚀形貌为金属表面常有鱗片状硫化物腐浊产物沉积。 例如变換换热器的腐蚀，其腐蚀介质腺H;S外，还有C〇2、化0* 且流速大。碳钢制的变换热交换器，经常发生严重全面巧蚀，既 有管板的严重腐蚀*也有列管的腐蚀穿孔。为控制腐蚀，可以在腐蚀严重的变换热交换器前段，增设预腐蚀器。常选用腐蚀的 lCrl8Ni9Ti，甚至用1日CrMo*其结构形式要求拆卸安装均较容易。 只外在換热器的管内外及壳内采用TH-S47 聚氧胺作固化剂的

氧树脂改性涂料）碳防腐涂料，井经高温交联固化形成化亮、柔 初、坚硬、附着力很强的漆膜，可W有效地防止弱酸性介质的腐蚀和结垢。

（2）坑蚀

硫化氨酸蚀的作用，往往使系統的某些死角产生大量的黑色硫 化亚铁腐蚀产物堆积或者在锈疱黒色锈水的形式存在。如果生产系统内含有氧气，腐蚀产物中会混有黄色的梳横。

（3）氢腐蚀（氢鼓泡、氧诱发阶梯裂纹）

氧鼓泡是指钢铁内部出现平行于轨制方向的氨诱发阶梯裂棘的 破坏形式。这些裂纹连接起来时，又易形成穿过壁厚的裂纹。氨诱 发辟梯裂纹会使有效壁厚减小到使设备、管线处于过载、泄漏或断裂的程度，

(4）硫化物应力腐蚀

硫化物引起的应力腐蚀，造成的破坏在硫比氢腐蚀中是最大的。 应力腐蚀的断裂口比较平整，表面粗糙，晶形发生改变。拉应力的 存在是发生应力腐蚀破裂的必要条件，应力包括材料承受的外应力和内应力，外应力有设备或构件承受的工件应力、安装应力等：内应力主要在焊接和冷加工过程中产生。如果焊接过程中残余应力有及时消除*那么焊缝及影响区成为整个设备、管线或构件对应力腐蚀破裂最敏感的部位，例如，煤气柜、变换气柜的焊缝，脱硫塔的焊缝，这些设备的焊缝。这些设备虽然表面都有防护层保护. 但一旦防腐层出现损坏、脱落，就很容易发生应力腐浊玻裂。但每次大修时，都应着重检查其防护层是否完好。

2.2.4露点腐蚀

合成氨生产票统中，变换气和水煤气及其他气体都含有水蒸气. 在高压力下，这些气体的露点温度都较高。当这些气体温度达到露点或a下时，会产生冷凝，气体中的酸性气体如H;s、00:、Hs〇、 so;、a、so;-等就会溶解在冷键液中，百又在商温下，对碳钢和合金钢会造成严重的露点腐蚀。这种露点腐蚀主要是放氨腐蚀，

2. 2. 5氧去极化腐蚀

以溶解氧作为去极化剂的腐蚀程度。腐蚀反应为：

Fe—冲 ez, +2e (旧极）

2/1、十H;0 +2^-20H (阴极）

Fe:'，FV+ ----- *FeO, Fe,0, * "H;0, Fe;0;

(腐烛产物）

由于水中离子的影响，这些腐蚀产物不能形成保护膜，使碳钢表面易于形成差异充阳电池，造成阳极区孔蚀。

2.2.6  脱硫厂房腐蚀

A.D.A脱硫液中有Na2CO3化碳酸钢渗人不密实的砖或混凝土内，就要发生结晶膨胀腐蚀，结晶后的Na;CO; • lOHsO体积为原来 的2.48倍，这样大体揚膨胀足U使材科开裂.甚至剥落。

普通粘上砖中所含的错酸钩和珪酸钥易被碱液分解，非晶形的二氧化珪和氧化铝也会与碱和金属碳睹盐的溶液发生反应。硫化氨对水泥砂浆和混凝±的作用属于化学溶蚀，其反应式表示为；

Ca(OH)s+ H2---------CaS + 2H；0

硫的胀蚀，对脱琉厂房腐蚀最为严重。硫有结晶形和无定形两种，结晶形硫又可分为斜方硫与单斜硫。

<9日'5〇 > 95. 6 r斜方硫* —S 单斜硫  (/ = 2. 07 (/ = 1. 96

无定形是不稳定的，最终可转化为斜方硫，也就是在相互转化的过 程中，晶形发生变化、体积也发生了变化，水泥砂浆、混凝±在珪 成房固化过程中，总存有许多轴微裂纹，这样的表面若不经过处理， 直接投人使用，那么生产过程中所紙出来的化学介质渗人混凝± 结构，硫横颗粒便会填充这皆细小裂纹中，经过窝低温的转变，晶 形发生变化，产生应力，应力的作用使烦体中的化±砖层层疏化并 剥落。特别是在从烙硫蓋放出琼育的过程中，烙热的硫液^裁机会多，空气中弥散的硫成分也多*这一区域内受破坏的机会大大增加。

2.3合成氨生产系统中的防腐蚀措施

合成氨生产系统中采用的非金属材料，以涂料为主，少量采用FRP及塑料管。脱硫厂房、设备基础方面，衬砌一些耐酸瓷砖，原则上在大范围内要保证防护层的致密性、不透性，同时在小范围内给予重点处理。在衬砌耐酸瓷砖前，可浇上一定厚度的沥青或用铺垫软聚氯乙烯板作过渡层。墙面则可涂刷氯磺化聚乙烯涂料。凡与水煤气、变换气接触的设备、管道（大管径）内壁均可涂刷环氧树 脂类的涂料（6101环氧树脂）。设容、管道外壁可用过氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯一类的涂料。

金属材料，常用的有A3钢、10号钢、18-8不锈钢、HK-40、 16Mn、lOMoYNbTi、lOMoWVNb。与気合成介质接姑的摄备.可促用在220 C IU下，可以不考虑氧腐蚀和氮化问题，可用碳素钢或一发的低合金嵩强度润制造；如在350CIU下使用，可拟不考虑《化采用一般的低合金抗氯钢制造；在3日0 C W上使用时，要考虑抗氨腐蚀和抗氣化的问题，要用髙合金裕锦钢制造。18-8奧体不锈钢是常用的性能优良的抗氧钢和抗氮钢.又具有优良的耐热和工艺性能。 HK-40 (Cr25-Ni20)主要作为炉管材料使用。

脱碳塔和吸收塔的腐蚀是热钾碱溶液对碳钢的腐蚀烛，以及髙浓度CO2的腐蚀。为此添加机缓浊剂 <加人偏饥酸盐或v2q2》只要保持一定是的五价钒，对碳钢有缓蚀作用，故脱碳塔、再生塔筒体均可用碳钢制.