合成氨工艺需要高压的真正原因——成本核算

合成氨工艺需要高压的真正原因——成本核算

合成氨工艺需要高压的真正原因——成本核算 篇1

合成氨工艺需要高压的真正原因——成本核算

绍兴一中分校吴文中

【传统观点】

1．为了提高氨气和氢气的转化率 2．为了提高氮气和氢气的反应速率

3．由于经济方法的原因，工艺上不能是太高的压强 【质疑】

1．工业上，并不一定需要每次达到平衡以后再进行循环

2．工业上，更注重的是反应的速率，只要转得快，效率就高，而不是仅仅转化率高，效率就高。

3．压强的增大（氮气和氢气浓度的提高）对加大反应速率影响远远不如温度和压强的影响，因此没有必要为了提高反应速率而加大压强。

4．压强的增大，提高了对设备要求，设备必须能承受高压，各种仪器仪表也必须承受高压，运行成本很大，从这个角度上讲，没有必要高压。

5．压强大，则必须要有强大的“动力”，压缩机需要的能源很大，成本很高，得不偿失。

但是，工艺上偏偏要200个大气压以上，为什么？ 【我的观点】

1．为了更好地及时地移走氨气：高压条件下，更容易液化，可以做到氨气能在常温下甚至更高的温度下液化——需要高压

2．液态氨，可以方便地移走氨气，便于及时循环反应，最终提高转化率——需要高压 3．显然，研究合成氨最先考虑的是成本，成本的核算才是合成氨条件的核心，成本的高低的因素很多

（1）产量的高低：速率，但合成氨速率大小首先在于催化剂，寻找合适的催化剂是工艺的重中之重，合成的温度也必须服从催化剂，压强的高低无关紧要——无需高压

（2）设备成本，若能常压进行，一定不会使用高压或低压，高压和低压对设备要求都很高，成本大——需要常压。

（3）气体循环成本——无需高压

（4）产品运输、贮存成本——需要高压

（5）人工及消耗能源成本——无需高压

（6）其他。

下图表明，300个大气压时，运行比较低，300个大气压以上时，成本变化不大，冷凝分为一级和二级。合成氨生产条件的确定一定不是教科书所说的那些原因。

有关资料

气氨液化的温度是随压力的变化而变化的压力为2.96 温度为-10度 压力为4.38 温度为0度

压力为6.27 温度为10度

压力为8.74 温度为20度

为11.89 温度为30度

压力为13.76 温度为35度

压力为15.85 温度为40度

压力为18.166 温度为45度 注：压力为1的意思是约为10个大气压。