-合成氨原料气的制备方法
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程1. 空气分离：首先，空气中的氮气和氧气需要被分离。
这可以通过空气压缩和冷却，然后用分子筛或液化分离技术将氮气和氧气分离出来。
2. 氮气制备：通过空气分离得到的氮气需要被进一步提纯。
这可以通过低温分馏或其他技术将氮气提纯到适当的纯度。
3. 氢气制备：氢气可以通过天然气蒸汽重整反应或者电解水得到。
4. 催化剂制备：制备出合成氨反应所需的催化剂，通常是以铁为主要成分的铁钼镍催化剂。
5. 合成氨反应：将氮气和氢气在高压高温的条件下通过催化剂进行反应，生成合成氨。
6. 分离纯化：将合成氨经过冷却和减压，然后通过吸收剂、冷却和压缩等工艺步骤来分离纯化合成氨。
7. 储存和运输：将合成氨储存于合适的储罐中，并通过管道或其他运输方式将其运输到需要的地点。
以上就是合成氨的工艺流程，通过这个工艺流程可以高效地制备出高纯度的合成氨，供给各种化工生产需要。
合成氨的工艺流程是一个复杂而精细的过程，其中的每一步都需要严格控制，以确保产出的合成氨的纯度和质量能够满足工业需求。
在合成氨的工艺中，采用了一系列先进的化工技术和设备，以下将进一步细说合成氨的工艺流程过程。
8. 催化剂再生：在合成氨反应中使用的催化剂需要不断地被再生。
随着反应进行，催化剂表面会积聚一定量的杂质物质，从而影响催化剂的活性和选择性。
因此，通过热气流或蒸汽来清洁催化剂表面，以恢复催化剂的活性和选择性。
9. 热力学控制：合成氨的反应是放热反应，因此需保持适宜的温度。
以确保反应不至于过热，影响产品的选择性及催化剂的稳定性。
使用适当的冷却系统来维持反应温度，是非常关键的。
10. 蒸汽重整制氢：氢气是合成氨反应的一种重要原料。
而氢气通常是通过天然气蒸汽重整反应得到的。
在这个过程中，通过加热天然气并与水蒸气反应，生成氢气和二氧化碳。
11. 压缩系统：由于合成氨反应需要高压，所以需要使用高效的压缩系统，来将氮气和氢气压缩至合适的反应压力。
一般情况下，合成氨反应的压力约为100至200大气压。
合成氨的工艺流程
工艺流程 1.合成氨的工艺流程(1)原料气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。
(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。
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+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ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变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
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。
合成氨原料气的制备方法
合成氨原料气的制备方法合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于合成尿素、硫酸铵、硝酸铵等农业肥料的生产中，同时也是用于生产合成纤维、合成塑料、合成染料等化工产品的重要原料。
合成氨的制备方法主要有两种，分别是哈伯－玻苏曼法和氮氢氧化物还原法。
1.哈伯－玻苏曼法哈伯－玻苏曼法是最常用的工业合成氨的方法，其主要反应是氮气和氢气在高温高压条件下通过催化剂合成氨。
具体步骤如下：(1)空气的预处理：将气源空气经过压缩、过滤、去除水分和二氧化碳等处理后，进入空气分离机，将氮气与氧气分离。
(2)硝氧化：对分离出来的氮气进行硝化反应，将氮气转化为二氧化氮。
通过将氮气与氧气在高温高压条件下经过氧化催化剂的催化作用，生成二氧化氮。
(3)合成氨反应：将已经生成的二氧化氮与氢气混合，并通过冷凝和压缩等操作，将混合气体送入空气反应器中。
在高温高压条件下，通过铁-铁-铁铬催化剂的作用，二氧化氮与氢气发生反应，生成氨气。
2.氮氢氧化物还原法氮氢氧化物还原法是一种相对新的合成氨方法，其原理是将氮气和氢气通过一系列反应和催化作用转化为合成氨。
(1)氮气的预处理：与哈伯－玻苏曼法相似，将气源空气经过处理，将氮气与氧气分离。
(2)硝化反应：将分离出来的氮气与氧气在高温高压条件下经过氧化催化剂的催化作用，生成二氧化氮。
(3)氮氧化物的催化还原：将二氧化氮经过一系列反应步骤，包括氧化、还原和催化等多个阶段的循环反应。
氧化阶段是将二氧化氮与空气中的氧气经过催化剂的作用，部分转化为三氧化二氮。
还原阶段是将三氧化二氮与氢气在高温高压条件下反应，生成亚氮化合物。
催化阶段则是将亚氮化合物经过合适的催化剂作用，转化为氨气。
这两种方法中，哈伯－玻苏曼法是目前工业上最常用的方法，其具有规模大、成本低的优势。
氮氢氧化物还原法则相对较新，其具有可持续发展的潜力，在节能减排、降低工艺复杂度等方面具有一定优势。
随着科技的不断进步，相信合成氨制备方法将会得到更多的改进和创新。
合成氨工艺原理
合成氨工艺原理合成氨不论采用什么原料和生产方法,大体上包括三个工艺过程:（1)原料气的制造；（2）原料气的净化（包括脱硫、变换脱除CO，碳化、脱碳脱除CO2,精炼脱除微量的CO、CO2、H2S、O2等)；(3)氨的合成和为了满足气体净化及合成各工序工艺条件提供能量补偿的压缩工序.生产出氨以后再根据需要加工成碳铵、尿素、硝铵等.其详细原理如下(以煤为原料）：一、造气工段合成氨生产所用的半水煤气,要求气体中(CO+H2）与N2的比例为3:1左右.因此生产上采用间歇地送入空气和蒸汽进行气化，将所得的水煤气配入部分吹风气制成半水煤气.即以石灰碳化煤球、无烟块煤为原料,在高温下交替与空气和过热蒸汽进行气化反应（C+O点燃CO2+Q 、2C+O点燃2CO+Q 、2CO+ O点燃2CO2+ Q2H2O（气)+C△CO+2H2-Q制得半水煤气,半水煤气经过除尘,余热回收,水洗降温制得合格的半水煤气，供后工段使用.二、脱硫工段从造气工段的半水煤气中，除氢气和氮气外，还含有27％左右CO、9％左右的CO2以及少量的硫化物,这些硫化物对合成氨生产是有害的.它会腐蚀设备、管道，会引起催化剂中毒,会损坏铜液成份。
因此，必须除去少量硫化物，其原理:用稀氨水（10—15tt）与硫化氢反应（NH3+H2S=NH4HS）将H2S脱除至0。
07g/m3(标）以下,使半水煤气净化，以满足合成氨生产工艺要求。
三、变换工段将脱S后的半水煤气（含CO25％—28%)由压缩工段加压后经增温、加热，在一定的温度和压力下，在变换炉内借助催化剂的催化作用，使半水煤气中CO与H 2O(气）进行化学反应，转变为CO2和H2（CO+H2O（气)催化剂高温CO2+H2+Q），制得合格的变换气，以满足后工段的工艺要求。
其次，系统中设有饱和热水塔、甲交、一水加、二水加、冷却塔等换热设备,以便合理利用反应热和充分回收余热，降低能耗，同时降低变换气温度。
四、碳化与脱碳工段1、碳化将变换气中26％左右的CO2用浓氨水与其反应（CO2+ H2O+ NH3=NH4HCO3）生成碳酸氢铵副产品，同时制得合格的原料气.2、脱碳工段用MEDA脱碳溶液将变换气中26％左右的CO2除去，制成合格的原料气，供后工段使用。
合成氨工艺
合成氨工艺————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：合成氨工艺流程(1)原料气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。
(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。
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+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ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变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
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。
工业制氨气的方法
工业制氨气的方法
工业合成氨生产工艺基本过程如下：
1.造气
合成氨原料气中的氮气一般来自空气，氢气则需要制备。
制氢的原料有天然气、石脑油、重质油、煤等。
2.脱硫
制氢的原料中，一般含有少量的硫化氢或硫化物，它们会进入原料气中，这些含硫物质，极易使后续阶段使用的催化剂中毒，必须首先将其除去，这个过程称为脱硫。
脱硫主要有物理吸收（用甲醇、聚乙二醇二甲醚作吸收剂）和化学吸收两种，后者常用的有氨水催化法和改良蒽醌二磺酸法等。
3.变换
经脱硫后的原料气中，除氢气外，还含有一定量的一氧化碳。
为提高氢气产量，利用水蒸气和一氧化碳反应，使之转化成氢气，该过程称为变换。
4.精炼
经过上述几个过程得到的氮、氢原料气中还含有少量的一氧化碳和二氧化碳，而合成反应使用的催化剂要求碳的氧化物总量不能大于10ppm，必须进一步脱去;少量水分对催化剂的活性等也有影响，同样要除去。
除去这些微量有害物质的过程，称为精炼。
合成
经过上述处理并经过多级压缩后达到指定高压（一般为32MPa）的氮、氢混合气，送到合成塔中在一定温度（～500℃）范围内，经催化剂（Fe2O3为主体）作用，进行合成反应。
合成氨技术的原理和应用
合成氨技术的原理和应用1. 原理合成氨是一种重要的工业原料，广泛用于农业、化工和能源等领域。
合成氨技术主要通过合成气的反应来制备氨气。
合成气是指由氢气和一氧化碳组成的气体混合物，一般通过以下两种方法得到：1.通过煤炭气化产生合成气。
煤炭气化是将煤炭在高温和高压的条件下与氧气或二氧化碳反应，生成合成气。
2.通过天然气重整产生合成气。
天然气重整是将天然气与水蒸气反应，在催化剂的作用下生成合成气。
合成氨的主要反应是哈柏－卡什反应（Haber-Bosch reaction），反应方程式如下：N2 + 3H2 -> 2NH3该反应发生在高温（400-500摄氏度）和高压（200-350兆帕）的条件下，需要催化剂的存在。
2. 应用合成氨具有广泛的应用领域，以下是一些常见的应用：2.1 农业合成氨被广泛用作农业肥料中的主要原料，用来满足植物对氮素的需求。
合成氨可以作为氨基酸和蛋白质的合成原料，促进作物的生长和发育。
此外，合成氨还可以用于改良土壤质量，提高土地的肥力和农作物的产量。
2.2 化工合成氨被广泛用于化工工业中的生产过程中。
它可以用作制造尿素、硝酸和其他化学品的原料。
合成氨也可以用于制造合成树脂、炸药和染料等化学产品。
2.3 能源合成氨可以用作燃料的替代品，用于替代传统的化石燃料。
合成氨的燃烧产生的废气较少，燃烧效率高，对环境污染较小。
因此，合成氨可以作为清洁能源的一种选择。
2.4 其他应用除了上述应用领域，合成氨还有一些其他的应用。
例如，合成氨可以用作金属表面处理的溶剂，用于清洗、除锈和防腐。
合成氨也可以用作氮化硼和氮化铝等特殊材料的制备。
3. 总结合成氨技术的原理是通过合成气的反应制备氨气，主要反应是哈柏－卡什反应。
合成氨广泛应用于农业、化工和能源等领域，用于制备肥料、化学品以及作为清洁能源的替代品。
此外，合成氨还有一些其他的应用，例如金属表面处理和特殊材料制备等。
通过合成氨技术，我们能满足不同领域对氨气的需求，推动农业发展、化工工业的进步以及环境污染的减少。
合成氨原料气的精制陈诚
常规甲烷化工艺具有如下特点： 原料气中CO+CO2含量较低，一般不超过0.7%；
反应放热量少，热点温度不超过350℃ ；
反应空速为3000-6000h-1； 反应器为单绝热床； 催化剂为镍系，采用浸渍法或共沉淀法制备； 产品气中CO+CO2含量＜2ppm。
二.催化剂主要活性组分
二.工艺流程
变换气经压缩机压缩，用水（或热钾碱溶液等）除去其中大部分CO2 后，再由压缩机加压到12～13MPa送至铜氨液洗涤系统。 气体自铜 氨液洗涤塔（简称铜洗塔）的底部进入，自下而上与塔顶喷淋下来的 铜氨液逆流接触，气体中CO、CO2、H2O和O2等即为铜氨液吸收。 如果洗涤后气体中CO＋CO2〈10ml/m3，即可加压后送往氨合成系 统。倘若出铜洗塔气体中的CO2含量较高时，还要经过碱洗塔用氨水 或碱液吸收CO2后，才能达到净化要求。 吸收气体中CO等杂质后 的铜氨液，自铜液塔底部经减压至0.15MPa自动流到铜氨液再生系统 的回流塔3的顶部，与再生器4逸出的气体相遇，捕集其中氨及部分 CO2后，由回流塔底部流至还原器7中。还原器的上下两段均上设有 蒸汽加热管，底部有空气加入管 ，中部有旁通管线（即副线）。铜 氨液首先经过下加热器6加热，随即向上流，经还原器内几层有孔折 板后进入上加热器5。在必要时，可开用旁通管，使部分铜氨液不经 下加热器而直接进入上加热器。铜氨液经还原
金属的甲烷化活性顺序： Ru＞Ir＞Rh＞Ni＞Co＞Os＞Pt＞Fe＞Mo＞Pd＞Ag
从原料来源、成本和活性进行综合分析，认为Ni是最适 宜的甲烷化催化剂；
优点 缺点
镍系催化剂
钴系催化剂 钼系催化剂 铁系催化剂
活性高、选择性好
化工工艺学第1章合成氨 0304 001 合成氨原料气的制备
(2) Z(CH2)+H2O(g) Z+CO
CH4 + H2O(g) ＝ CO + 3H2 (4) H2O(g)+Z (5) CO+ZO Z─镍催化剂表面的活性中心 ZCH2、ZCO、ZO─化学吸附态的CH2、CO、O。 其它 Z(O)+H2 CO2+Z
a─(4)的化学平衡常数
CO + H2O(g) ＝ CO2 + H2
由上述计算可知， yCH4=f(T,P,m),当固定3个影 响因素之2时，可考察某因素 对指标的影响。根据上述计 算给出定量结果见图
图 1.3
结论：甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行为宜。
2. 动力学 甲烷蒸汽转化反应是气-固相催化反应，包括
①外扩散 ②内扩散 ③表面吸附和化学反应
其中最慢的一步称为反应的控制步骤，总反应速度等于 最慢步骤的速度，称之为外扩散控制、内扩散和控制和表 面反应控制( 动力学控制)。
r dc D S (Cb C s ) K G (Cb C s ) dt V
一定条件下γ、Re和PrD为一定数，kG随G的增大而增加。
D─Fick 扩散系数 δ─扩散层厚度
S、V ─单位时间内气体扩散通过的截面积与体积
Cb、Cs─气体在体相与表面的浓度 kG ─ 外扩散传质系数
外扩散速度的大小由传质系数决定，可用大量实验数据 总结出的经验公式描述：
化工工艺学 Chemical engineering technics
第二节 原料气的制取 Production of synthetic gases
合成氨的生产需要高纯氢气和氮气。氢气的主要来源有：含 有碳、氢或碳氢化合物(简称烃)的物质：按物质存在的形态分 为三类： 1.固体原料 无烟煤、褐煤、焦炭等。 2.气体原料 天然气、油田气、焦炉气、炼厂气、电解食盐副产 氢气等。
合成氨原理
合成氨原理合成氨是一种重要的化学原料，广泛用于生产化肥等工业过程。
其原理是通过哈柏过程或奥斯特华尔德过程来实现。
哈柏过程（哈柏氨合成法）是最常用的合成氨工业方法之一。
该过程将氮气和氢气在高温高压条件下通过一个铁催化剂进行催化反应。
具体步骤如下：1. 氮气的制备：氮气在空气中占绝大部分，可以通过空分设备将空气中的氧气和其他杂质分离出来，得到纯净的氮气。
2. 氢气的制备：氢气可以通过蒸汽重整、部分氧化、水电解等方法来制备。
3. 氮气和氢气混合：经过精确的配比，将纯净的氮气和氢气按一定比例混合。
4. 催化反应器：将混合气送入一个催化反应器中，其中催化剂通常采用铁（Fe）。
5. 反应条件：反应需要在高温（约400-500摄氏度）和高压（约100-250atm）的条件下进行。
6. 催化反应：在催化剂的作用下，氮气和氢气发生氮氢化反应，生成氨气。
7. 分离氨气：将反应产物经过冷却处理，得到氨气。
奥斯特华尔德过程（奥斯特华尔德氨合成法）是另一种常用的合成氨方法。
该过程在低温低压条件下进行，适用于小规模的合成氨生产。
具体步骤如下：1. 原料气体准备：氮气和氢气经过压缩、净化等处理，得到纯净的原料气体。
2. 催化剂床层：将催化剂（通常为铁-铝合金）放置在反应器中形成床层。
3. 缓冲层：在催化剂床层上方加入缓冲床层，用于分离反应床和冷凝器。
4. 过热器：将原料气体加热至适宜的反应温度（通常为400-550摄氏度）。
5. 反应器：通过加热后的原料气体对催化剂进行反应，生成氨气。
6. 冷凝器：将反应产生的氨气进行冷却，使其凝结为液体。
7. 分离氨液：将凝结的氨液体与剩余的气体进行分离，得到纯净的合成氨。
这些合成氨的过程可用于工业生产中，以满足各种应用的需求。
合成氨生产的三个过程
合成氨生产是一个复杂的过程，包括三个主要阶段：原料气制备、净化、氨的合成。
以下是每个阶段的详细描述：一、原料气制备合成氨生产的第一步是制备原料气，即氮气和氢气的混合气体。
这个过程通常使用天然气或煤作为原料。
天然气蒸汽转化法：天然气的主要成分是甲烷，通过蒸汽转化反应，甲烷与水蒸气在催化剂的作用下反应生成一氧化碳和氢气。
然后，一氧化碳通过变换反应转化为二氧化碳，氢气则被回收利用。
煤为原料：以煤为原料时，首先通过气化炉将煤转化为煤气，煤气中含有大量的氢气和一氧化碳。
然后，一氧化碳通过变换反应转化为二氧化碳，氢气则被回收利用。
二、净化在合成氨生产中，原料气需要经过净化处理，以除去其中的杂质。
脱硫：硫化物是原料气中的主要杂质之一，必须将其除去。
通常使用催化剂或化学吸收剂将硫化物转化为硫化氢，然后通过酸碱洗涤法将其除去。
脱碳：一氧化碳是原料气中的另一种杂质，它会对氨的合成反应产生不利影响。
通过使用催化剂或化学吸收剂将一氧化碳转化为二氧化碳，然后通过碱洗法将其除去。
氢气提纯：经过脱硫和脱碳处理后，原料气中的氢气纯度仍然不够高。
因此，需要进行氢气提纯，通常使用变压吸附或低温分离等方法将氢气纯度提高到99%以上。
三、氨的合成经过净化的原料气进入氨的合成阶段。
合成反应：在高温高压下，氮气和氢气在催化剂的作用下反应生成氨气和水蒸气。
这个反应是放热反应，需要控制温度和压力以确保反应的顺利进行。
气体分离：合成反应完成后，气体混合物需要进行分离。
通常使用冷凝法将水蒸气冷凝成液体水，然后通过蒸馏法将氨气从气体中分离出来。
氨的精制：经过气体分离后得到的氨气可能含有其他杂质，如硫化氢、二氧化碳等。
因此，需要进行氨的精制，通常使用化学吸收法或物理吸附法将杂质除去，以提高氨的纯度。
产品储存和运输：经过精制后的氨可以储存在专门的储罐中，也可以通过管道输送到下游用户。
在储存和运输过程中，需要注意安全措施，防止泄漏和事故发生。
总之，合成氨生产是一个复杂的过程，包括原料气制备、净化和氨的合成三个主要阶段。
简述合成氨的主要生产步骤
合成氨的主要生产步骤合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于肥料、塑料、药品等行业。
合成氨的主要生产步骤包括天然气净化、蒸汽重整、合成气制备、合成氨催化反应和分离纯化等环节。
本文将对这些步骤进行详细介绍。
1. 天然气净化合成氨的原料之一是天然气，其中含有杂质如硫化物、二氧化碳等，需要通过净化工艺去除。
天然气净化的主要步骤包括除硫、脱水和除碳。
1.1 除硫天然气中的硫化物会对催化剂产生毒害作用，因此需要将其去除。
常用的方法是利用吸收剂吸收硫化物，并通过再生使其重新可用。
1.2 脱水天然气中的水分会影响后续反应过程，因此需要进行脱水处理。
常用的方法是通过冷却和吸附剂吸附去除水分。
1.3 除碳天然气中的二氧化碳会影响合成气的质量，因此需要进行除碳处理。
常用的方法是利用碱液吸收二氧化碳，再通过热解使其重新可用。
2. 蒸汽重整蒸汽重整是将天然气中的甲烷转化为合成气的重要步骤。
该过程主要包括甲烷蒸汽重整和水蒸气变换反应两个步骤。
2.1 甲烷蒸汽重整甲烷蒸汽重整是将天然气中的甲烷与水蒸气在催化剂的作用下进行反应，生成一氧化碳和氢气。
常用的催化剂有镍基催化剂和铬基催化剂。
2.2 水蒸气变换反应水蒸气变换反应是将一氧化碳与水蒸气在催化剂的作用下进行反应，生成二氧化碳和合成氢。
常用的催化剂有铁铬催化剂和铁锆催化剂。
3. 合成气制备合成气制备是将蒸汽重整产生的合成气进行纯化和调节，以满足后续合成氨反应的要求。
合成气主要由一氧化碳、二氧化碳和氢气组成，其中一氧化碳和氢气的比例需要调节。
4. 合成氨催化反应合成氨催化反应是将合成气在合成氨催化剂的作用下进行反应，生成合成氨。
该反应通常在高压和高温条件下进行，常见的催化剂有铁基催化剂和铑基催化剂。
5. 分离纯化合成氨催化反应产生的合成氨还需经过分离纯化步骤，以获得高纯度的合成氨。
常用的分离纯化方法包括压缩、冷凝、吸附和蒸馏等。
5.1 压缩将产生的合成氨进行压缩，以提高其密度和浓度。
合成氨各工序工艺详细流程
合成氨各工序工艺详细流程
一、蒸汽炒烧式合成氨工艺
1、反应原料预处理及收集：以天然气为反应原料进行洁净预处理，将其中的硫氢离子捕集处理；
2、冷凝：利用空冷凝器将原料液冷凝后进入反应釜；
3、蒸汽炒烧：将原料液放入釜中增温，增温到某个温度时，将蒸汽灌进反应釜并炒烧反应；
4、气-液回收：将反应釜中产生的氰气和氨气经过冷凝式压缩凝结回收；
5、洗涤液回收：将氰气和氨氧化后产生的洗涤液回收处理；
7、回收固体：将反应釜中凝聚的氯化磷等固体物质回收并进行进一步处理；
二、NH3-NH3-N2反应式氨的制备
1、原料准备：准备碘化氨、碳氢气、氮气等原料进行反应；
2、液-液混合：将碳氢气、碳氢气、氮气和碘化氨通过特定设备混合液化；
3、反应：将液态原料放入反应器中，加热反应工艺，由气相催化剂催化反应，化学反应过程中产生的氨收集回收；
4、冷凝：将反应后的气体回收到冷凝器中，通过冷凝介质冷凝凝结；
5、收集：将氨从冷凝罐中收集。
合成氨的制备
合成氨的制备合成氨（Ammonia）是一种重要的化工原料，广泛应用于肥料、塑料、石油化工等领域。
它是含有一个氮原子和三个氢原子的无机化合物，分子式为NH3。
在实验室中，合成氨通常使用哈伯-博斯曼过程（Haber-Bosch process）制备。
哈伯-博斯曼过程是由德国化学家弗里德里希·哈伯和卡尔·博斯曼于20世纪初发现和改进的。
这是一种在高温高压条件下将氮气和氢气进行反应生成氨气的过程。
该过程需要一个催化剂，通常是铁或铑催化剂。
这种催化剂可以加速氮分子和氢分子之间的反应速率。
合成氨的制备包括三个主要步骤：氮气的制备、氢气的制备和氮气与氢气的反应。
首先，氮气通常是从空气中分离出来的。
空气中含有约78%的氮气，20%的氧气以及少量的水蒸气和其他气体。
氮气可以通过空分过程或吸附过程来分离。
空分过程通过膜分离、吸附、凝固和压缩等步骤将氮气和氧气分离开来。
在吸附过程中，氮气可以在分子筛或活性炭等吸附剂上被吸附，而氧气则通过。
通过这些步骤，可以得到高纯度的氮气供给合成氨的生产过程使用。
其次，氢气的制备也是合成氨制备过程中的关键步骤。
氢气通常是通过水蒸气重整（Steam Reforming）或部分氧化（Partial Oxidation）反应制备的。
水蒸气重整是将天然气、液化石油气等烃类燃料和水蒸气反应，生成氢气和一氧化碳。
在部分氧化反应中，燃料和氧气在催化剂的作用下反应，生成氢气和一氧化碳。
这些方法可以获得高纯度的氢气用于合成氨的制备。
最后，氮气和氢气按照一定的比例在催化剂的存在下进行反应生成氨气。
一般情况下，反应的温度在400-500摄氏度之间，压力在150-200大气压之间。
与哈伯-博斯曼过程一样，该反应通常采用铁或铑催化剂。
反应可以通过循环往复的方式进行，保持反应的平衡。
需要注意的是，合成氨的过程需要耗费大量的能量，因此能源的消耗占据了生产成本的一大部分。
同时，该过程中会产生一些副产品，如一氧化碳和二氧化碳等。
合成氨工艺流程简述
合成氨工艺流程简述合成氨是一种重要的工业原料，广泛应用于化肥、制药和塑料等领域。
下面将简述合成氨的工艺流程。
合成氨的工艺流程主要包括空气分离、合成气制备、氨合成和氨分离四个步骤。
首先是空气分离。
空气中主要是78%的氮气和21%的氧气，其余是稀有气体和水蒸气。
为了获得高纯度的氢气和氮气，需要进行空气分离。
常用的方法是利用分子筛吸附剂将水蒸气去除后，通过等温膜分离或低温分馏将氧气和氮气分离。
接下来是合成气制备。
合成气主要是一氧化碳和氢气的混合气体。
合成气可以由多种原料制备，常用的方法是通过燃烧天然气或煤气产生一氧化碳和二氧化碳，然后通过水蒸气重整反应将一氧化碳转化为二氧化碳和氢气，再通过变换反应将二氧化碳还原为一氧化碳和氢气。
另外，也可以利用生物质或石油等原料通过气化反应产生合成气。
然后是氨合成。
氨合成是将合成气经过一系列催化反应转化为氨气的过程。
通常采用的是哈-布斯法，即在一定的温度和压力下，将合成气经过催化剂床层，催化剂通常是铁或铑以及促进剂，使一氧化碳和氢气发生反应生成氨气。
该反应是一个放热反应，需要控制温度和压力使反应达到最佳状态。
最后是氨分离。
氨合成反应产生的氨气通常含有一定的氮气和水蒸气等杂质，需要经过分离和净化处理。
常用的方法是通过冷凝和吸附等手段将气相中的水蒸气和杂质去除，得到高纯度的氨气。
以上是合成氨的工艺流程简述。
合成氨工艺需要密切控制各个步骤的条件，如温度、压力和催化剂等，以提高氨气的产率和纯度。
合成氨工艺的发展不仅推动了化肥领域的进步，也对其他相关行业的发展产生了积极的推动作用。
合成氨的生产过程的三个主要步骤
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化工和医药等领域。
合成氨的生产过程是一个复杂而精密的工艺流程，包括多个主要步骤。
本文将从以下三个主要步骤来详细介绍合成氨的生产过程。
一、氮气和氢气的准备合成氨的生产过程首先需要准备氮气和氢气。
氮气通常从空气中通过分离提炼获得，而氢气则是通过蒸汽重整、水煤气变换或其他方法制备。
这两种气体的准备需要高纯度和高效率，以确保生产后的合成氨质量。
1. 氮气的提炼氮气的提炼通常采用分子筛吸附法或低温分馏法。
在分子筛吸附法中，空气首先经过过滤和去除杂质的处理，然后通过分子筛吸附剂进行分离，从而获得高纯度的氮气。
而低温分馏法则是利用空气中的氮气和氧气的沸点差异，通过低温冷却凝结氮气，然后采用分馏的方法将氮气和氧气分离。
2. 氢气的制备氢气的制备方法多种多样，常见的包括蒸汽重整法和水煤气变换法。
在蒸汽重整法中，石油制品或天然气经过蒸馏和蒸汽重整反应产生氢气；而水煤气变换法则是通过水蒸气与煤气或重油反应得到氢气。
无论是哪种方法，制备氢气都需要高效能的反应装置和精密的控制系统，以确保生产出高纯度的氢气。
二、氮氢混合气的合成当氮气和氢气准备好后，接下来的主要步骤是将两者合成为氨气。
这一步骤通常采用哈布法，通过高温高压下的催化反应将氮气和氢气合成氨气。
1. 反应装置哈布法的反应装置是合成氨过程中最关键的部分。
通常采用的是固定床反应器，反应器内填充有合成氨的催化剂，然后将预热的氮氢混合气以一定的流量输送到反应器中。
反应器的设计和运行需要考虑到高温高压下的工艺安全和高效能的问题，同时还要考虑催化剂的运转和再生等技术性问题。
2. 反应条件在哈布法的反应条件中，温度和压力是两个至关重要的因素。
一般情况下，合成氨的反应温度在350-550℃之间，压力在100-300大气压之间。
还需要考虑反应速率与选择性、热力学与动力学等因素，以保证合成氨的产率和质量。
三、氨气的精馏和提纯合成氨的最后一个主要步骤是氨气的精馏和提纯。
合成氨原料气的精制
一 、 甲烷化法流程
甲烷化的流程主要有两种类型，即外加热与自热型。
一般流程如下：先用甲烷化反应后出口气体来换热使进 口温度上升，余下的温差再用一氧化碳变换工序来的热气体 或电加热器加热到催化反应所需要的入口气体温度。
脱碳气 脱碳气气水分离器
甲烷化换热器
来自变换气
脱碳气加热器
甲烷化气 甲烷化气水分离器
2、认真操作，做到勤观察、勤调节、优化运行，监控入 口净化气中（CO+ CO2)％的变化情况及脱碳岗位是否有带液 情况，保证甲烷化炉气中（CO+ CO2)％≤10PPm。
3、严密监控系统阻力变化情况。 4、仔细检查合成气分离器的排放情况。
由金属壳体或钢架各种配件组合的炉体结构，要求能承受相当 高的温度、各种介质的腐蚀以及承受一定的压力和荷载，由于气 体中氢分压较大，且气温较高，使氢腐蚀较严重，因此甲烷化炉 采用低合金钢制作。炉内催化剂一般不分层，也可分两层装填。 催化剂层的最低高度与直径之比一般为1：1。催化剂层和气体进 出口都设有热电偶，以测定炉温。
3．原料气成分
C
原料气中水蒸汽含量增加，对甲烷
化反应是不利的，并对催化剂的活性
有一定的影响，所以原料气中水蒸汽
含量越少越好。一般要求小于0.7％。
五、甲烷化法生产操作要点及异常现象处理
（一）装置原始开车及操作
A
1、开车前的准备工作： （1）各相关阀门检查完毕，开启灵活； （2）各相关管道已进行检查，无泄漏、无积水； （3）CO、CO2微量分析仪、温度、压力、流量等 监测、控制仪表安装完毕，调试合格。
升温期间由升温加热炉的燃烧烟气通过气/气换热 器提供的热量加热升温介质。
（1）氮、氢气升温 （2）净化气升温 （3）催化剂升温还原
合成氨原料气的制备方法
年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选合成氨生产工艺流程简介合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。
原料气的合成固体燃料生产原料气：焦炭、煤-液体燃料生产原料气：石脑油、重油1■-气体燃料生产原料气：天然气原料气的净化I脱硫1 CO变换I脱碳合成气的压缩氨的合成工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下：1）以焦炭（无烟煤）为原料的流程50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。
以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。
我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程：碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除 C02得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作为产品。
所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。
三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代传统的铜氨液洗涤工艺。
2）以天然气为原料的流程天然气先要经过钻钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到 O.lppm以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。
3）以重油为原料的流程以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。
从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。
二、合成氨原料气的制备方法简述天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。
除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用 C n H m来表示。
它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO 为主要组分的粗原料气，这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。
按原料不同分为如下几种制备方法：以煤为原料的合成氨工艺各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。
合成氨生产原料气的制取
3. 蒸汽氧比 蒸汽与氧的比例，影响气化温度及煤气 的组成。蒸汽氧比增大，煤气中氢和一氧化 碳增加。但炉温下降，使甲烷含量提高。 一般控制在5～8kg/m3。
五、固定层连续气化岗位安全操作及环保措施
（1）.岗位特点 见任务一“五” （2）. 岗位物料的性质
主要物料性质见任务一第五点，还有氧气，氮气。氧气为助燃剂， 和氧化剂。
（3）、本岗位主要安全事故及处理方法
事故 炉内结渣，
炉顶出口煤气与灰 锁温度同时升高
现象
处理方法
（1）灰中渣块大
（1）提高汽氧比，与灰熔点相适应。
（2）炉箅电机电流超高或液压驱 （2）降低炉箅转速，加大负荷。
动的液压压力高
（3）CO2偏低
（1）出现沟流；出口煤气温度高， (1)降低负荷，增加汽氧比，短时增加炉箅转速来破坏风洞，检查气化炉
③炉箅。其作用是维持燃料层的 向下移动，均匀分布气化剂， 排灰入灰锁，破碎灰渣。
（2）煤锁和灰锁 气化炉顶设有煤锁，进行间歇 加煤 。 炉底设有灰锁，将灰渣 定期排入灰斗
图3-4 鲁奇炉 1、煤箱 2、分布器 3、水 夹槽4、灰箱 5、洗涤器
（3）灰锁膨胀冷凝器 灰锁膨胀 冷凝器的作用是灰锁泄压时将含有 的灰尘和水蒸气冷凝、洗涤下来， 使泄压气量大幅减少，同时保护 泄压阀门不被含有灰尘的水蒸气 冲刷磨损，延长阀门的使用寿命。
润滑油供油不足
煤锁温度正常而炉内缺煤，温度 高
灰锁下阀打不开，下灰少
降炉负荷，短时增加炉箅转速，若无效停车处理。
（1）降炉负荷，降汽氧比 （2）减小供气量，维持好煤气炉的压力。 （3）减少气化剂，转动炉箅。 （4）气化炉停车处理。
检查润滑油泵，注油点压力、管线是否通畅，调整油泵出口压力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选
合成氨生产工艺流程简介
合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。
●原料气的合成
固体燃料生产原料气：焦炭、煤
液体燃料生产原料气：石脑油、重油
气体燃料生产原料气：天然气
●原料气的净化
CO变换
●合成气的压缩
●氨的合成
工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下：
1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程
50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。
以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。
我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程：
◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作
为产品。
所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。
◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代
传统的铜氨液洗涤工艺。
2)以天然气为原料的流程
天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。
3)以重油为原料的流程
以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。
从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。
二、合成氨原料气的制备方法简述
天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。
除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。
它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气，
这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。
按原料不同分为如下几种制备方法：
●以煤为原料的合成氨工艺
各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。
典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。
①固定床碎煤气化
②德士古水煤浆加压气化工艺
③干煤粉加压气化工艺
●以渣油为原料的合成氨工艺
按照热能回收方式的不同，分为德士古(Texaco)公司开发的激冷工艺与壳牌(Shell)公司开发的废热锅炉工艺。
这两种工艺的基本流程相同，只是在操作压力和热能回收方式上有所不同。
●以天然气为原料的合成氨工艺
针对以天然气为原料的合成氨提出了一系列节能型工艺，有代表性的四种是：Kellogg 公司的MEAP工艺，Topsoe公司的节能工艺，Braun公司的深冷净化工艺以及ICI公司的AMV工艺。
三、烃类蒸汽转化法
目前合成氨生产工艺中原料气的制备以天然气作原料为主，国外几家大公司针对天然气流程开发了很多新型工艺，国内外合成氨装置也大多是以天然气为原料。
早在1913年，德国BASF公司就已经提出了第一个蒸汽转化催化剂的专利。
30年代初期，工业上已经用甲烷作为原料与蒸汽进行催化转化反应制取氢气。
二次大战期间，合成氨工业开始采用天然气，与焦炭，煤原料相比，它显示出种种优越性。
因此，天然气蒸汽转化法制氨得到广泛应用。
1954年以后，英国ICI公司先后开发成功抗析碳的系列石脑油蒸汽转化催化剂，60年代合成氨原料又开始扩大到石脑油。
蒸汽转化法制得的粗原料气应满足下述要求：
●残余甲烷含量不超过%（体积）
●（H2+CO）/N2比在（摩尔比）
因此，合成氨厂的转化工序一般分为两段进行。
一段炉中，大部分烃类与蒸汽于催化剂作用下转化成H2、CO和CO2；接着一段转化气进入二段炉，在此加入空气，有一部分H2燃烧放出热量，催化剂床层温度升高到1200-1250℃，并继续进行甲烷的转化反应；二段炉出口气体温度约为950-1000℃，残余甲烷含量和（H2+CO）/N2比均可达到上述指标。
气态烃原料是各种烃的混合物，除了主要成分甲烷外，还有一些其它烷烃，有的甚至还有少量烯烃。
此外，当烃与蒸汽作用时，可以有几个反应同时产生。
因此，研究烃类转化反应首先应该讨论气态烃类蒸汽转化过程的化学反应表达形式。
（二）烃类蒸汽转化的工业生产方法
工业上含烃原料采用蒸汽催化转化法制取转化气可以分为一段和二段转化。
对合成氨生产，都采用二段转化流程。
工艺流程
与采用重油或煤为原料生产合成氨相比较，以轻质烃类为原料时，由于基建投资省，能源消耗低，环境污染小，建设进度快，因此工厂数量多，所占氨产量比重最大。
各公司开发的蒸汽转化法流程，除一段转化炉炉型、烧嘴结构、是否与燃气透平匹配等方面各具特点外，在工艺流程上均大同小异，都包括有一、二段转化炉，原料气预热，余热回
收与利用。
四、重油气化法（部分氧化法）
重油是石油炼制过程中的一种产品，根据炼制方法不同，分为常压重油（馏分350℃以上）、减压重油（馏分520℃以上）、裂化重油。
由于原油产地及炼制方法不同，重油的化学组成与物理性质有很大差别，但以烷烃、环烷烃和芳香族为主。
除碳、氢外，重油中还有硫、氧、氮等组分，还有微量的钠、镁、钒、镍、铁和硅等成分。
重油部分氧化是指重质烃类和氧气进行部分燃烧，由于反应放出的热量，使部分碳氢化合物发生热裂解以及裂解产物的转化反应，最终获得了以H2和CO为主体，含有少量CO2和CH4（CH4通常在%以下）的合成气。
（三）、重油气化的工艺流程
重油部分氧化制取合成气（CO+H2）的工艺流程由四个部分组成：
原料油和气化剂（O2+H2O）的预热
油的气化
出口高温合成气的热能回收
炭黑清除与回收
按照热能回收方式的不同，可以分为两类：
德士古公司（Texaco）开发的激冷流程
谢尔公司（Shell）开发的废热锅炉流程
这两种方法的基本流程相同，只是在操作压力和热能回收方式上有所不同。
也有以清除合成气中炭黑工艺不同而分为水洗、油洗河石脑油、重油萃取等多种流程。