合成氨工艺09.4.25
合成氨生产工艺流程
合成氨生产工艺流程合成氨是一种重要的化学原料，在许多行业中被广泛应用。
本文将介绍合成氨的生产工艺流程，以及其中涉及到的化学反应和工艺设备。
生产工艺流程合成氨的生产工艺流程可以分为以下几个步骤：1.准备原料：其中主要原料是氢气和氮气，同时需要一定的催化剂。
2.压缩空气：将空气压缩到一定程度，将其中的氧和氩排除掉，以保证原料中的氮气含量高达99%以上。
3.合成反应：在特定的反应器中，将氢气和氮气进行反应，并通过催化剂加速反应过程，生成合成氨。
该反应通常采用哈伯-卡西反应。
4.分离纯化：将合成氨从反应器中分离出来，并通过分离纯化设备进行纯化。
5.尾气处理：将反应器中剩余的气体进行处理，通常采用吸收、脱附等方法，以减少尾气对环境的污染。
化学反应哈伯-卡西反应是合成氨生产的核心化学反应，其化学方程式为：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)该反应是一个可逆反应，所以产物中可能存在一定量的氮气和氢气。
催化剂通常采用铁-铝-钾等复合催化剂，以加速反应并提高反应的选择性。
工艺设备在合成氨生产过程中，涉及到以下几个主要的工艺设备：1.压缩机：用于将氧、氩等杂质气体排除，将气体压缩。
2.反应器：用于进行哈伯-卡西反应，通常采用固定床反应器，反应器内填充着催化剂。
3.分离塔：用于从反应器中分离出合成氨。
4.吸收塔：用于处理反应器中剩余的尾气。
合成氨是一种十分重要的化学原料，其生产工艺流程麻烦且多种化学反应涉及其中，因此需要一系列的工艺设备来完成整个生产过程。
哈伯-卡西反应是该生产过程的核心反应，通过复合催化剂加速反应过程并提高反应的选择性。
通过合理的工艺流程设计和设备选型，能够实现高效、稳定的合成氨生产。
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。
合成氨的生产工艺流程
合成氨的生产工艺流程合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、肥料、塑料等行业。
合成氨的制备是一项复杂的过程，涉及到多个化学反应和工艺步骤。
本文将介绍合成氨的生产工艺流程，并逐步解析其中的关键步骤和反应。
1. 原料准备1.1 天然气处理在合成氨的生产中，最常用的原料是天然气。
天然气中主要含有甲烷，须进行处理以消除其中的杂质。
天然气处理的关键步骤包括脱除硫化物、脱除中烃和脱除水蒸气等。
其中，脱除硫化物通常采用吸收剂法，通过与氢气反应将硫化氢转化为硫，从而降低硫化物的含量。
1.2 空气压缩合成氨的制备过程中需要大量的氢气和氮气。
氮气可通过空气经过压缩和分离获得。
这一步骤主要是将空气压缩至一定压力，然后通过分离装置将其中的氧气和氩气分离出来，得到纯净的氮气。
1.3 氢气制备氢气是合成氨的重要原料，可通过水蒸气重整和空气分离等方法制备。
水蒸气重整是指将甲烷与水蒸气反应产生氢气和一氧化碳的过程。
空气分离则是利用空气中氧气和氮气的不同沸点进行分离，得到纯净的氢气。
2. 氨合成2.1 催化剂制备氨的合成反应需要使用特定的催化剂，最常用的催化剂是铁-铝催化剂。
铁-铝催化剂制备方法主要包括混合沉积法和干法混合沉积法等。
混合沉积法是将铁盐和铝盐混合溶解后沉积得到催化剂，干法混合沉积法则是将铁盐和铝盐直接混合后进行焙烧得到。
2.2 反应器设计合成氨的反应器可采用固定床反应器或流化床反应器。
固定床反应器是将催化剂填充在反应器中，通过氢气和氮气的通入进行反应。
流化床反应器则是将催化剂悬浮在气流中，通过流化床底部的分配装置和氢气、氮气的通入进行反应。
2.3 反应条件合成氨的合成反应需要在一定的温度、压力和催化剂的存在下进行。
通常情况下，合成氨反应的温度约为350-450°C，压力约为200-300atm。
此外，还需要在反应器中加入适量的惰性气体（如氦气）以稀释氢气和氮气，以减少反应的热量和危险性。
2.4 反应过程合成氨的合成反应是一个多步骤的复杂过程。
合成氨合成工艺流程
合成氨合成工艺流程
《合成氨合成工艺流程》
合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于化肥、烟火药剂、医药品和塑料等工业生产中。
合成氨的工业生产是通过哈贝-博
斯曼过程进行的，下面将介绍合成氨的合成工艺流程。
首先，合成氨的生产原料主要是空气和天然气。
其中，空气中的氮气和氧气可以通过分离技术获取，而天然气中的甲烷则是氢气的主要来源。
合成氨的工艺流程大致分为三个主要步骤：氮气和氢气的制备、氮气和氢气的混合和反应、氨气的分离和提纯。
第一步，氮气和氢气的制备。
首先，空气被压缩，经过脱水和冷却后，氮气和氧气被分离出来。
然后，从天然气中分离出甲烷，并进行蒸汽重整反应，生成一定比例的氢气。
第二步，氮气和氢气的混合和反应。
经过精确比例的混合后，氮气和氢气进入催化剂反应器进行反应。
在高温高压下，氮气和氢气发生化学反应生成氨气。
第三步，氨气的分离和提纯。
合成的氨气含有大量的副产物和杂质，需要进行分离和提纯。
通过压缩、冷却、吸附等工艺，将氨气中的杂质和副产物去除，最终得到纯净的合成氨。
以上就是合成氨的工艺流程，通过这一连续的工艺流程，可以
高效地生产出合成氨，满足工业生产的需求。
合成氨的工艺流程是化学工程领域的重要研究课题，对于提高生产效率和减少能源消耗具有重要意义。
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程
《合成氨工艺流程》
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业和化工领域。
合成氨的工艺流程主要包括催化剂制备、氮气和氢气的制备以及氨的合成三个主要步骤。
首先是催化剂的制备。
合成氨工艺中使用的主要催化剂是铁-
铝催化剂，它的制备需要经过一系列的化学反应和物理处理。
首先在高温下将铁酸钾和铝酸钾还原成铁铝合金，然后通过高温煅烧和还原处理，最终得到合成氨反应所需的铁-铝催化剂。
其次是氮气和氢气的制备。
氮气主要通过空气分离装置来获取，空气中的氮气含量大约为78%，通过空气分离装置可以将氮
气和氧气分离开来。
而氢气则主要通过蒸汽重整和部分氧化甲烷法制备，蒸汽重整法主要是通过将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，而部分氧化甲烷法则是通过将甲烷与氧气在高温下反应生成氢气和二氧化碳。
最后是氨的合成。
氮气和氢气经过净化后，进入合成氨反应器进行催化反应。
在高压和适当温度的条件下，铁-铝催化剂的
作用下，氮气和氢气会发生氮合成反应，生成氨。
这个反应是一个放热反应，因此需要控制反应温度及高压下的反应速率，避免能量过度损失。
综上所述，合成氨的工艺流程复杂且涉及多个步骤。
通过精确
控制每个步骤的条件和参数，可以确保生产安全高效地进行，从而满足氨的需求并为化工及农业领域提供丰富的原料。
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程1. 原料准备：合成氨的原料是氮气和氢气。
氮气通常是从空气中提取，而氢气则是通过蒸汽重整或其他化学反应得到。
这两种气体需要经过净化和压缩处理以确保其纯度和适当的压力。
2. 氮氢混合：氮气和氢气按照一定的比例混合到合成氨反应器中。
通常情况下，氮气和氢气的摩尔比是3:1，经过混合后形成氢气和氮气的混合气体。
3. 合成氨反应：混合气体经过压缩以提高反应速率，并在高温（通常在400-500摄氏度）和高压（通常在100-250大气压）下进入合成氨反应器。
在反应器中，混合气体经过催化剂的作用，发生一系列的化学反应，最终生成合成氨。
4. 分离和提纯：合成氨反应产物中还包含未反应的氮气和氢气，以及少量的副产物。
通过冷凝和减压操作，将未反应的气体和副产物从合成氨中分离出来。
之后，通过蒸馏或其他分离技术提纯合成氨，以得到符合工业标准的合成氨产品。
5. 储存和运输：合成氨产品可以被存储在压力容器中，并通过管道或其他方式进行运输到需要的地方，用于化肥生产或其他工业应用。
以上是合成氨的基本工艺流程，工艺中还有一些细节操作和工艺条件的优化，以确保合成氨的产率和纯度达到要求。
合成氨是一种重要的工业气体，广泛用于农业和工业领域。
它通过哈贝-玻斯过程（Haber-Bosch process）进行生产。
这个过程是由德国化学家弗里茨·哈贝和卡尔·博世于20世纪初发现的，如今，仍然是工业生产合成氨的主要方法。
在合成氨的工艺流程中，反应器是一个关键的组成部分。
工业上通常使用固定床催化剂反应器，其在高压和高温下通过催化剂的作用来促进氮气和氢气之间的反应。
这个过程对反应条件的要求极为严格，既要求高温高压，又要求催化剂的有效性和稳定性。
随着全球工业化的不断发展，对合成氨生产过程的节能减排和工艺的优化也提出了更高的要求。
在现代的合成氨生产过程中，节能减排已经成为了一个重要的发展趋势。
通过改进反应条件和提高生产效率，减少能源消耗，降低碳排放已经成为了工业化生产合成氨的重要目标。
合成氨的工艺流程
合成氨工艺流程氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位.除液氨可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。
合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有80％的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。
德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。
反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。
合成氨反应式如下：N2+3H2≒2NH3合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料.经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程.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。
合成氨各工序工艺详细流程
合成氨各工序工艺详细流程合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于合成各类农药、肥料、化学品等。
下面将详细介绍合成氨的工序和流程。
合成氨的工艺主要分为三个步骤：气体净化、气体压缩和反应制氨。
1.气体净化：合成氨的原料气体主要有空气和甲烷。
在进入反应装置之前，需要进行气体净化处理。
空气首先经过过滤装置去除微小杂质、灰尘和固体颗粒物。
然后通过制冷装置降低气体温度，使其中的水蒸气凝结成液体，然后被排放。
甲烷通过碳分子筛吸附去除杂质。
这样可以保证反应装置中气体的纯度和稳定性。
2.气体压缩：经过气体净化后的空气和甲烷被分别压缩到一定压力，以满足反应器中的需求。
通常使用压缩机进行压缩，然后将压缩后的气体分别输送到反应器中。
3.反应制氨：反应制氨是整个过程的关键步骤。
通常采用哈柏法（Haber-Bosch）来实现反应制氨。
反应器中，高温高压的空气与甲烷的混合气体通过催化剂床进行催化反应。
常用的催化剂是铁与铁-铝的混合物，也可以加入少量的钾、镁等元素。
反应是一个放热反应，反应温度一般在380-550°C 之间，压力一般在1.7-3.5 MPa之间。
催化剂的存在可以提高反应速率，但也会增加反应的等离子体强度，导致了碳催化剂和蒸汽的选择性降低，产生非氮气杂质。
反应过程中，氮气与氢气进行反应生成氨气。
原料气体经过催化剂床后，反应转化率不高，需要多次通过催化剂床进行反应。
一般采用多级反应器和中间冷却装置，提高氨气的产率和纯度。
经过多级反应后，氨气还需要进行冷却和净化处理，以达到合成氨的纯度要求。
以上是合成氨的工序和流程的详细介绍。
合成氨的过程需要进行气体净化、气体压缩和催化反应制氨。
这个过程需要确保原料气体的纯度和稳定性，通过压缩提高原料气体的压力，催化剂的存在可以提高反应速率和转化率。
经过多级反应，最终得到高纯度的合成氨。
合成氨工艺的不断优化和改进，可以提高合成氨的生产效率和氨气的纯度，降低生产成本。
合成氨生产工艺流程
合成氨生产工艺流程合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、医药、冶金、塑料等行业。
合成氨的工艺流程主要包括两个步骤：制备氢气和制备氮气。
以下是合成氨的详细工艺流程：1.制备氢气合成氨的生产需要大量的氢气。
目前常用的制备氢气的方法有水煤气转化法和重油加热法。
水煤气转化法是将煤炭和水蒸气在高温下进行催化反应，生成一氧化碳和氢气。
反应过程中产生的一氧化碳和氢气通过一系列的分离和净化步骤，得到纯净的氢气。
重油加热法是将重油和蒸汽在高温下进行催化反应，生成氢气和炭黑。
反应过程中的氢气经过冷却和净化，得到纯净的氢气。
制备氢气的方法还包括天然气蒸气重整法、煤气重整法等。
2.制备氮气制备氮气有很多方法，包括空分法、膜法和吸附法等。
其中，空分法是最常用的制备氮气的方法。
空分法是将空气通过冷凝和膜分离等步骤，将氧气和其他杂质去除，得到纯净的氮气。
3.合成氨反应合成氨反应是指将制备好的氢气和氮气进行催化反应，生成氨气。
合成氨反应一般采用哈布斯过程。
哈布斯过程是将氢气和氮气通过铁催化剂进行反应，在高温和高压下，生成氨气。
反应过程中，氮气和氢气经过多级催化剂反应器，进行一系列的反应和净化步骤，得到高浓度的氨气。
为了提高合成氨的产量和效率，可以采用以下措施：1.优化催化剂：改进催化剂的配方和制备工艺，提高催化剂的活性和稳定性。
2.调整反应条件：通过调整反应温度、压力和气体流量等参数，优化反应条件，提高反应效率。
3.循环气体：将反应后的气体进行回收和再利用，减少气体的浪费，提高氨气的产量。
4.节能减排：采用节能的加热和冷却设备，减少能量的消耗和二氧化碳的排放。
5.安全措施：建立完善的安全管理系统，确保生产过程中的安全。
总之，合成氨的生产工艺流程包括制备氢气和制备氮气两个步骤，通过优化反应条件和提高催化剂的活性，可以提高合成氨的产量和效率，从而满足农业、医药、冶金等行业对氨气的需求。
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。
合成氨工艺流程简述
合成氨工艺流程简述集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-合成氨工艺流程简述1、粘结剂制备先将水加入到粘结剂提取罐内，然后向罐内微通蒸汽,加热温度应≤40℃，开动搅拌机在不断搅拌的情况下投入液体烧碱（30%Na0H），待碱液温度达一定时继续搅拌，投入筛好的褐煤（含腐植酸约35%）,含量低的褐煤应适当多投，可根据腐植酸含量高低而调整加入量，边投料边通蒸汽，同时不停搅拌，此时由于化学反应而放出热量产生少量气体、液位有所升高，为防止冒槽现象应酌情减少蒸汽加入量，维护反应温度，时间约2小时反应基本完全，可取少量提取液检查，其颜色为黑褐色，有粘结性，用母指和食指捏后拉开有连丝，冷却后粘结性增大，流动性变差，视为提出制液结束。
此时停蒸汽，不停搅拌待用。
2、原料煤的粉碎和粘结剂的加入原料煤先送入一级粉碎机，粉至3毫米以下，后经皮带机送入鼠笼粉碎机粉至1毫米以下，经皮带机送入双轴搅拌机内，此时由操作工视其送入的煤量酌情控制加液阀加入已提取好的粘结剂，在双轴搅拌机内不断的搅拌推进混匀后落入斜皮带机，送至分仓平皮带机，分仓堆沤备用（粘结剂的加入量是根据经验判断掌握调节，一般加液后的煤屑用手抓一把捏得拢，两指能捏散较为合适）。
3、煤棒制备沤化合格的原料煤送煤棒机挤压成型后经皮带机输送到煤棒烘干炉中，利用吹风气回收锅炉的尾气(温度～160℃)将煤棒烘干,再经皮带机输送到造气车间供造气炉制取半水煤气用。
4、半水煤气制取以空气和蒸汽为气化剂，在常压、高温下与煤棒中的炭作用，通过固定床（造气炉）蓄热间歇制气法得到半水煤气，根据氨合成必需的氢、氮气体比例调整空气和蒸汽加入量，保证合成氨系统的循环氢含量，造气过程由微机控制，分为五个阶段：①吹风②上吹制气③下吹制气④二次上吹⑤空气吹净②、③、④、⑤阶段制取的半水煤气经旋风除尘器、蒸汽过热器、显热回收器回收热量，进入洗气塔降温除尘后送入气柜。
以上五个阶段形成一个工作循环，周而复始。
合成氨工艺流程详解
合成氨工艺流程详解
《合成氨工艺流程详解》
合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于生产化肥、燃料和塑料等。
合成氨工艺是通过Haber-Bosch过程进行的，下面将详细介绍合成氨工艺的流程。
1. 原料准备
合成氨的主要原料是氮气和氢气。
氮气来自空气分离，而氢气通常是通过天然气蒸汽重整来生产。
这两种气体经过先进的处理和净化，保证了反应过程的纯净度和稳定性。
2. 催化剂制备
合成氨的制备需要采用催化剂，通常是铁或钴等金属催化剂。
这些催化剂需要经过一系列特殊的处理和制备工艺，以保证其表面活性和稳定性，从而提高反应的效率和产率。
3. 氮氢气混合
经过处理和净化后的氮气和氢气被混合到一定的比例，通常是3:1的比例。
这样的混合气体通过加热和压缩，使得反应物具备更高的能量和活性，有利于反应的进行。
4. 催化反应
混合气体经过预热后进入反应器，反应器内填充着催化剂，以提供表面反应条件。
在高温和高压下，氮气和氢气发生催化反应，生成合成氨。
这个反应过程是一个放热反应，所以需要控制反应温度和排放反应热。
5. 分离和提纯
产生的混合气体经过冷却后进入分离装置，将产生的合成氨和未反应的氮氢气体进行分离。
分离得到的合成氨会进一步进行脱水和提纯处理，使其符合工业用途的级别。
通过以上的工艺流程，合成氨可以有效地得到，而且具有较高的产率和纯度。
这个工艺流程成为了化工工业中的一种重要生产方式，为生产化肥和其他化工产品提供了重要的原料支持。
合成氨工艺流程详解
合成氨工艺流程详解
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化肥、塑料、医药等领域。
本文将详细介绍合成氨的工艺流程。
合成氨的工艺流程主要包括加气制氢、氨合成反应和氨的分离纯化三个步骤。
第一步是加气制氢。
制氢是合成氨过程中的关键步骤，常用的方法是通过蒸汽重整法或者煤气制氢法进行。
蒸汽重整法是将天然气或液化石油气与水蒸汽进行催化反应，生成含有一氧化碳和氢气的合成气。
而煤气制氢法则是利用煤炭、石油焦等作为原料，通过燃烧生成一氧化碳和氢气的混合气体。
制氢过程中需要注意控制反应温度和催化剂的选择，以提高氢气的产率和纯度。
第二步是氨合成反应。
氨合成反应是将制得的合成气经过催化剂床层，与氮气进行反应生成氨气。
常用的催化剂有铁、铑、镍等金属催化剂，反应温度一般在350-550℃之间。
反应过程中需要控制压力、温度和空速的条件，以提高氨气的产率和选择性。
第三步是氨的分离纯化。
合成氨中常含有一氧化碳、二氧化碳、甲烷等杂质，需要进行分离和纯化。
常用的方法是通过吸附剂吸附和脱附的方式进行。
吸附剂通常选择活性炭或分子筛等材料，通过控制温度和压力来实现氨的吸附和脱附。
吸附脱附过程中需要周期性地对吸附剂进行再生和活化，以保证吸附效果和氨气的纯度。
合成氨的工艺流程包括加气制氢、氨合成反应和氨的分离纯化三个步骤。
通过合理控制各个步骤的条件和催化剂的选择，可以提高氨气的产率和纯度，满足不同领域的需求。
合成氨工艺的优化和改进，对于提高工业生产效率和减少能源消耗具有重要意义。
希望本文对读者了解合成氨的工艺流程有所帮助。
合成氨生产工艺简介
合成氨生产工艺简介目前国内生产合成氨的工艺大同小异，忽略各自的设备差异和工艺上的微小不同，我们可以将氨的生产过程，粗略的讲可分成一下几步：造气；脱硫；变换；变换后脱硫；铜洗；氨合成几个步骤，如下是此类流程的一个极简示意图：图1合成氨的极简化流程1造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。
所制的半水煤气（主要成分为CO 和H 2，另有其他杂质气体）进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。
造气工段脱硫工段变换工段煤块 水蒸汽CO, N 2, H 2 H 2S 等其他杂质 CO, N 2, H 2变换气脱硫工段CO 2, N 2, H 2H 2S 等其他杂质 甲醇合成工段少量CO, CO 2, N 2, H 2精炼工段N 2, H 2 极少量CO X 等其他杂质 氨合成工段N 2, H 2冷冻工段NH 3 液氨图2 造气工艺流程示意图2脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。
气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。
脱硫液再生后循环使用。
图3 脱硫工艺流程图3变换工段气体从脱硫工艺中处理过后，已不含H2S等有毒气体。
变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。
经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。
说明：合成气的中的CO（一氧化碳）经蒸汽转换成CO2（二氧化碳）与H2，转换后气体称为“变换气”。
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于化肥、合成树脂、
医药等领域。
其工艺流程主要包括氮气和氢气的合成反应，以及合
成氨的分离和提纯过程。
下面将详细介绍合成氨的工艺流程。
首先，氮气和氢气通过压缩机分别被压缩至一定压力，然后经
过冷凝器降温至所需温度。
接着，氮气和氢气进入合成反应器，在
催化剂的作用下发生合成反应，生成氨气。
合成反应的温度、压力
和催化剂的选择对反应效果有着至关重要的影响，需要严格控制。
随后，合成氨气通过冷凝器冷却至液态，然后进入分离塔进行
分离。
在分离塔内，通过控制温度和压力，将未反应的氮气和氢气
重新回收利用，而将得到的合成氨气进行提纯。
提纯过程主要包括
吸附、脱附和冷凝等步骤，最终得到高纯度的合成氨。
在整个工艺流程中，需要严格控制反应温度、压力和催化剂的
选择，以确保合成氨的产率和纯度。
同时，还需要对氮气和氢气进
行预处理，去除其中的杂质和水分，以保证反应的顺利进行。
此外，对于合成氨的分离和提纯过程，也需要精密的设备和严格的操作，
确保产品的质量符合要求。
总的来说，合成氨的工艺流程包括氮气和氢气的合成反应，以及合成氨的分离和提纯过程。
在整个过程中，需要严格控制各项操作参数，保证反应的高效进行，最终得到高品质的合成氨产品。
这些工艺流程的细节和技术要点，对于合成氨生产工艺的优化和改进具有重要的指导意义。
合成氨生产工艺介绍
1、合成氨生产工艺介绍1）造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，主要过程为吹风和制气。
具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。
原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。
所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。
造气工艺流程示意图2）脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。
气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。
脱硫液再生后循环使用。
脱硫工艺流程图3）变换工段变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。
河南中科化工有限责任公司采用的是中变串低变工艺流程。
经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。
变换工艺流程图4）变换气脱硫与脱碳经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。
脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除，对气体进行净化，河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳工艺。
来自变换工段压力约为左右的变换气，进入水分离器，分离出来的水排到地沟。
变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。
被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常压的解吸气经阻火器排入大气。
变换与脱硫工艺流程图5)碳化工段、气体流程来自变换工段的变换气，依次由塔底进入碳化主塔、碳化付塔，变换气中的二氧化碳分别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反应而被吸收。
合成氨工艺及反应原理简介
合成氨工艺及反应原理简介合成氨工艺采用烃类蒸汽转化法。
天然气经加压至4.05MPa，经预热升温在脱硫工序脱硫后，与水蒸汽混合，进入一段转化炉进行转化制H2，随后进入二段转化炉，在此引入空气，转化气在炉内燃烧放出热量，供进一步转化，同时获得N2。
工艺气经余热回收后，进入变换系统，将CO变为CO2，随后经脱碳、甲烷化反应除去CO和CO2，分离出的CO2送往尿素工艺。
工艺气进入分子筛系统除去少量水份，为合成氨提供纯净的氢氮混合气。
氢氮混合气经压缩至14MPa，送入合成塔进行合成氨的循环反应，少量惰性气体经过普里森系统分离进行回收利用。
产品氨送往尿素工艺和氨罐保存。
合成氨工艺的5个过程：1、天然气脱硫：R-SH+H2＝RH+H2S H2S+ZnO＝H2O(汽)+ZnS2、转化CH4+H20(汽)＝CO+3H2 CH4+2H2O(汽)＝CO2+4H2 （H2+ 1/2 O2＝H2O）3、变换：CO+H2O(汽)＝CO2+H24、脱碳：1）K2CO3＋CO2＋H2O⇔2KHCO32KHCO3⇔K2CO3＋CO2＋H2O2）甲烷化：CO+3H2＝CH4+H2O CO2+4H2＝CH4+2H2O5、N2＋3H2＝2NH31 脱硫系统工艺流程及原理1.1流程天然气进入界区后分为两路：一路作原料气，另一路作燃料气。
原料天然气进入原料气压缩机吸入罐116-F，除去携带的液体，经过原料气压缩机102-J被压缩到4.05MPa(G)，经过原料气预热盘管预热到399℃，接着原料气与来自合成气压缩机103-J一段的富氢气混合。
经过Co-Mo加氢器101-D把有机硫转换成H2S，将3 ml/m3的有机硫转化为无机硫，原料气中总硫为30～90ml/m3左右，经氧化锌脱硫槽脱硫至总硫小于0.5mg/m3。
随后进入氧化锌脱硫槽，天然气中的硫化物被ZnO所吸附，制得合格原料气。
ZnO脱硫槽共二个，可以串联或并联操作，一般串联操作。
阀门及管线的配置可以使任何一个脱硫槽停止使用而另一个继续运转。
合成氨工艺流程图
合成氨
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料.
①天然气制氨。
天然气先经脱硫，然后通过二次转化,再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0。
3％(体积)，经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。
以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。
重质油包括各种深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。
空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外,液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂.
③煤（焦炭）制氨。
随着石油化工和天然气化工的发展,以煤(焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用.
o合成氨工艺流程图
o合成氨的在线分析检测点。
合成氨生产工艺流程
烈的氧化反应，放出的热量能使催 化剂烧结失去活性。
钝化方法是将压力降到0.5~1MPa， 温度降到50~80度，用氮气置换系 统后逐渐导入空气使氮气中氧含量 在0.2~0.5%.
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催化剂的中毒与衰老
1．催化剂的中毒 进入合成塔的新鲜混合气，虽然经过了净化，
在氨冷凝过程，部分氢氮气及惰性气体溶解在 液氨中，当液氨在“贮罐气”。
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（一）、气体的循环
氢氮混合气经过氨合成塔以后，只有一小部 分合成为氨。分离氨以后，剩余的氢氮气， 除为降低惰性气体含量而少量放空以外，大 部分与新鲜原料气汇合后，重新返回合成塔， 在进行氨的合成，从而构成了循环法生产流 程。
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（二）、惰性气体的排除
氨合成循环系统惰性气体通过三个途径带出： 1.一小部分从系统中漏损； 2.一小部分溶解在液氨中被带走； 3.大部分采用放空的方法，即间断或连续地从系
统中排放。 放空的位置应该在氨已大部分分离之后，而又
在新鲜气加入之前。
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（三）、反应前的回收利用
博二健软件、氨合成反应的化学平衡
1.平衡常数:降温，平衡常数增大 2.平衡氨含量
反应达到平衡时氨在混合气体中的百分含量， 称为平衡氨含量，或氨的平衡 产率。 提高平衡氨含量的措施为降低温度，提高压力， 保持氢氮比等于3:1.
博健软件三、氨合成动力学
一、反应机理 在催化剂的作用下，氢与氮生成氨的反应是一多相气
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（三）催化剂
可以作氨合成催化剂的物质 很多，如铁、铂、锰、钨和铀 等。但由于以铁为主体的催化 剂具有原料来原广，价格低廉， 在低温下有较好的活性抗毒能 力强，使用寿命长等优点 、 广泛采用。
合成氨工艺
合成氨工艺第一篇：合成氨工艺合成氨工艺陈昶君化九三20090118921.合成氨生产工艺流程图(1)煤为源头工艺路线：以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:造气->半水煤气脱硫->压缩机1，2工段->变换->变换气脱硫->压缩机3段->脱硫->压缩机4，5工段->铜洗->压缩机6段->氨合成->产品NH3造气过程为以煤为原料，用间歇式固定层常压气化法，反应方程为煤+氧气→二氧化碳二氧化碳+煤→一氧化碳煤+水蒸气→一氧化碳+氢气(2)天然气为源头采用天然气、焦化千气力原料的合成氨生产工艺流程包括：脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨的合成、吸收制冷及输入氨库和氨吸收八个工序(一)脱琉原料气进入后，首先进入三段脱硫塔．第一、二段分别采用5—6％Na0H和10。
12％Na0H碱洗，第三段采用水洗。
在脱硫塔内。
气体中大部分无机硫和部分有机硫被碱液吸收，湿法脱硫后的焦化干气由压缩机道往一段转化炉对流段，加热至340—3500C后，进人干法脱硫槽。
干法脱硫剂通常采用氧化锰、氧化锌或钴—铜催化剂。
经干法脱硫后。
焦化干气中的总硫量要求低于3ppm．这里需要进行痕量硫的测定。
(二)转化经脱硫合格的焦化干气返回对流五段与来自废热锅炉的蒸汽混合，加热至500．610％后，进入一段转化炉(简称一段炉)，控制共水碳比为3．5．4．0。
在催化刘作用下原料气转化为氢气、一氧化碳和二氧化碳。
反应所需的大量热能由转化炉两倜均匀分布的无焰燃烧喷嘴供给，反应温度控制在760—7的℃；出口气中残余甲烷含量要求小于10％。
一段沪出口气与空气压缩机送来的空气相混合，进人二段转化炉(简称二段炉)内燃烧，温度达到900一950。
C，在催化捌作用下，甲烷转化成一氧化碳和二氧化碳；二段炉出口气中残余甲烷应小于0．3％。
同时获取合成气所需的氮气，并控制氢、氮比在2．8—3．1之问。
在整个转化过程要进行原料气的总碳分析和一、二段炉出口气残余甲烷的分析。
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下篇典型化工产品工艺过程第八章合成氨一、学习目的与要求通过本章学习，掌握合成氨生产工艺。
二、考核知识点与考核目标（一）合成氨工艺流程概述（一般）识记：产品特点。
理解：合成氨工艺流程图。
（二）原料气的制备与净化（重点）理解：焦炭、天然气和渣油为原料制备原料气。
理解：原料气的净化。
（三）合成氨的反应过程与反应工艺（重点）理解：合成原理、反应催化剂。
应用：合成氨操作条件。
理解：反应器。
（四）氨分离（重点）识记：产品规格要求。
理解：合成氨的分离。
应用：氨分离流程。
——————————————————————————合成氨工艺书从不同原料、不同工艺、不同设备多层次、多角度地阐述了合成氨生产工艺。
全书共分四篇，其中包括原料气的制备、原料气的净化、原料气的压缩与合成、合成氨生产综述与基本工艺计算。
在各章的理论部分分别介绍了基本原理、工艺条件的选择、流程配置、主要设备及操作控制要点，特别突出了新工艺和新技术的介绍；在各章的生产操作与技能训练部分，为了突出高级技工的教学特点，系统地介绍了生产操作的基本知识并代表性地介绍了间歇式与连续式、大中小型合成氨厂多种典型的岗位或工段的生产操作的原则性步骤。
为了加强高级技工的化工操作技能训练，在第十一章中介绍了大型合成氨厂全厂连续式生产的集散控制仿真装置的开停车操作，以适应大型化工生产对高级技工的能力需求。
——————————————————————————我国合成氨生产工艺技术现状出处：日期：2002-3-281装置现状我国合成氨装置是大、中、小规模并存的格局，总生产能力为4260万t/a。
大型合成氨装置有30套，设计能力为900万t/a，实际生产能力为1000万t/a；中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a；小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万t/a。
目前我国已投产的大型合成氨装置有30套，设计总能力为900万t/a，实际生产能力为1000万t/a，约占我国合成氨总生产能力的23％。
除上海吴泾化工厂为国产化装置外，其余均系国外引进，荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术，如以天然气和石脑油为原料的凯洛格传统工艺（9套）、凯洛格-TEC工艺（2套）、托普索工艺（3套）、节能型的AMV工艺（2套）和布朗工艺（4套）；以渣油为原料的德士古渣油气化工艺（4套）和谢尔气化工艺（3套）；以煤为原料的鲁奇粉煤气化工工艺（1套）和德士古水煤浆气化工艺（1套）。
我国大型合成氨装置所用原料天然气（油田气）占50％，渣油和石脑油占43％，煤占7％，其下游产品除1套装置生产硝酸磷肥外，其余均生产尿素。
70年代引进的大型合成氨装置均进行了技术改造，生产能力提高了15％～22％，合成氨吨综合能耗由41.87GJ降到33.49GJ，有的以石油为原料的合成氨装置（如安庆、金陵、广石化）用炼油厂干气顶替一部分石脑油（每年大约5 万t）。
另外，我国还有3套大型合成氨装置在建，南化公司计划投料，吉化在设计中，卢天化公司购买的墨西哥二手设备在着手建设，届时，我国大型合成氨装置总生产能力将达1205万t/a。
我国中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a；约占我国合成氨总生产能力的11％，下游产品主要是尿素和硝酸铵，其中以煤、焦为原料的装置有34套，占中型合成氨装置的62％；以渣油为原料的装置有9套，占中型合成氨装置的16％；，以气为原料的装置有12套，占中型合成氨装置的22％；我国小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万t/a，约占我国合成氨总生产能力的66％，原设计下游产品主要是碳酸氢铵，现有112套的装置经改造生产尿素。
原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的占96%，以气为原料的占4％。
2生产技术水平2.1以煤、焦为原料的合成氨装置技术状况我国以煤为原料大型合成氨装置1套采用鲁奇粉煤气化工工艺，1套采用德士古水煤浆气化工艺，以煤、焦为原料中小型合成氨装置大多采用固定床常压气化传统工艺，现平均吨能耗为68.74GJ。
现在国内普遍认为：德士古水煤浆气化技术成熟，适用煤种较宽，气化压力高，能耗低，安全可靠，三废处理简单，投资相对其它煤工艺节省。
水煤浆加压气化的引进、消化和改造，解决了用煤造气的技术难题，使我国的煤制氨技术提高到国际先进水平。
虽然德士古水煤浆气化理论上适合于很宽范围的煤种，但国内生产经验是原料煤要满足热值高（大于20.9kJ/g）、灰熔点低（T3小于1350℃）、灰分少等要求。
2.2以渣油为原料的合成氨装置技术状况我国以渣油为原料的合成氨合成工艺很不平衡，以渣油为原料的大型合成氨装置中，4套采用德士古渣油气化工艺，3套采用谢尔气化工艺，平均吨能耗为45.66GJ，最低为40.82GJ。
大多数以渣油为原料的中型合成氨装置采用60年代比较流行的通用设计工艺，采用3.0MPa部分氧化法加压气化、无毒脱碳、ADA 脱硫、3.2MPa 3套管合成技术，吨能耗在65GJ左右，进行改造的装置的吨能耗在56GJ左右。
2.3以天然气、轻油为原料的合成氨装置技术状况我国以天然气、轻油为原料的合成氨装置主要是大型合成氨装置，目前已建成的大型合成氨装置中，以天然气为原料的有14套，以石脑油为原料的有6套，采用了凯洛格传统工艺、凯洛格-TEC工艺、丹麦托普索工艺、节能型的AMV工艺和美国布朗工艺。
以天然气为原料（传统工艺）的平均吨能耗为36.66GJ，最低为32.84GJ；以天然气为原料（节能型工艺）的平均吨能耗为34.12GJ，最低为31.05GJ；以石脑油为原料的平均吨能耗为38.68GJ，最低为37.01GJ。
————————————————————————————————————合成氨工业合成氨工业第五章合成气的生产第五章内容第一节概述第二节由天然气制造合成气第三节由煤制造合成气第四节由渣油制造合成气第一节概述一合成气的生产方法二合成气的应用实例5,1,概述合成气:含有CO和H2的混合气体.用途:合成氨,合成甲醇(生产有机产品),液体燃料.生产原料:煤,天然气,石油馏分,农业废料,城市垃圾,生物质(取之不尽).含一个C原子的化合物参与反应的化学称为C1化学,涉及C1化学反应的工艺和技术称为C1化工.20世纪70年代以后,C1化工越来越受到各国重视,以合成气为原料,制造更多化工产品.见表1—65,1,1,合成气的生产方法以天然气为原料(轻油)的生产方法:主要有蒸汽转化法(以Ni为催化剂,所得合成气成分中H2/CO为3用于合成氨和其它有机产品的生产.以渣油为原料的生产方法:主要有部分氧化法(不需Cat),控制烃,H2O和氧的比例高温转化可得合成气.以煤为原料的生产方法:间歇法以无烟煤和焦炭为原料,间歇通入空气和蒸汽,产生半水煤气;连续法对煤质要求低,但需要富氧空气.5,1,2,合成气的应用实例合成氨:Haber于1913年发明的方法,至今仍然是固定氮的唯一方法.将合成气中加入氮,并调整氢氮比为3,在铁催化剂作用下合成氨.合成甲醇:将合成气中H2/CO调整为2.2 左右,260—270℃和5—10Mpa及铜Cat存在的条件下,合成甲醇.由甲醇再生产HAc,醋酐,甲醚等,甲醇也可脱水生产二甲醚,其十六烷值可达60(柴油40—50).合成醋酸:CH3OH+CO=CH3COOH ,比发酵法经济,目前是醋酸的主要生产方法.烯烃的氢甲酰化产品(羰基合成):合成气与不同烯烃合成不同产品.与丙烯合成正丁醛;与乙烯合成丙醛与长链端烯合成得长链醇.C13—C15直链脂肪醇用于可降解的洗涤剂(无磷)合成天然气,汽油,柴油:CO+H2——CH4热值高,安全,通过费托合成可得液体烃类,产物分离加工汽油,柴油等燃料.5,1,2,2,合成气的新用途(1) 直接合成乙烯(2) 经甲醇再转化成烃类,芳基汽油(3) 甲醇系化制乙烯合成气与甲醇反应生成乙醇,然后脱水生成乙烯(4) 合成低碳醇,用于汽油掺烧燃料,主要是C1—C4单醇.(5) 合成乙二醇乙二醇是合成聚酯树脂,聚酯纤维,表面活性剂,聚乙二醇等的原料.(6) 合成气与烯烃,醛或酸的胺碳基化产物反应获得氨基酸,表面活性剂,食品添加剂.5,2,由天然气制造合成气5,2,1,天然气制合成气的工艺技术及其进展天然气中CH4>90%,还有少量乙,丙烷.此外裂解分离产品后的气体如炼厂气和油田气也可用于制造合成气.工业上由天然气制造合成气的技术有两种,蒸汽转化法和部分氧化法.蒸汽转化法是在催化剂存在及高温下,使甲烷等烃类和蒸汽反应生成H2,CO等混合气体,主反应为:CH4+H2O =CO+3H2 . 技术成熟,广泛使用.需供热和Cat.部分氧化法是甲烷不完全燃烧:CH4+1/2O2=CO+2H2 关键是纯氧获得成本高.有研究出用空气代替纯氧的工艺.当产品为合成液体燃料时,可通过气液分离出N2并且N2存在对合成无影响.另外也有研究陶瓷膜分离空气,可降低能耗.蒸汽转化法获得的合成气,H2/CO高达3适合合成氨和制氢,CO可通过变换反应制得同体积的H2.对于合成有机化合物,H2/CO高,一般小于3.部分氧化法所得H2/CO为2,为改变CO比值用于有机合成,正在研究可灵活调节H2/CO的一新工艺.A TR工艺把部分氧化和蒸汽转化组合在一个反应器中,上部为燃烧段:CH4+O2=CO+2H2O CO+O2—CO2下部为有催化剂的转化段(不需炉管),通过改进配料比达到获得不同H2/CO的目的.Sparg工艺甲烷一二氧化碳催化转达化法,Sparg工艺是在催化剂的作用下,利用CO2转化甲烷:CH4+CO2=2CO+2H2 吸热多,在Cat上更易结炭,可通过改进Cat使用抗结炭的Cat,经硫钝化Cat,活性低,不易结炭,工艺上预先转化C2以上的烃类.因为C2更容易析碳,在主转化器前设一个温度较低的预转化器,加入一定量的水蒸汽,使用未硫化的催化剂,先转化C2以上烃类.通过调节,CO2/CH4,H2O/CH4来调节H2/CO的比.5.2.2天然气蒸汽转化过程的工艺原理研究表明,烃类转化过程中,首先是长链烃向结构最稳定的CH4转化,然后,甲烷再与水蒸汽发生转化反应.所以只需讨论甲烷汽转化反应的过程.5,2,2,1,甲烷蒸汽转化反应和化学平衡天然气转化反应天然气是各种烃的混合物.主要成分为CH4, 此外还有一些其他烷烃和少量烯烃. 或烷烃:或烯烃:但气态烃的蒸气转化可用甲烷蒸气转化表述.甲烷蒸气转化的化学反应主反应:CH4+H2O CO+3H2CH4+2H2O CO2+4H2CH4+CO2 2CO+2H2CH4+2CO2 3CO+H2+H2OCO+H2O CO2+H2副反应:CH4 C+2H22CO C+CO2CO+H2 C+H2O在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应:CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)CH4(g)+2H2O(g)= CO2(g) +4H2(g)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)主要的副反应有CH4(g) = C (s) + 2H2(g)2CO(g) = CO2(g) + C(s)CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g)主副反应均为可逆反应,有吸热也有放热强调必须借助于催化剂,才能有足够的反应速率.如果析C反应严重,一是覆盖Cat表面导致活性下降,反速下降.二是引起床层阻力增加.三是活性下降导致温度提高致使催化剂崩裂粉化.要防止析C.反应物系中有C.CO.CO2.CH4..H2.H2O六个物质元素数有3个,故其独立反应有三个,如果不计折C反应,可认为有两个.一般认为CH4—CO,H2的反应和变换反应为独立反应.当其达平衡时,决定了物系组成中,H2,CO,CO2最大含量和CH4的最低含量.其平衡组成的求取可由Kp计算公式联立方程求取,一般未知数有几个就联立几个方程甲烷蒸汽转化反应平衡组成的计算取反应:CH4+H2O(g) CO+3H2CO+H2O CO2+H2列出平衡常数式:已知T,P气体初始组成由联立方程可求出转化的甲烷和一氧化碳,进而计算出平衡组成.由P217图5—1可见,水碳比提高T 增加P 降低,CH4含量降低有利于转化.对CO变换则T下降有利(放热反应).但以YcH4为转化控制指标.讨论如何减少析C,析碳反应27,28,29式,当T提高时抑制后两者,并且H2O ,H2 ,CO2 的增加均有利抑C.由热力学第二定律:化学反应自发过程的自由焓总是减少,△G=RTln(Jp/Kp)Kp, Jp/ Kp>1 △G>0 过程才不析C.计算开始析C时对应的H2O/CH4,为热力学最小水碳比.实际操作控制实际水碳比>最小水碳比.影响反应平衡的主要因素有T H2O/CH4P温度T提高H2 和CO 增加,CH4降低,并且少生成CO2,还可抑制CO歧化,还原折C.但T过高,使CH4裂解析C加剧.水碳比增加H2O/CH4 ,有利转化CH4 ,(800℃,2Mpa 时H2O/CH4由3提高到4CH4由8% 下降到5%)同时也也抑制折C.压力由于CH4转化是体积增大的反应,低压有利,800℃,H2O/CH4=4压力从2Mpa 下降为1 Mpa时,甲烷从5%降为2.5%.加压抑制后二个折C反应,但使甲烷裂解加剧.结论:高温,低压,高水碳比.5,2,2,甲烷蒸汽转化的催化剂如无催化剂,T>1300℃才有满意速率,然而甲烷大量裂解生成C,无工业价值,所以必须使用催化剂.Ⅰ,转化催化剂的组成和外形甲烷蒸汽转化催化剂对催化剂的要求:①高活性②高强度③较好的热稳定性和抗析碳能力催化剂的活性组分,助催化剂和载体①活性组分:从性能和经济方面考虑,活性组分,镍为最佳.②助催化剂:提高镍的活性,延长寿命和增加抗析碳能力.③镍催化剂的载体:使镍高度分散,晶料变细,抗老化和抗析碳等作用.常用的有氧化铝,氧化镁,氧化钾,氧化钙,氧化铬,氧化钛,和氧化钡等.第Ⅷ族的过渡元素,都有活性从性能和经济上考虑,镍最适合,也是目前唯一的活性组分,制造时,以N iO形态,含量7—30%(二段少,一段多).为提高活性,添加了助催化剂(促进剂)抗碳,抗烧结,抗水合,主要是碱,碱土金属氧化物.分布活性组分的物质为载体,用于提高催化剂的机械强度和热稳定性,增大比表面积.镍的熔点1455℃,所以载体>2000℃.最初是硅铝酸钙,铝酸钙粘结型,但使用一段时间后,机械浓度下降.现在以耐火材料烧结型载体为主,主要有α-Al2O3 或MgAl2O 4尖晶石,用浸渍法—将载体放在含有活性组分的溶液中浸泡,再经干燥,煅烧,活化.所得催化剂为负载型催化剂,Ni含量可以低;另一种首先是沉淀出活性组分,再与硅铝酸钙混合粘结而成,Ni含量必须高.,粘结性催化剂.固体催化剂是多孔物质内部毛细孔表面称为内表面.活性组分分布其上,由于反应物扩散到孔内表面上进行反应,由于孔的阻力,使反应物浓度有梯度,浓度高反速大,内表面利用率ξ=催化剂内实际反速/理论反速.孔短孔大小颗粒ξ提高,相反则降低.但颗粒小阻力大,所以为减小阻力改变催化剂的外型,如块状圆状拉西环车轮状.Ⅱ,转化催化剂的使用和失活N iO没有活性,使前要还原为Ni才有活性,用氢还原可得到很高的Ni表面,但不稳定遇水蒸气会减小,所以实际操作中是用蒸汽加天然气和少量氢气还原.一般控制条件为:H2O/CH4=4—8 ,800℃左右.加蒸汽三点好处:硫化物转化为H2S便于脱除;成型润滑剂中的石墨气化;受热均匀,防局部烧结;还原态的Ni不得暴露空气,会燃烧.镍催化剂的制备和还原①共沉淀法制备: ②混合法③浸渍法为使Cat有足够的强度,需高温培烧,为提高活性,常将催化剂制成环状.还原: ①工业上常用H2和水蒸汽来还原,T 高于转化温度即可.NiO+H2 Ni+H2O(g) △H0298=-1026kJ/mol经过还原后的镍催化剂,在开停车以及发生操作事故时都有可能被氧化剂氧化.转化催化剂活性下降的原因:老化,中毒,积碳生产中的高温,N i长大表面下降,流失活性组分和促进剂,导致活性下降.最常见的中毒是硫化氢,与镍生成硫化镍,影响严重,并导致镍长大不可逆.S<0.5PPM 最好0.1PPM.卤素,使Cat烧结,永久失活,来源于水.生产中判断Cat活性下降三个现象:反应器出口CH4含量增加出口处平衡温距上升(出口温度上升)出现红管热斑.5.2.2.3甲烷蒸汽转化动力学反应机理很复杂,不统一相应导出的动力学方程式也多,重点讨论影响反应速度的因素.(1)T提高,反应速度常数k增加,反速提高,不同的速度公式都说明了这点.(2)压力初期提高压力,反速提高.(3) 组成如H2O/CH4过高,反速不一定加快.初期CH4/H2O增高,可以提高反速.后期主要靠提高温度.宏观反速的讨论:转化反应的宏观速度由外扩散,内扩散和化学反应三个步骤组成,在工业生产的条件下受内扩散和化学反应控制.所以降低催化剂粒度也可以提高反速5.2.3天然气蒸汽转化过程的工艺条件确定工艺条件要综合热力学,动力学,化学工程及技术,经济,生产安全进行优化.(1) 压力低压有利转化,高压有利反速.但高压有利传热,(P提高增加了介质密度的密度)加压还可节省压缩消耗,减少体积,生产强度大,占地少,一般取3Mpa.(2)温度提高T有利转化,增加反速,还可弥补提压的不利,但受材质限制,炉管T壁1000℃,生产上采用两段转化:一段采用管式炉,温度小于800℃,出口甲烷小于10%;二段直接燃烧原料气的反应炉,温度可达1000℃,使出口甲烷小于0.3%.炉管轴向温度分布也很重要,入口处甲烷含量高,为降低裂解速率温度小于500℃,入口1/3处不高于650℃.出口控制800℃(3)水碳比提高水碳比可提高甲烷的转化率,抑制析碳,但蒸汽又是主要的消耗,所以一般控制为3.5左右.(4)气体流速提高流速有利传热.降低炉管壁温,延长寿命,同时也可以提高生产强度.但过大会引起阻力增加和Cat粉化.一般甲烷的空速S.V为1000-2000h-15.2.4烃类蒸气转化工艺流程和设备天然气蒸汽转化的Kellogg工艺流程(图)各种工艺流程的不同点:(1)原料的预热温度:其高低应根据原料烃的组成及催化剂的性能而定.(2)对流段内各加热盘管的布置(3) 转化系统的余热回收现代大型氨最重要的特点是充分回收生产过程的余热,产生高压蒸气作为动力.蒸汽转化流程4. 主要设备一段转化炉是烃类蒸汽转化的关键设备之一.它由对流段和辐射段组成..图 1.10图 1.11二段转化炉燃烧之前,转化气与空气必须充分混合,以避免局部过热而损坏炉体.因而通入的空气先要经一空气分布器.一种空气分布器的形式如图1.12.图 1.125.2.5.气体中硫化物和CO2的脱除5.2.5.1脱硫方法及工艺制造合成气的任何原料中,均含有硫化物,大致分为无机硫H2和有机硫COS,CS2,RSH,RSR,噻吩,C4H4S.含量多少与原料及加工方法有关.主要是无机硫,其危害(1)Cat中毒;(2)电化学腐蚀;(3)影响产品质量.生产工艺不同对脱硫的要求不同.脱硫方法从脱硫剂形态上分为:固体干法和液体湿法.干法从原理上分为吸附法和转化法;湿法有中和法,氧化法,物理吸附法.干法的净化度高,间歇再生或不再生,用于精细脱硫.湿法的净化度低,脱硫量大,连续再生,用于含硫高的场合粗脱硫.Ⅰ,干法脱硫干法分为吸附法和催化转化法.吸附法利用脱硫剂对硫化物的吸附将硫化物脱除主要有氧化锌,氧化锰,活性炭和分子筛.转化法是将硫化物先转化为易于脱除的硫化氢,再将其脱除.氧化锌法使用最多(大厂),其组成以ZnO为主,含少量CaO,MnO2MgO 等促进剂,钒土水泥作粘结剂,制成Φ3.5—4球或Φ4×(4-10)mm的条形,硫容20%左右.(硫容是制单位质量脱硫剂脱除硫的质量)反应为:H2S+ZnO=ZnS+H2O 净化度可达0.1×10-6以上,而很大并且对硫醇,CS2,COS也有脱除作用,可以认为是在H2存在条件,先转化为H2S再脱除.但对硫醚和噻吩无效.活性炭法脱硫的原理有吸附,氧化,催化三种方式,对不能转化的噻吩以吸附为主.吸收H2S主要以催化氧化为主,只要有少量氧和氨及水蒸汽存在,就可以将硫化氢氧化为单质硫,并吸附于活性碳内.饱和后高温使S升华气化,活性炭得到再生.活性炭浸渍铁铜后其活性提高,其反应:2H2S+O2= 2H2O+2S转化催化法显然干法对有机硫脱除效果有限,催化转化就是将全部有机S转化的方法,在钴钼催化剂的作用下,通过加氢反应,将全部有机S转化为H2S .脱硫剂的活性组分是CoO,MOO3,Al2O3 一载体,使用前转化为CO9S8,MOS2有活性.Ⅱ,湿法脱硫中和法—碱液吸收,利用反应的可逆性再生.物理法—高压吸收,低压再生物理化学法—量大—物吸—量少—化吸湿式氧化法—我国小合成氨厂使用最广泛的方法.脱硫液有两部分组成—吸收剂和催化剂湿式氧化法原理通过碱性溶液将H2S吸收下来,然后再以催化剂作为载氧体,将H2S氧化为单质S,再生时通入空气,将还原态的催化剂氧化,同时从脱硫液中将硫浮选出来,溶液再循环.湿法组成吸收剂—碳酸钠Na2C03或氨水,浓度很低,PH为8.5—9.2(考虑选择性及副反应).催化剂—蒽醌二磺酸钠,NaVO3,栲胶等有机醌类.最典型的改良A,D,A法Ⅲ,硫化氢回收除湿式氧化法外,其它湿法都有再生问题.最典型的是克劳斯工艺.5.2.5.2.脱除CO2的方法与工艺热钾碱法为主,K2CO3溶液吸收,加入活化剂和缓蚀剂不同,方法各异,本菲尔特法25—40%K2CO3溶液二乙醇胺—活化剂,KVO3—缓蚀剂,消泡剂—聚醛或硅酮,贫液20%—25%其余半贫液,流程特点:两吸两再,减压闪蒸.Ⅱ,物理吸收法国内最多是碳酸丙烯酯法,60年代美国Fluor公选择性,无腐蚀,无毒,性质稳定,蒸汽压小,净化度不高1% CO25,3,由煤制合成气煤中只含C元素,要获得合成气必须与H2O反应,也称为固体燃料气化.5.3.1煤气化过程的反应与机理1,以空气为气化剂时,碳与氧之间的反应为:C+O2= CO2; △H0298=-393.77kJ/molC+1/2O2=CO; △H0298=-110.59kJ/molC+CO2=2CO; △H0298=-172.284kJ/molCO+1/2O2=CO2;△H0298=-283.183kJ/mol设CO2平衡转化率为α,总压为P则2,以水蒸汽作气化剂时碳与水蒸汽的反应为:C+H2O(g)=CO+H2 , △H0298=131.390kJ/molC+2H2O(g)=CO2+2H2 △H0298=90.196kJ/mol通过有关计算知,0.1MPa下温度高于900℃,水蒸汽与碳反应的平衡产物中,含有等量的H2及CO ,其它组分含量接近于零.随着温度的降低,H2O, CO2及CH4等平衡含量逐渐增加.l蒸汽与碳反应5.3.1.2煤气化的工艺条件1,原料:工艺条件随燃料性能不同有很大差异.其性能包括粒度,灰熔点,机械强度,热稳定性以及反应活性等. 2,设备:对制气过程影响较大的是风机和煤气炉的炉篦.3,工艺条件:(1)温度:炉温应较熔点温度低50℃(2)吹风速度:吹风速度直接决定放热.(3)蒸汽用量:是改善煤气质量和提高煤气产量的重要手段之一.(4)循环时间及其分配:等于或略少于3min.5.3.2煤气化的生产方法和主要设备间歇式气化过程在固定床煤气发生炉中进行的.(图)五个阶段:气体流向(图及表)1,吹风阶段:吹入空气,提高燃料层温度,吹风气放空.2,一次上吹制气阶段:自下而上送入水蒸汽进行气化反应,燃料层下部温度下降,上部升高.3,下吹制气阶段:水蒸汽自上而下进行反应,使燃料层温度趋下均衡.4,二次上吹制气阶段:使底部下吹煤气排净,为吹入空气做准备.5,空气吹净阶段:此部分吹风气加以回收,作为半水煤气中氮的主要来源.煤气化的工业方法(一),分类以水蒸气为气化剂的蒸汽转化法1,按气化性质分以纯氧或富氧(有时也同时加入水蒸气)空气作为气化剂的部分氧化法2,按气化炉床层形式分:移动床(又称固定床),流化床,气流床,气流床和熔床;3,按排渣的形态分为:固体排渣式和液体排渣式煤气炉图工作循环造气流程鲁奇炉德士古炉5.3.3一氧化碳的变换一,基本原理二,变换催化剂三,工艺流程5.3.3.1 CO变换过程工艺原理1,变换反应化学平衡:主反应:CO+H2O CO2+H2 △H0298=-41.19KJ/mol副反应:CO+H2 C+H2OCO+3H2 CH4+H2Oya,ya' —分别为原料及变换气中一氧化碳的摩尔分率(干基)2,变换催化剂1,中(高)变催化剂:以三氧化二铁为活性中心铬,铜,锌,钴,钾等氧化物,可提高催化剂的活性镁,铝等氧化物,可提高催化剂的耐热和耐毒性能.目前常见的中(高)变换催化剂有:铁铬系催化剂:以FeO3加Cr2O3为助催化剂.钴钼系催化剂:针对重油含S量高的耐高S变换催化剂.国内外几种中(高)变催化剂见图.中变催化剂低变催化剂目前常用的低变催化剂有铜锌铝系和铜锌铬系两种.均以氧化铜为主体,国产低变催化剂的化学组成及性能见表.(1)主要组分的作用:A,Cu:是催化剂的活性组分;B,ZnO,Cr2O3,Al2O3:分散于铜微晶的周围将微晶有效的分隔开,提高其稳定性.。