合成氨生产煤气化原理
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介煤气化法是我国合成氨的主要制气方法，也是未来更替天然气和石油资源所必将采用的制气方法。
即利用无烟煤、蒸汽和空气在碳发生炉内生产合成氨所需要的气体，俗称半水煤气。
在已制得的半水煤气中，除了含有按合成工艺所需要的氮气和氢气外，还含有许多杂质和有害气体。
由于这些杂质和有害气体很容易使合成触媒中毒而降低触媒效能。
为保护触媒，延长其使用寿命，保证合成氨生产的正常进行，半水煤气中的杂质和有害气体必须在合成之前得以及时清除，这就需要对混合气体进行净化处理，并且要求连续性作业，以达到化学反应稳定进行，从而构成了合成氨工艺流程错综复杂和连续性强的生产特点。
一合成氨的生产方法简介氨的合成，必须制备合成氨的氢、氮原料气。
氮可取之于空气或将空气液化分离而制得，氮气或使空气通过燃料层汽化将产生CO或CO2转化为原料气。
氢气一般常用含有烃类的各种燃料制取，亦通过焦碳，无烟煤，重油等为原料与水作用的方法制取。
由于我国煤储量丰富，所以以煤为原料制氨在我国工业生产中广泛使用。
合成氨的过程一般可分为四个步骤：1．造气：即制备出含有氮一定比例的原料气。
2．净化：任何制气方法所得的粗原料气，除含有氢和氮外，还含有硫化氢、有机硫、一氧化碳、二氧化碳和少量氧，这些物质对氨合成催化剂均有害，需进行脱除，直至百万分之几的数量级为止。
在间歇式煤气炉制气流程中，脱硫置于变换之前，以保护变换催化剂的活性。
3．精炼：原料气的最终精炼包括清除微量一氧化碳、二氧化碳、氧、甲烷和过量氮，以确保氨合成催化剂活性和氨合成过程的经济运行。
4．合成：将合格的氢氮混合气体压缩到高压，在催化剂作用下合成氨气。
二合成氨反应的基本原理1. 造气：合成氨的原料——氢氮可以用下列两种方法取得（1）以焦碳与空气、水蒸气作用（2）将空气分离制取氮，由焦炉气分离制氢采用煤焦固定床间歇式汽化法。
反应方程如下：C+H2O=CO +H2 (1)CO+O2=CO2 (2)2．脱硫：无论以固体煤作原料还是以天然气、石油为原料制备氢氮原料气都含有一定成分的硫元素，无机硫主要含有硫化氢；有机硫主要含有二硫化碳、硫化氧碳等等。
KBR的煤制合成氨新工艺
KBR的煤制合成氨新工艺简介煤制合成氨是一种重要的工业化学反响过程，它通过利用煤作为原料，制造合成氨，用于生产化肥和其他化学品。
近年来，KBR公司开发了一种新的煤制合成氨工艺，该工艺具有更高的效率和更低的环境影响，成为行业内的关注焦点。
工艺原理KBR的煤制合成氨新工艺主要基于以下原理：1.煤气化：煤作为主要原料，在高温和高压条件下进行气化反响，生成一氧化碳和氢气。
这一步骤是整个工艺的关键步骤，对产率和产品质量影响显著。
2.合成氨产生：利用一氧化碳和氢气通过低温高压催化反响生成合成氨。
这一步骤需要高效的催化剂和适宜的反响条件，以获得高产率和高纯度的合成氨。
工艺优势KBR的煤制合成氨新工艺相比传统工艺具有以下优势：1.高效能源利用：新工艺能够最大程度地利用煤的能量，减少能源的浪费，提高能源利用效率。
2.低碳排放：通过优化催化剂和反响条件，新工艺能够显著减少二氧化碳等温室气体的排放，减少对全球气候的影响。
3.产品质量稳定：新工艺通过优化反响条件和催化剂选择，能够获得稳定的合成氨产品，提高化肥制造过程的可控性和产品质量。
4.生产本钱降低：新工艺简化了反响步骤和操作流程，减少了设备投资和运营本钱，提高了生产效益。
工艺应用KBR的煤制合成氨新工艺已经成功应用于多个工业化肥生产厂家，取得了良好的效果和经济效益。
该工艺广泛应用于制造化肥和其他化学品的生产过程中。
结论KBR的煤制合成氨新工艺是一种高效能源利用、低碳排放的工艺，可使化肥生产过程更加可持续和环保。
该工艺的应用加速了煤制合成氨领域的创新开展，推动了煤化工产业的进步。
相信随着技术的不断创新和工艺的优化，煤制合成氨工艺将在未来得到更广泛的应用和推广。
参考文献1.Yan, S., Li, W., Li, D., & Zhao, Z. (2024). A review on ammoniasynthesis catalysts for industry application. Chemical Engineering Journal, 310, 53-59.2.Joensen, F., Yates, I. C., & Rostrup-Nielsen, J. R. (2024). Industrial ammonia synthesis catalysts. In Handbook of heterogeneous catalysis (pp. 1919-1977). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.3.Wu, Y. C., Ji, S. J., & Hu, S. H. (2024). The latest development for commercial KBR ammonia converter on energy-saving and emission reduction. China Nitrogen Fertilizer, 38(5), 24-27.。
煤化工合成氨工艺分析及节能优化对策
煤化工合成氨工艺分析及节能优化对策摘要：在煤化工发展水平不断提高的情况下，合成氨工艺获得了进一步发展，但是在节能方面依旧存在很多有待改进之处，因此化工企业应该研究一些节能优化方式，不断加强合成氨工艺的节能效果，从而全面提高煤化工行业的节能效果。
关键词：煤化工；合成氨工艺；节能优化1煤气化工作原理煤化工领域推进工业活动过程中，可以在高温高压情况下保证煤炭可以充分燃烧，和氧气、水蒸气会出现化学反应，使得固体煤炭材料能够顺利转化为具有可燃性的气体，气化处理的煤气可以被称之为合成气，参与此次气化反应的设备即是汽化炉。
从宏观角度分析，煤炭进行气化处理的过程中，主要可以划分为干燥阶段、燃烧阶段、热解阶段、气化阶段，在对煤炭进行干燥处理的过程中是物理制备阶段，其余环节基本都属于化学反应范畴。
气化炉内部的煤炭材料在高温影响下会出现热解反应，能够释放出很多挥发性比较强的物质，这些物质经过升温加热能够与添加剂出现化学反应，产生CO、CO2、H2S、H2O2等物质，这些物质再次接受加热处理、冷却处理以后，可以成功制备出合成氨。
2煤化工合成氨工艺的节能改造策略2.1造气工段技术的优化对于造气阶段的技术改进，可以从以下几个方面入手：（1）选择和引进全自动焦化机设备的生产制造技术。
在节能降耗的环境下，该技术具有非常好的环保性能，不仅可以帮助企业操纵产品成本，还可以确保生产过程的安全稳定；（2）完善液化气余热回收利用技术，依托更专业的回收处理设备处理利用氨合成工艺余热，依托余热回收利用有效节能；（3）介绍了锅炉状态监测和蒸汽压力微机控制技术。
在具体的生产过程中，根据这两种技术合理安排生产过程中的网络资源，通过对锅炉状态的检测，对造气炉的周围环境和内部结构运行进行实时检测。
如果在生产过程中发现问题，应及时解决预警信息，确保整个生产过程的安全稳定；（4）改进集中式高效气体洗涤器的应用。
在氨合成的具体过程中，可以采用集中高效气体洗涤器来缓解运行中的压力，特别是可以合理解决生产过程中产生的污水；（5）改进高炉余热回收利用技术。
煤制取合成氨的主要步骤
煤制取合成氨的主要步骤
煤制取合成氨的主要步骤包括以下几个步骤：
1. 煤气化：将煤炭在高温和高压条件下与氧气或蒸汽反应，产生合成气（一种由一氧化碳和氢气组成的气体）。
煤气化可以通过煤气化炉或气化反应器进行。
2. 气体净化：通过一系列的步骤，将合成气中的杂质如硫化物、颗粒物和其他有害物质去除，以保证后续的反应过程能够进行。
3. 催化转化：将合成气中的一氧化碳和氢气转化为氨气。
这一步骤通常采用催化剂（如铁、钴等）来加速反应速率。
催化转化可以通过低温催化、高温催化或选择性催化等不同的过程进行。
4. 分离和纯化：将氨气从反应产物中分离出来，并通过一系列的分离和纯化步骤去除其中的杂质，以得到高纯度的合成氨。
这些步骤通常需要使用大量的能源和参与多个反应过程，所以煤制取合成氨是一个能量消耗较高的过程。
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。
合成氨工艺中的煤气化
水封
链接
K-T煤气化炉
实质： 实质： 2C + O2 = 2CO -221.189KJ/mol C + H2O (g) = CO + H2 +131.390KJ/mol
存在问题： 存在问题：自热平衡 原料平衡 CO + H2 / N2 = 3.1 ~ 3.2
3
二、煤气化原理
2、以水蒸汽作气化剂时，碳与水蒸汽的反应为： 、以水蒸汽作气化剂时，碳与水蒸汽的反应为： C+H2O(g)=CO+H2 ， C+2H2O(g)=CO2+2H2 △Hθ298=131.390kJ/mol △Hθ298=90.196kJ/mol
CO +H2O(g)= CO2+2H2 △Hθ298=-41.19kJ/mol C+2H2= CH4 独立反应数： 独立反应数：6-3= 3 平衡计算： 平衡计算：
煤气 干燥区 干馏区 还原层 气化区 氧化层 灰渣区
空气、 空气、水蒸气
间歇式固定床煤气发生炉 燃料层分区示意图
燃料
放空 蒸汽 冷却水 氮空气 半水煤气 去气柜
空气来自 鼓风机
入 下 水 道
固定层煤气发生炉
型）制半水煤气工艺流程
室 煤气发生炉；2-燃烧恋；3-水封槽；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-燃料贮仓；7-烟囱
三、制取半水煤气的工业方法
（五）、工艺流程和主要设备 ）、工艺流程和主要设备
是由煤气发生炉 余热回收装置、 煤气发生炉、 间歇式制气的工艺流程 是由煤气发生炉、余热回收装置、 煤气的除尘、降温和贮存等设备所组成。 煤气的除尘、降温和贮存等设备所组成。 所组成 工艺流程见 工艺流程见（图）
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煤合成氨工艺流程
煤合成氨工艺流程煤合成氨是将煤作为原料进行气化，生成合成气，再通过合成制成氨的过程。
其工艺流程主要包括煤气化、合成气净化、合成气制氨和氨回收等环节。
首先是煤气化过程。
煤经过高温和高压的条件下与氧气或蒸汽和氧气进行反应，生成一种富含CO和H_2的气体，即合成气。
煤气化的主要反应有两个：碳水化合物气化反应和碳气化反应。
碳水化合物气化反应是将煤中的碳水化合物转化为CO和H_2，碳气化反应是将煤中的碳转化为一氧化碳。
这两个反应共同生成合成气。
接下来是合成气净化过程。
合成气中的硫化氢、苯、氨等有毒和有害物质必须予以除去，以防止对催化剂和设备的腐蚀，同时也保障产品质量。
合成气净化的主要方法有吸附法、洗涤法、沉降法等。
其中，吸附法是将合成气通过吸附剂层，将有害物质吸附下来；洗涤法是将合成气通过水或有机溶剂中，利用物理吸附和化学反应将有害物质溶解掉；沉降法则是通过重力沉降和离心力来分离固体和液体。
然后是合成气制氨过程。
合成气制氨是将合成气经过低温、高压下与催化剂反应，生成氨的过程。
这个过程中，主要反应是H_2和N_2的结合反应，生成NH_3。
合成气中的CO和CO_2也参与了一些副反应，但是主要产物仍然是氨。
合成气制氨的催化剂一般采用铁、铑等金属催化剂，具有高效、高选择性和稳定性。
最后是氨回收过程。
合成氨中未反应完全的气体和产生的副产物需要进行回收利用，以提高资源利用效率。
回收过程主要包括气体的冷凝、分离和循环等。
气体经过冷凝处理，使其中的氨成为液体，然后通过分离装置将液体氨和未反应的气体分离出来，再进行循环利用。
总的来说，煤合成氨工艺流程包括煤气化、合成气净化、合成气制氨和氨回收等环节。
通过这些过程，煤可以转化为氨，实现煤资源的高效利用。
煤合成氨工艺在农业、化肥、能源等领域具有重要应用价值，对于提高能源利用效率、改善环境污染等都具有积极意义。
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。
煤的固定层气化合成氨工艺
煤的固定层气化合成氨工艺摘要：本文通过以煤为原料生产合成氨工艺流程的总结，重点探讨造气工艺流程，以及造气工艺条件的选择及依据。
了解如何在合成氨工艺中得到最高的效益，达到节能减排的目的。
关键词：合成氨，煤，造气煤气是一种可燃性气体，其主要成分有CO、H2、N2、CO2等。
由煤和空气作用可制得空气煤气，由煤与空气和蒸汽作用制得混合煤气，混合煤气热值高于前者。
煤气的产生方式有很多种，如焦炉煤气、发生炉煤气、水煤气、油煤气、高炉煤气、裂化煤气等很多种。
发生炉煤气的产生方法是将煤在发生炉中燃烧后，将炉底的空气加以限制，使煤不能完全燃烧，产生大量的CO，使炉中排出的气体主要是N2、CO2和CO。
水煤气的制造方法是将煤在炉中点燃后，在炉底吹入充足空气，使煤炽热燃烧，然后停掉风机，依次从炉底和炉顶喷入水蒸气，与炽热的煤反应后产生大量的H2和CO，再与空气中的氮气和剩余的水蒸气混合，就形成了水煤气。
焦炉煤气的产生方法是原煤经过粉碎，洗煤后，按不同的煤种比例混合装入焦炉内，隔绝空气进行加热，高温使煤进行分解，产生煤气和煤焦油。
中小合成氨厂多采用固体燃料气化法制造原料气，即采用氧或者含氧气化剂对固体燃料如焦炭、块煤或型煤等进行热加工，使其转化为可燃性气体的过程。
合成氨生产中将这一过程简称为“造气”，气化所得到的可燃性气体称为煤气，进行气化反应的设备称为煤气发生炉，简称“造气炉”。
煤气的成分取决于燃料和气化剂的种类及气化条件。
对同一种固体燃料，采用不同的气化剂，可制造出不同组成的煤气；即使采用相同的气化剂，在不同的气化条件下所得到的煤气组成也不相同。
1.1 煤气化工艺分类[1]煤炭气化技术已有悠久历史，尤其自20世纪70年代石油危机的出现，世界各国广泛开展了煤炭气化技术的研究。
目前正在应用和开发的煤气发生炉有很多类型。
所有这些气化炉都有一个共同的特征，煤在气化发生炉中，高温条件下与气化剂反应，使固体燃料转化成气体燃料，只剩下含灰的残渣。
合成氨的成长历程及煤合成氨原理
合成氨的发展历程及煤合成氨原理一、合成氨的历程1.怎样固氮——问题浮出水面氨（Amonia），分子式NH3，1754 年由英国化学家普里斯特利（J.Joseph Priestley）加热氯化铵和石灰石时发现。
1784 年，法国化学家贝托雷（C.L.Berthollet）确定了氨是由氮和氢组成的。
从那以后很长一段时间，氨的主要来源是氮化物，而氮化物的主要来源是自然界中的硝石矿产。
19 世纪以来，人类步入了现代化的历程。
随着农业的发展，氮肥的需求量在不断提高；同时随着工业的突飞猛进，炸药的需求量也在迅速增长。
1809 年，在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地；但是面对人类不断膨胀的需求，自然界的生物和矿产资源毕竟有限。
然而全世界无论何处，大气的五分之四都是氮，如果有人能学会大规模地、廉价地把单质的氮转化为化合物的形式，那么，氮是取之不尽、用之不竭的。
因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题，而合成氨，作为固氮的一种重要形式，也变成了19 至20 世纪化学家们所面临的突出问题之一。
2.历经磨难，终成正果——从实验室到工业生产在合成氨研究屡屡受挫的情况下，德国物理化学家F·哈伯（Fritz Haber）知难而进，对合成氨进行了全面系统的研究和实验，决心攻克这一令人生畏的难题。
1912 年在德国奥堡（Oppau）建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913 年9 月9 日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。
一百多年来无数科学家们合成氨的设想，终于得以实现。
合成氨历经磨难，终于从实验室走向了工业化，它成了工业上实现高压催化反应的一座里程碑。
由于哈伯和博施的突出贡献，他们分别获得1918、1931 年度诺贝尔化学奖金。
3.艰难的探索N2+3H2=2NH3氨的合成反应式：N2+3H2=2NH3合成氨的化学原理，写出来，不过这样一个方程式；但就是这样一个简单的化学方程式，从实验室研究到最终成功、实现工业生产，却经历了约150 年的艰难探索。
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H2O(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。
化肥工业合成氨煤气化的煤炭原料指标
化肥工业合成氨煤气化的煤炭原料指标煤炭是化肥工业的重要原料之一，依据合成氨时煤气化不同的工艺路线，对煤炭原料的要求不尽相同。
下表可作为煤炭经销商甄选化肥行业用户的参考依据。
附件：煤气化技术的发展1、煤气化的基本概念和气化原理煤炭气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。
煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程，热解析出的挥发分包括煤焦油、油、酚和某些气相碳氢化合物；析出挥发分后的固定碳与气化剂发生反应生成CO、C02和CH2 等气体；同时，挥发分与氧之间还会发生反应，最终形成粗煤气。
煤的气化和燃烧反应包括两种反应类型，即非均相气－固反应和均相的气相反应。
不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。
气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。
2、煤气化技术的分类目前技术相对成熟、已经被广泛采用的煤气化工艺主要有固定床、流化床和气流床 3 种：①固定床(移动床)：常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2 种。
②流化床(沸腾床)：常见有温克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas、AFB）、循环流化床（CFB）等。
③气流床：典型工艺有Texaco 水煤浆气化、Shell干粉煤气化和GSP 加压气流床气化。
五花八门的气化工艺，企业该如何选择作者：张兴刚文章来源：中国化工报更新时间：2012-02-21煤气化技术是煤化工项目的龙头。
目前在国内化工领域推广应用的煤气化技术达10多种。
图为鲁西化工股份有限公司采用航天炉煤气化技术生产合成氨的装置。
（本报记者张育摄）中化新网讯如果要问最近我国煤气化技术领域最受关注的事件是什么，那世界第一台水煤浆气化的水冷壁气化炉在山西建成并成功连续运行了几个月当仁不让。
而由此，水煤浆热壁炉和水冷壁炉优缺点的比较再次成为业界的热点话题，继而又引起了关于煤气化技术孰优孰劣的争议。
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。
重油合成氨的工艺流程
重油合成氨的工艺流程
重油合成氨是一种重要的化工反应过程，其工艺流程一般分为煤气化、气体净化、氮气制备、合成氨和氨的处理几个步骤。
以下是详细的工艺流程：
1. 煤气化：煤气化是将煤作为原料，通过高温和压力下进行气化的过程，产生合成气体。
煤在气化炉中与气化剂（通常是氧气和蒸汽）反应，生成一氧化碳（CO）、氢气（H2）以及少量的甲烷（CH4）等气体。
2. 气体净化：产生的合成气中存在着一些杂质，如硫化物、氯化物和灰分等，需要进行净化处理。
净化过程包括除尘、除硫、除氯等操作，以保证气体组分的纯度和净化。
3. 氮气制备：合成氨过程中需要使用氮气。
一般采用空分设备进行氮气的制备。
空分设备利用空气中氧气与氮气的不同黏性，通过压缩、冷却、分离等步骤，将氮气从空气中分离出来。
4. 合成氨：合成氨的反应通常采用哈伯–玻希斯过程。
该过程的主要反应是氮气与氢气在高压、高温和催化剂的作用下，通过一系列反应生成合成氨。
该反应需要一定的压力（通常为100-300 atm）和温度（通常为300-500）条件下进行。
5. 氨的处理：合成氨生成后需要进行处理，包括冷却、压缩、洗涤和干燥等操作。
冷却是将高温的合成氨冷却至常温，压缩是为了提高氨气的密度和浓度。
洗
涤则是通过对氨气进行溶剂洗涤，去除其中的杂质，以提高氨气的纯度。
干燥是为了去除氨气中的水分，以保证产品的质量。
以上是重油合成氨的工艺流程。
需要注意的是，重油合成氨是一项复杂的工艺，流程中还需要考虑反应条件、催化剂的选择、设备的设计等方面的因素，以保证反应的效率和产品的质量。
连续气化合成氨生产工艺介绍和原理培训教材
第一章设计基础资料一、装置能力1、总体说明本装置为HT-L粉煤气化炉气化装置，包括1500、1600、1700、1800 单元：其中1500单元为磨煤及干燥装置，1600单元为煤加压及进煤装置，1700单元为气化及合成气洗涤装置，1800单元为渣及灰水处理装置。
1500单元设置三套磨煤机系统，正常运行二开一备，1600单元为粉煤输送，1700单元设置二台气化炉及合成气洗涤塔系统，1800单元为二级闪蒸及灰水处理。
2、装置能力本装置日消耗原料煤约1600吨，制备成5〜90卩m粒度的粉煤，在4.0MPa下气化为粗煤气，经洗涤，最终97417NRh的煤气（干）送变换工段二、原料煤、氧气规格及化学品规格1、设计煤种原料煤规格煤质分析报告如下表所示，其中工业分析值和灰熔点元素分析值为推测值：、氧气温度：34 C压力：5.0MPaG在气化界区）纯度：> 99.8%Ar: < 0.2%3、化学品1)阳离子絮凝剂型号 BC-644或相当类型阳离子状态 固体粉状2)分散剂型号WL-626或相当状态液态比重 1.15 ± 0.05 固含量> 30%压力0.20Mpa(G)污垢热阻3.44x 10-4m2.k/wPH 2.0〜3.0 三、公用工程条件1、高压锅炉给水悬浮物：< 5 mg/LpH 值(25C)> 8.8 〜9.3 含氧量：w 7卩g/L 含铜量： < 5卩g/L二氧化硅：w 5卩g/L2、循环冷却水供水温度 34 压力0.48Mpa(G)总硬度：w 2.0 卩mol/L 含油量：w 0.3 mg/L 含铁量：w 30卩g/L含联氨：w 10〜50 卩g/LC0.30Mpa(G) ， 泵 出 口 压 力CPH 值7~8腐蚀余度<0.125mm （碳钢） <0.005mm （不锈钢 ）3、脱盐水硬度~ 0 a mol/l 电导率（ 25C ）< 0.3 a S/cmSiO 2< 20ppb温度30~40C4、蒸汽（ 1 ）9.8Mpa （G ） 高压蒸汽温度 535C压力8.83 MPa （G ）（ 2）5.29Mpa （G ） 次高压蒸汽 温度 465C压力4.8 MPa （G ）（ 3）2.5Mpa （G ） 饱和蒸汽 （ 4）1.27Mpa （G ） 饱和蒸汽 （ 5）0.5Mpa （G ） 低压蒸汽5、仪表空气（含工厂空气，并由空分装置提供）温度 < 40 C0.7Mpag （ 1） -40C <10mg/m 3< 1mg/m （含尘粒径W3压力 露点 含油量 含尘量米）四、工厂空气温度压力含尘含油五、高压氮气温度压力纯度O2六、低压氮气温度压力纯度40 C0.7MPa(G) <3匕m<10ppm(wt)>40 C8.1MPaG>99.99% <10ppm40C0.7MPaG>99.99% <10ppm80C8.12MPaG C(O> 98.5%O2 七、高压二氧化碳温度压力组成八、电电源（1） 10kV 供电电压频率相数35kV/10 kV （±10％）50Hz（±1％）三相三线，中性点不接地（2） 380V 供电电压380/220V（士5% ）频率50Hz（士1% ）相数三相四线，中性点接地（3）事故供电电压380/220（士5% ）频率50Hz（士3% ）相数三相九、燃料气开车燃料气来自煤化工一公司的半水煤气或合成甲烷气。
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二、合成氨生产工艺的特点
3、高度连续化 合成氨工业还具有高度连续化大生 产的特点，它要求原料供应充足连续，有比较高的 自动控制水平和科学管理水平，确保长周期运行， 以获得较高的生产效率和经济效益。 4、生产工艺典型 合成氨生产中既有气固相、气液 相非催化反应，又有气固相、气液相催化反应过程， 同时工艺中还包括了流体输送、传热、传质、分离、 冷冻等化工单元操作，是比较典型的化学工艺过程。
练习
1、名词解释：水蒸汽分解率。
2、说明加快下列反应速率的主要方法。
C O2 CO2
C CO2
C H2O
2CO
CO H2
选择题
1、在高温进行碳与氧的反应，为加快反应速率应 采取的措施是（ C ）。 (A) 提高炉温 (B) 降低炉温 (C)提高空气流速 (D)降低空气流速 2、碳与水蒸气反应，为加快反应速率应采取的措 施是（ A 、C ）。 (A) 提高炉温 (B) 降低炉温 (C) 选用活性高的燃料 (D)减少水蒸气用量
气固催化反应的步骤
外扩散 吸附 与碳的化学反应 产物的脱附 外扩散
（1）
的反应速率
当温度在775℃以下时，其
反应速率大致可以表示为：
反应速率常数与温度、氧含量及活化
能的关系符合阿雷尼乌斯方程：
k Ae
E RT
K—反应速率常数，代表反应速率快慢的数值； A—碰撞因子，它反映了反应物分子的热运动情 况，温度越高其数值越大，但是由于本身数量级 在106～9以上，所以温度对其影响甚微。 E—活化能，单位是J/mol；它是反应发生所需 要的最低能量。
高温下的反应
在高温900℃以上时，k值相 当大，气化过程为扩散控制， 总的反应速率取决于氧气的 传递速率。一般而言，提高 空气流速是强化以扩散为主 反应的行之有效的措施。如 图1-3，提高空气流速，可 加快反应速度。
提高碳与氧的反应速率
在低温下进行反应（化学反应控制）， 提高煤气炉温度，可加快反应速度。
思考答题
如何控制反应条件，有利于制得高质量的
煤气？ 答：采用“高温低压”有利于获得CO和H2 含量高的煤气。
练习
1、在制造水煤气的过程中，提高炉温有利于
生成下列气体（ A ）。 (A) CO和 H2 (B) CO和CO2 (C) H2 和CH4 (D) CO2和CH4
【第四课时】
随着压力的提高，平衡向气体体积减小的方 向移动，因此空气煤气中CO含量降低。
【作业】
1、合成氨生产分为哪三个主要步骤？
各步骤的任务是什么？ 2、名词解释：半水煤气。 3、写出以空气为气化剂时，碳与氧之 间的化学反应。 4、已知足量碳与1mol氧反应，O2首先全部 与碳生成CO2， CO2再与碳反应生成CO。当 反应达到平衡时， CO2平衡转化率为 ，
独立反应数=？
物质数6，元素数3， 独立反应数为3.
独立反应数
一般可选式（1-6）（1-8）和（1-9）。
书写这些反应的平衡常数表达式
K P6
pCO pH 2 pH 2 O
K P8
pCO2 pH 2 pCO pH 2 O
K P9
pC H 4 p 2 H2
吸热
放热
放热
【思考】平衡常数随温度的变化与放热、吸热 反应有关系吗？
【教学目标】
理解气化反应反应速率的影响因素。
2、反应速率
气化剂与碳在煤气炉中的反应属于气-固相非催化 反应，随着反应地进行，碳的粒度逐渐减小，不 断生成气体产物。 其反应过程一般由气化剂的外扩散、吸附、与碳 的化学反应及产物的脱附、外扩散等步骤组成。 若其中某一步骤的阻止作用最大，则总的反应速 率取决于这个步骤的速率，此步骤称为控制步骤， 如何提高控制步骤的速率是提高总反应速率的关 键。
1、化学平衡
（1）以空气为气化剂 以空气为气化剂，碳与氧发生下列反应：
独立反应数的确定
系统是同时存在多个反应的平衡系统，应首先确定 系统的独立反应数。 系统的独立反应数= 系统中所有的物质数-—构成这些物质的元素数。 考虑惰性气体氮，则系统中含有O2、C、CO、CO2、 和N2五种物质，由C、O和N三种元素构成，故系统 的独立反应数为5-3=2。 一般可选式(1-1)和式(1-3)计算平衡组成。
半水煤气
以适量空气或富氧空气与水蒸气作为气化剂，
所得气体组成符合 （H2+CO）/ N2 =3.1～3.2的混合煤气，即合成 氨原料气。 生产上也可用水煤气与吹风气混和配制。
一、气化原理
煤在煤气发生炉中由于受热分解放出低分子
量的碳氢化合物，而煤本身逐渐焦化，此时 可将煤近似看作碳。碳与气化剂空气或水蒸 气发生一系列的化学反应，生成气体产物。
第一节 煤气化
第二课时
【教学目标】
1、掌握煤气化、空气煤气、水煤气和半水煤
气的概念。 2、掌握以空气为气化剂时煤气炉内碳与氧 的反应。
1、基本概念
煤气化：用气化剂对煤或 焦炭等固体燃料进行热加 工，使其转变成可燃性气 体的过程，简称造气。 气化剂：用来与固体燃料 进行气化反应的气体。 常用的气化剂有：空气、富 氧空气、氧和水蒸气。 煤气：固体燃料气化后得 到的可燃性气体。 进行气化反应的设备称煤 气发生炉。
温度范围内，速率仍较慢，因此是动力学控 制；在此范围内，提高温度是提高反应速率 的有效措施。 如图1-4为水蒸汽分解率与温度、反应时间和 燃料性质的关系。
蒸汽分解速率
读图1-4可见：对 焦炭而言，温度 越高，蒸汽分解 速率越快。 [结论]木炭的活 性比焦炭高。升 温可以提高蒸汽 分解率。
将不同温度下的及总压代入上式可解出，
从而求出系统的平衡组成。看下表总压为 0.1013MPa时空气煤气的平衡组成%。
平衡组成分析
随着温度升高，CO的平衡含量增加，CO2的平衡
含量下降。当温度高于900℃时，气体中CO2的平 衡含量甚少。
练习
思考：压力对空气煤气组成有何影响？
据式（1-5），或直接用化学平衡原理解释。
原料气的制取 原料气的净化 氨的合成
图1
三催化剂净化的合成氨流程
空气、煤、水蒸汽
造气 除尘、脱硫 CO变换 铜洗 压缩 碳化 碳酸氢铵 软 水
软水
合成
气氨 水蒸气
图2 生产碳酸氢铵流程
合成氨生产的三个主要步骤
原料气的制取 制备含有氢气、一氧化碳、氮气的 粗原料气。 原料气的净化 除去原料气中氢气、氮气以外的杂 质，一般由原料气的脱硫、一氧化碳的变换，二氧 化碳的脱除，原料气的精制等组成。 原料气压缩与合成 将符合要求的氢氮混合气压缩 到一定的压力，在铁催化剂与高温条件下合成为氨。
计算所生成煤气的平衡组成。
解：反应前各组分的物质的量为 1mol氧与碳完全反应可以得到1molCO2，被
碳还原是可逆反应，平衡时有 还原掉。
molCO2被
反应后各组分的物质的量为
【第三课时】
【教学目标】
掌握以水蒸气为气化剂时的化学反应。
（2）以水蒸气为气化剂
以水蒸气为气化剂，碳与水蒸气发生下列反应：
CH4和CO2 。
读图1-1
： H2O(g)%、CH4%随温度升高而 下降；CO%、H2%随温度升高而上升，至 1000℃各接近50%，总量达到100%； 读图1-2 ：随温度变化规律与1-1相同；但 压力为2.026MPa时，同样在1000℃时，平 衡产物中CO 42%、H2 44%，与50%有相 当差距。
第一篇 合成氨
第一章 合成氨原料气的生产
【第一课时】
【教学目标】
1、掌握三个步骤。 2、了解典型流程。
第一章
合成氨
合成氨生产除电解法外，其他方法制得的原料 气中都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳，这 些物质是合成催化剂的毒物，在进行合成之前， 需将其彻底清除。 合成氨的生产过程包括三个主要步骤：
随温度的升高，放热反应的平衡常数减小 ---温度升高对放热反应不利。 吸热反应随温度的升高，平衡常数增加， ----温度升高对吸热反应有利。
温度升高有利于生成哪些气体？
升温有利于生成CO和H2 ，不利于生成 CH4和CO2 。
减压有利于生成哪些气体？
减压有利于生成CO和H2 ，不利于生成
合成氨生产常用的原料包括： 焦炭、煤、 焦炉气、天然气、石脑油和重油。 各种原料制氨的典型流程： (1) 以煤为原料的合成氨流程 (2) 以天然气为原料的合成氨流程 (3) 以重油为原料的合成氨流程
二、合成氨生产工艺的特点
1、能量消耗高 合成氨工业是能耗较高的行业，由于原料 品种、生产规模和技术先进程度的差异，吨氨能耗在28～ 66GJ（billion joule 十亿焦耳）。因此，当原料路线确定 后，生产规模和所采用的先进技术应以总体生产节能为目标， 即能耗是评价合成氨工艺先进性的重要指标之一。
为简化起见仅用式(1-3)即可。反应式（1-3）的 平衡常数见表1-1所示。 随温度升高，平衡常数增加。 假设O2首先全部生成CO2，然后按式(1-3）部分 转化成CO，其平衡转化率为 ，空气中（摩尔 比） ，反应前后各组分间的数量关系见 表1-2所示。
平衡组成的计算
计算出 就可计算出平衡组成
在高温下进行反应（扩散控制）， 提高空气流速，可加快反应速度。应速率比碳的燃烧速率慢得多，