合成氨原料气的生产
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。
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。
合成氨的流程
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：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。
一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。
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—合成氨原料气的生产
主要内容
➢ 1.合成氨的应用 ➢ 2.合成氨生产的原料及步骤 ➢ 3.合成氨生产的典型流程 ➢ 4.合成氨工艺的特点
1.合成氨的应用
磷铵
硝化棉
1.合成氨的应用
2.合成氨生产的原料及步骤
（1）原料
原料气
产品水碳含 氢氢 化工 合源自 物气 体空气原料： 焦炭、煤 天然气、焦炉气 石脑油、重油 空气
（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
（1）以煤为原料的中型合成氨流程
煤
水 蒸
汽
空气
造气 变换
除尘、脱硫
脱碳
水蒸气 二氧化碳
压缩
软水 合成
氨
甲烷化
（2）以天然气为原料的合成氨原则流程
天然气
空气
压缩 水蒸气
压缩
脱硫 一段转化 二段转化 高、低温变换
元操作
2.合成氨生产的原料及步骤
（2）基本步骤
1 原料气的制取 制备含有H2、 N2、CO、 CO2等成分的 粗原料气
2
原料气的净化
除去原料气中H2 、N2以外的杂质 ，包括脱硫、CO 变换、 CO2的脱 除、原料气精制 等
3
氨的合成
精制原料气经 压缩后合成氨
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3.合成氨生产的典型流程
脱碳 甲烷化
压缩
二氧化碳
合成
氨
（3）以重油为原料的合成氨原则流程
空气
空分
氧气
重油 部分氧化
水蒸气
碳黑清除
碳黑
氮
变换
气
甲醇洗
硫化氢、硫氧化碳
二氧化碳
液氮洗
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。
合成氨原料气
合成氨原料气合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化肥生产和工业领域。
合成氨的原料气是合成氨过程中至关重要的一环，直接影响合成氨的产量和质量。
本文将围绕合成氨原料气展开讨论，探讨其来源、成分和影响因素。
合成氨原料气的主要成分是氮气和氢气。
氮气主要来自空气，而氢气则通常采用天然气蒸汽重整或煤气化等方法生产。
氮气和氢气按一定比例混合后，经过催化剂的作用，反应生成合成氨。
因此，保证原料气中氮气和氢气的纯度和比例是合成氨生产的关键。
合成氨原料气的品质也受到其他杂质的影响。
例如，原料气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等杂质会影响催化剂的活性，降低合成氨的产率。
因此，在生产过程中需要通过各种方法去除这些杂质，确保原料气的纯净度。
原料气的温度和压力也会影响合成氨的产率和质量。
在反应中，适当的温度和压力能够提高反应速率，增加产量，但过高或过低的温度和压力会导致反应失控或产物质量下降。
因此，控制原料气的温度和压力是合成氨生产中需要重点关注的问题。
合成氨原料气的来源也值得关注。
传统的合成氨生产通常采用化石燃料为原料生产氢气，但这种生产方式会产生大量二氧化碳等温室气体，对环境造成严重影响。
因此，近年来越来越多的合成氨生产商开始使用清洁能源，如风能、太阳能等替代传统原料气，以减少对环境的影响。
合成氨原料气是合成氨生产中至关重要的一环，其成分、纯度、温度、压力和来源都会直接影响合成氨的产量和质量。
生产商需要密切关注原料气的质量和来源，采取有效措施确保原料气的纯净度和稳定性，以提高合成氨的生产效率和产品质量，同时减少对环境的影响。
希望通过本文的讨论，读者能更加深入了解合成氨原料气的重要性和影响因素，为相关领域的研究和生产提供参考。
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。
合成氨生产过程三个基本步骤
合成氨生产过程三个基本步骤合成氨，这个听上去有点高大上的东西，实际上和我们的生活息息相关。
你知道吗？合成氨是化肥的重要原料，而化肥又是我们吃的粮食的“营养师”。
今天就让咱们轻松聊聊合成氨的生产过程，看看它是怎么一步步变成我们赖以生存的宝贝的。
1. 原料准备首先，合成氨的生产离不开原料，那就是氢气和氮气。
氢气主要来自于天然气，听起来是不是有点复杂？其实就是把天然气经过一系列化学反应，把里面的氢分离出来。
说到这儿，我总是想起那些化学课上讲的公式，真是头疼得要命。
不过，放心吧，这里咱们不纠结于公式，只要知道氢气的来源就好。
然后，氮气呢？大自然赐予我们大量的氮气，空气中大约有78%的氮气。
我们只需要把空气中的氮气分离出来，真是简单粗暴。
想象一下，像是在大自然的厨房里，随便拿点空气就能做出美味的合成氨，简直太划算了！2. 合成反应原料准备好之后，就要进入“烹饪”阶段了。
这个过程叫做合成反应。
简单来说，就是把氢气和氮气按照一定的比例混合，然后在高温高压下进行反应。
哇，这可不是随便在家里炒个菜那么简单哦！需要的温度大约在400500摄氏度，压力也是很高，达到200个大气压左右。
真是个“火力全开”的过程，仿佛在进行一场化学“烧烤”。
在这个环节，氢气和氮气经过反应，最终生成了合成氨。
这里面其实还有个小插曲，就是反应过程中产生了一些副产物，比如一氧化碳。
你要是想搞定这场化学聚会，得想办法把这些副产物处理掉，否则可就乱套了。
所以，现代化的生产设备中会加入一些催化剂，来加速反应，减少副产物的生成。
就像厨师加点调料，让菜品更加美味！3. 产品分离与净化当合成氨生产出来后，还不能急着就把它拿去装瓶。
接下来，我们要进行产品的分离与净化。
这就好比在一锅粥里捞出想吃的米粒，咱们需要把未反应的氢气和氮气分离出来，继续回收利用。
这个过程也是精细的，不然可就浪费了。
分离完成后，合成氨还需要经过净化，确保里面没有杂质。
净化的过程就像是在洗澡，把合成氨洗得干干净净，才能安心用来生产化肥。
合成氨原料气的生产与净化
合成氨原料气的生产与净化
不同合成氨厂，生产工艺流程不尽相同，但基本生产过程都包括以下
工序。
(l)原料气制各工序制各合成氨用的氢、氨原料气。
可将分别制得
的氢气和氨气混合而成，也可同时制得氢、氨混合气。
除电解水外，制取的氢、氨原料气都含有硫化物、一氧化碳、二氧化
碳等杂质，这些杂质不仅腐蚀设各，而且是合成氨催化剂的毒物。
因此，
必须除去，制得纯净的氢、氨混合气。
(2)脱硫工序除去原料中的硫化物。
(3)变换工序利用一氧化碳与蒸汽作用生成氢和二氧化碳，除去原料
气中的大部分一氧化碳。
(4)脱碳工序经变换工序，原料气含有较多的二氧化碳，其中既有原
料气制各过程产生的，也有变换产生的。
脱碳是除去原料气中的大部分二
氧化碳。
(5)精制工序经变换、脱碳，除去了原料气中大部分的一氧化碳
和二氧化碳，但仍含有0.3%-3%的一氧化碳和0.1%-0.3%的二氧化碳，需
进一步脱除以制取纯净的氢、氨混合气。
(6)压缩工序将原料气压缩到净化所需耍的压力，分别进行气体净化，得到纯净的氢、氨混合气，然后将纯净的氢、氨混合气压缩到氨合成反应
要求的压力。
(7)氨合成工序在高温、高压和有催化剂存在的条件下，氢气、氨气合成为氨。
在合成氨厂，原料气的制各也称为造气；而脱硫、变换、脱碳、少量
一氧化碳及二氧化碳的脱除等，则统称为原料气的净化。
可以说，合成氨生产是由原料气的制各、净化及氨的合成等步骤组成的。
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。
工业合成氨
1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2：将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。
用煤和水制H2的主要反应为：(3)制得的H2、N2需净化、除杂质，再用压缩机制高压。
(4)氨的合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。
(5)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔，使之充分利用。
2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点：合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应：(2)合成氨生产的要求：合成氨工业要求：○1反应要有较大的反应速率；○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。
(3)合成氨条件选择的依据:运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中NH3的产量压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等的要求高，因此，工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中NH3的含量，因此合成氨时温度要适宜，工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时，催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动，但能缩短反应达到平衡的时间，工业上一般选用铁触媒作催化剂，使反应在尽可能低的温度下进行。
○1温度：500℃左右○2压强：20MPa—50MPa ○3催化剂：铁触媒除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气，以有利合成氨反应。
(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度)，然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。
焦炉尾气生产合成氨的原理
经过提氢后的富甲烷气送回焦化厂作为 燃烧气。
三、空分制氮工艺原理及过程简介
1、空分制氮工艺原理 N2在自然界中分布很广，是空气的主要 成分，主要以单质分子氮的形式存在于大 气之中。在干燥空气中，N2的体积占空气 的78.03%。因此，空气是制取氮气的最大 原料库，它取之不尽，用之不竭。 工业用氮气的制取总是以空气为原料， 将其中的O2和N2分离而获得，其方法主要 有：
基础培训专题
焦炉尾气生产合成氨的原理及过程
二0一二年五月
概述
焦炭生产过程中副产的大量焦炉尾气，而焦 炉煤气中含有丰富的氢气，H2体积分数约55%， 目前焦炉煤气主要用作工业和民用燃料，宝贵 的氢气资源未得到更好地利用，随着资源充分 利用的循环经济需要，焦炉煤气尤其是其中H2 的提取和利用成为焦炉煤气综合利用的发展方 向。
强
2、变压吸附提氢工艺流程简图
TSA 变温吸附 PSA－1 一级提氢 PSA－２ 二级提氢
脱氧脱水装置
氢气去联合压缩机
焦炉气压缩机
富甲烷气去焦化 气柜 原料气 焦炉气预处理鼓风机
3、变压吸附提氢工艺流程简述
来自焦炉气柜压力约3KPa、温度30℃的焦 炉气经焦炉气预处理压缩机加压至35KPa、 80℃，进入固定管板间接水冷器冷却至40℃， 进入TSA变温吸附粗脱装置，在粗脱塔内，分 别除去焦油、硫化物、苯、奈等杂质。然后经 焦炉气压缩机加压至1.7MPa，冷却及除油水 后进入PSA-1（一级提氢）工序，
在装置的吸附塔中，吸附剂选择吸附的条 件下一次性除去甲烷等大部分杂质，获得 纯度大于83%的粗氢气，排出送入PSA-2 （二级提氢）工序，在装置的吸附塔中， 吸附剂选择吸附的条件下下一次性除去除 氢气外的大部分杂质，获得纯度大于 99.99%的氢气。
高中工业合成氨的工艺流程
高中工业合成氨的工艺流程工业合成氨呀，那可老有趣了呢。
那这工业合成氨是咋个流程呢？一、原料气的制取。
1. 制氮气。
氮气啊，在空气中老多了，差不多占了百分之七十八呢。
一般就是把空气压缩、冷却，让它变成液态空气，然后利用氮气和氧气沸点的不同，把氮气分离出来。
这就像是从一堆混合的糖果里，挑出自己想要的那种糖一样，是不是还挺好玩的？2. 制氢气。
制氢气可就稍微复杂点喽。
通常是用焦炭和水蒸气在高温下反应，这个反应就会产生一氧化碳和氢气，反应式大概就是C + H₂O(g) = CO + H₂，不过这时候的氢气还不纯呢。
还有一种方法是用天然气（主要成分是甲烷）和水蒸气反应，这个反应也能得到氢气，反应式是CH₄ + H₂O = CO + 3H₂。
然后啊，还要把一氧化碳转化成二氧化碳，再把二氧化碳除去，这样才能得到比较纯的氢气。
二、原料气的净化。
刚制取的原料气里有不少杂质呢，像硫化物啊，一氧化碳啊，二氧化碳啊啥的，这些杂质要是不去掉，就会让合成氨的催化剂“生病”，就像人吃了不干净的东西会生病一样。
所以得净化原料气。
比如说除去二氧化碳，就可以用碱性溶液来吸收，就像用洗洁精能把油污去掉一个道理。
三、氨的合成。
这可是最关键的一步啦。
把净化后的氮气和氢气按照1:3的体积比混合起来，然后把它们压缩到高压，一般是几百个大气压呢，这压力可老大了。
然后在高温（大概400 - 500℃）和有催化剂（铁触媒）的条件下反应，反应式是N₂ + 3H₂⇌2NH₃。
这个反应是个可逆反应哦，就像两个人互相给东西，给来给去的。
而且这个反应也不是一下子就能把氮气和氢气都变成氨的，要不断地调整条件，让反应尽量多地产出氨。
四、氨的分离。
合成反应得到的混合气体里有氨、氮气和氢气。
氨的沸点比较高，就可以利用这个特点，把混合气体冷却，氨就会变成液态，这样就可以把氨分离出来了，就像把油从油和水的混合物里分离出来一样。
分离出来的氮气和氢气还可以再循环利用，继续去合成氨，一点都不浪费呢。
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合成氨原料气的生产一．煤气化（1）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。
①反应速率以空气为气化剂C+O2→CO2 △H=-393.770kJ/molC+1/2O2→CO △H=-110.595kJ/molC+CO2→2CO △H=172.284kJ/molCO+1/2O2→CO2 △H=-283.183kJ/mol在同时存在多个反应的平衡系统，系统的独立反应数应等于系统中的物质数减去构成这些物质的元素数。
以水蒸气为气化剂C+H2O→CO+H2 △H=131.39kJ/molC+2H2O→CO2+2H2△H=90.20kJ/molCO+H2O→CO2+H2△H=-41.19kJ/molC+2H2→CH4△H=-74.90kJ/mol②反应速率气化剂和碳在煤气发生炉中的反应属于气固相非催化剂反应。
随着反应的进行，碳的粒度逐渐减小，不断生成气体产物。
反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吸附，外扩散等组成。
反应步骤分为：A. C+O2→CO2 的反应速率研究表明，当温度在775O C以下时，其反应速率大致表示为：R=ky o2式中 r-碳与氧生成二氧化碳的反应速率k-反应速率常数y o2- 氧气的速率B.C+CO2→2CO的反应速率此反应的反应速率比碳的燃烧反应慢得多，的一级反应。
在2000O C以下属于化学反应控制，反应速率大致是CO2C.CO+H2O→CO2+H2的反应速率碳与水蒸气之间的反应，在400-1000O C的温度范围内，速度仍较慢，因此为动力学控制，在此范围内，提高温度是提高反应速率的有效措施。
二．制取半水煤气的工业方法由以上可知，空气与水蒸气同时进行气化反应时，如不提供外部热源，则气+CO)的含量大大低于合成氨原料气的要求。
为解决气体成分与热量化产物中(H2平衡这一矛循，可采用下列方法：(1)外热法如利用原子能反应堆余热或其他廉价高温热源，用熔融盐、熔融铁等介质为热载体直接加热反应系统，或预热气化剂，以提供气化过程所需的热能。
这种方法目前尚处于研究阶段。
50%左右)和水蒸气作为气化剂同(2)富氧空气气化法用富氧空气(含O2时进行气化反应。
由于富氧空气中含氮量较少，故在保证系统自热运行的同时，半水煤气的组成也可满足合成氨原料气的要求。
此法的关键是要有较廉价的富氧空气来源。
(3)蓄热法空气和水蒸气分别送入燃料层，也称间歇气化法。
其过程大致为：先送入空气以提高燃料层温度，生成的气体(吹风气)大部分放空；再送入水蒸气进行气化反应，此时燃料层温度逐渐下降。
所得水煤气配入部分吹风气即成半水煤气。
如此间歇地送空气和送蒸汽重复进行，是目前用得比较普遍的补充热量的方法，也是我国多数中、小型合成氨厂的重要气化方法。
三.间歇式生产半水煤气工业上间歇式气化过程，是在固定层煤气发生炉中进行的，如图3-3。
块状燃料由顶部间歇加入，气化剂通过燃料层进行气化反应，灰渣落入灰箱后排出炉外。
在稳定气化的情况下，燃料层大致可分为几个区域：最上部为干燥区；燃料下移时受热释放出烃类气体(挥发分)，这一区域称干馏区；而气化反应主要在气化区中进行。
当气化剂为空气时，在气化区的下部进行碳的完全燃烧，主要生成二氧化碳，称为氧化层：其上部主要进行碳与二氧化碳的反应．生成部分一氧化碳，称为还原层。
以水蒸气为气化剂时，在气化区进行碳与水蒸气的反应，不再区分氧化层或还原层。
燃料层底部为灰渣区，起预热气化剂及保护炉底的作用。
显然，间歇式气化装置中，燃料层温度随空气的加入而逐渐升高，而随水蒸气的加入又逐渐下降，呈周期性变化，生成煤气的组成亦呈周期性变化．这是工业上间歇制气的重要特点。
间歇式气化时，自当前开始送入空气至下一次欲送入空气止，称为一个工作循环。
为了保持炉温的稳定及操作上的安全，每个工作循环一般包括五个阶段：a吹风阶段：自下而上地通入空气，提高燃料层温度，吹风气放空。
b一次上吹制气阶段：自下而上送人水蒸气进行气化反应，燃料层温度逐渐下降，尤其下层燃料的温度下降较多。
为保持正常炉温，可在水蒸气中配入部分空气进行气化。
既有利于炉温的稳定，又可增加水煤气中的含氮量。
配入的空气称为“加氮空气”。
c下吹制气阶段：水蒸气与加氮空气从上而下进行气化反应，使燃料层温度趋于均衡。
d二次上吹制气阶段：水蒸气再次自下而上吹入，将炉底的煤气排净，为吹人空气作准备。
e空气吹净阶段：空气自下而上吹入燃料层，此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中氮的主要来源。
间歇式制气中各阶段气体的流向不同，需用自动控制机控制各阀门，使之在规定的时间内启闭，以保证气化过程的正常进行。
(2).间歇是生产半水煤气的工艺条件a.温度沿着炉子的轴向而变化得燃料层温度，及氧化层温度提高。
煤气发生炉的操作温度，一般指氧化层温度。
高温有利于制氧。
高温时煤气中的co和H2含量高，水蒸气水解率高;碳与水蒸气的气化反应速率加快。
总的结果为炉温高，煤的产量高，质量好。
b.吹风速率在入炉空气一定的情况下，提高吹风速率有利于提高燃料层得温度。
提高吹风速率，还可以延长制气的时间，有利于提高煤气发生炉的生产能力。
c.水蒸气用量水蒸气用量是提高煤气产量，改善气体成分的重要手段之一。
d.燃料层高度燃料层高度对吹风和制气有着不同的影响。
一般来讲，对粒度较大、热稳定较好的燃料，采用较高的染料层是可取的。
e.循环时间的分配每一工作循环所需时间称作循环时间。
一般而言，循环时间长，气化层的温度、煤气的产量和成分波动大。
循环时间短，气化层的温度波动小、煤气的产量和成分也稳定，但阀门开关占有时间相对增加，影响煤气发生炉的气化强度，而且阀门开关过于频繁，易于损坏。
f.气体成分气体主分来源于半水煤气，通常是采用调节空气吹净及回收时间的方法。
g.燃料品种的变化和工艺条件的调整优质的燃料煤一般具有灰熔度高、机械强度大、热稳定好、化学性能好、粒度均匀等特点。
可以采取高炉温、高风速、高碳层、短循环的造作法，可使煤气发生炉的强度大，气体质量好。
（3）间歇式生产半水煤气的工艺流程A.GUI型流程固定床煤气发生炉制取半水煤气的GUI型工艺流程图四.氧（或富氧空气）-蒸汽连接气化法目前国内有厂家采用了45%～55%富氧空气在固定层造气炉中生产合成氨原料气取得成功。
实现了富氧连续气化生产，提高一倍产气能力，大幅度降低了合成氨成本。
但是1. 富氧连续气化，需要制氧装置（深冷空分法、变压吸附法或膜分离法）生产能力较大，一次性投资太高；2.制得的合成氨原料气成分中CO2气含量太高，给后工段脱除CO2增加了负荷，增加了压缩工段许多动力消耗;3.原有造气、脱硫、脱碳装置需要停产进行改造;4.需要稳定的原料煤种，不适应经常变化的煤种.如果我们能利用原有的UGI型造气炉和原用的间歇制气方法，在适当的时机间歇地加入富氧空气，以增加碳的氧化反应强度和时间，使得碳层的平均温度提高，有利于蒸汽的分解，同时缩短吹风时间，增加制气时间，从而接近富氧连续气化的节能、增产效果而大大降低一次投资，又能避免制得的合成氨原料气成分中CO2气含量太高，技改时又无需对原有生产装置作大的改造，采用“富氧间歇式气化”，优化了蒸汽在炽热碳层中分解的条件，充分发挥了有效碳和蒸汽的利用，节省在循环制气过程中不必要的碳和蒸汽损失。
经某氮肥厂较长时间生产实践证明，可较大幅度地增加合成氨原料气的产量，节省原料煤和动力消耗，减少CO2和硫化物及造气污水排放量。
总体来说，用氧量只是富氧连续制气的十分之一左右，配个小空分或PSA制氧就可以了，且配管系统不需大的改造，适应劣质煤生产半水煤气，这对提升我国传统煤造气技术具有很大的意义。
五.烃类的制气（1）气态烃类蒸汽转化法甲烷化蒸汽反应基本原理甲烷化反应是强放热反应，反应式如下：CO + 3H2→ CH4+ H2O △H0298 =－206.2KJ/molCO2 + 4H2→ CH4+ 2H2O △H0298 =－165.0KJ/mol若原料气中有1%的CO进行甲烷化反应，气体温升可达72℃；若有1%的CO2发生反应，温升可达60℃，所以，必须严格控制原料气中CO和CO2的含量在规定的工艺指标内，否则会因超温而烧坏催化剂甚至设备。
甲烷化催化剂产品用途甲烷化催化剂主要用于制氢和制氨装置中少量碳氧化物（CO+ CO2）与氢反应，生成惰性气体甲烷和易于除去的水（蒸汽），达到净化气体、保护后工序氨合成催化剂的目的；有时也可用于痕量氧和烯烃的加氢反应。
CAS-KR-J01球形甲烷化催化剂对甲烷化反应具有良好的活性。
同时由于添加了特殊的助剂和热稳定剂，具有较好的耐热性和良好的机械强度。
理化性能物理性质外观：灰黑色球形颗粒规格：Φ3-7mm堆比重：0.9±1 g/ml化学性质将适量镍载于氧化铝球载体上，并加入特殊的助催化剂与热稳定剂。
性能与使用条件甲烷化反应是强放热反应，反应式如下：CO + 3H2 → CH4+ H2O △H0298 =－206.2KJ/molCO2 + 4H2 → CH4+ 2H2O △H0298 =－165.0KJ/mol若原料气中有1%的CO进行甲烷化反应，气体温升可达72℃；若有1%的CO2发生反应，温升可达60℃，所以，必须严格控制原料气中CO和CO2的含量在规定的工艺指标内，否则会因超温而烧坏催化剂甚至设备。
石脑油是管式炉裂解制取乙烯，丙烯，催化重整制取苯，甲苯，二甲苯的重要原料。
作为裂解原料，要求石脑油组成中烷烃和环烷烃的含量不低于70%（体积）石脑油蒸汽转化法的要害问题是析炭，必须选择抗析炭性能好较强的催化剂。
石脑油虽然与天然气成分差别很大，但是工艺流程大同小异，区别在于:a.石脑油需先气化，再以气态形式与水蒸气在镍催化剂作用下进行转化反应。
b.石脑油中硫含量一般比气态类原料要高，在蒸汽转化之前需严格脱硫。
c.石油中所含烃类的碳原子数多，除烷烃外，还有芳香烃；除饱和烃外，还有不饱和烃，转化过程更易析炭，必须采取抗析炭的催化剂。