合成氨原料气的制备
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。
如何制备氨气
如何制备氨气制备氨气是一种常见的化学实验操作，可以用于许多化学反应和工业生产过程。
以下是制备氨气的一种方法：1.准备原料：氢气和氮气。
这两种气体在空气中含有较高的比例，可以通过分离空气来获得。
氢气可以通过水电解或酸碱中和反应制备，氮气则可以从空气中分离得到。
2.收集氢气和氮气：将氢气和氮气分别收集在两个储气罐中。
氢气罐应采用防爆设计，以防止氢气泄漏引发事故。
氮气罐则需要有良好的密封性能，以确保氮气不受污染。
3.准备合成氨的反应器：选用一个合适的反应器，如铁催化剂的固定床反应器或浆态床反应器。
反应器应具有良好的热传导性能和耐腐蚀性能。
4.加热反应器：将反应器加热至适当的温度，通常在400-600℃之间。
加热源可以是电热元件、蒸汽加热或导热油加热。
5.控制压力和流量：将氢气和氮气分别引入反应器，并控制压力和流量。
氢气和氮气的摩尔比应为1:3，以实现较高的氨合成收率。
6.添加催化剂：在反应器中加入适量的铁催化剂，如Fe-K催化剂。
催化剂可以提高反应速率，促进氨的合成。
7.监测反应过程：通过在线分析仪器监测反应器中的气体组成和温度。
当达到合适的氨合成收率时，可以调整氢气和氮气的流量，以维持反应器的稳定运行。
8.收集氨气：将合成氨气从反应器中引出，通过冷却装置将氨气液化。
液化后的氨气可以储存或直接用于工业生产。
9.废弃物处理：对反应产生的废弃物进行处理，如废水处理、废气处理等。
废水处理可以采用生物降解、化学氧化等方法；废气处理可以采用吸附、燃烧等方法。
10.安全防护：在整个制备氨气的过程中，要严格遵守安全规程，确保实验人员和设备的安全。
穿戴防护设备、定期检查设备运行状况、设置安全防护措施等都是必不可少的。
通过以上步骤，可以实现氨气的制备。
需要注意的是，在实际操作过程中，要根据实验条件和设备情况进行适当调整。
同时，了解氨气的性质和危险性，严格遵守安全规程，以确保实验的顺利进行。
合成氨原料气制取 第一节
• CH4 + H2O＝3H2 + CO ΔH0＝206.4KJ
• CH4 + 2H2O＝4H2 + CO2 ΔH0＝165.3KJ
• 把转化后的气体送入用耐火材料衬里的二段转化 炉，同时向二段转化炉送入3.5MPa、450℃的空气 (空气加入量根据合成氨所需氮量配加)与一段转 化气汇合，这时空气中的全部氧和转化气中的部 分氢发生燃烧放热反应：
4.1.2 烃类蒸汽转化法
• 以轻质烃(天然气、油田气、炼厂气、轻油等)为 原料生产合成氨原料气。
• 各种低碳烃类与水蒸气反应都需经过甲烷蒸汽转 化阶段。故可用甲烷蒸汽转化代表气态烃类蒸汽 转化。
• 烃类蒸汽转化法应用最多的是加压两段催化转化法：
天然气(含氢0.25至0.5%)，在 3.6MPa下被烟道气 预热到380℃左右，在脱硫器中经脱硫 (总硫含量小 于0.5μg/g)。然后在3.8MPa下配入3.5倍体积的中压水 蒸气，进一步加热到500℃左右，进入α-Al2O3为载体 的镍催化剂反应管(由耐热合金制成)。管外炉膛内用 天然气或其它气体加热， 90％的CH4气体在反应管 内于650至800℃下发生转化反应。
间歇式制半水煤气的主要步骤：
a. 空气吹风 b. 上吹制气 c. 下吹制气 d. 二次上吹 e. 空气吹净
• a. 空气吹风
空气从造气炉底部吹入，主要目的是送风发 热，提高炉温，吹风后的气体去废热锅炉回收热 量后放空。
• b. 上吹制气
水蒸气从炉底吹入生产水煤气，主要目的是 制气，制得的水煤气通过废热锅炉回收热量，除 尘、洗涤后送入气柜。
重质烃部分氧化法涉及的析碳反应：
CH4 = C + 2H2 2CO = CO2 + C CO + H2 = H2O + C
合成氨原料气的生产
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。
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
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
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。
合成氨生产企业中的气体精制
合成氨生产企业中的气体精制摘要：对合成氨原料气体精制的几种工艺：醋酸铜氨液精制法、低温甲醇洗串液氮洗涤净化精制法、醇烷化和醇烃化法进行比较，从而对未来合成氨原料气体精制发展方向做出分析判断。
关键词：合成氨铜洗液氮洗醇烷化醇烃化工业生产合成氨原料气在合成氨过程中，因还原态铁触媒对环境气体要求苛刻性，需要将原料气中含氧分子去除至百万分之十的数量级，气体精制就是将原料气中含有的较多的H2O、CO、CO2处理到合成反应要求含量的过程，工业应用精制方法主要有：醋酸铜氨液精制法，低温甲醇洗串液氮洗涤净化精制法，醇烷化和醇烃化精制法。
一、几种精制方法介绍1、醋酸铜氨液精制法醋酸铜氨液精制法，简称“铜洗”法，原理是利用醋酸铜氨液来脱除原料气中的少量CO、CO2，达到精制原料气的目的。
铜氨液吸收CO是在游离氨存在下，依靠低价铜离子进行的，其反应如下：CO（液相）+Cu（NH3）2Ac +NH3?Cu（NH3）3Ac·CO+Q铜氨液吸收CO的作用，先是CO与铜氨液接触被溶解，CO再和低价铜离子作用生成络合物，并放出热量。
铜氨液吸收二氧化碳是依靠铜氨液中的游离氨，反应如下：CO2+2NH3+ H2O?（NH4）2CO3+Q生成的（NH4）2CO3会继续吸收CO2而生成NH4HCO3CO2+（NH4）2CO3+ H2O?2NH4HCO3+Q以上反应都是放热反应，而铜液温度升高，将影响吸收能力。
生成的碳酸铵和碳酸氢氨在温度较低时易于结晶；当铜液中乙酸和氨含量不足时，铜液吸收CO2后又会生成碳酸铜沉淀，这些结晶和沉淀，都将造成设备和管道堵塞，影响生产，所以进入铜洗系统原料气中CO2含量不能太高，并且铜液中应有足够乙酸和氨含量。
吸收了CO和CO2的铜氨液在减压、与再生气逆向接触、加热后，再生彻底的铜氨液继续进行CO和CO2吸收。
2、低温甲醇洗串液氮洗净化精制方法液氮洗涤原理是多组分精馏，是利用合成氨原料气中H2与CO、CH4、Ar 沸点相差较大，通过做功将温度降低到-194℃左右时，将CO、CH4、Ar从气相中溶解到液氮中，达到脱除CO、CH4、Ar等杂质目的，此过程是在液氮洗工序氮洗塔中完成。
合成氨原料气
天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，研究天然气蒸汽转化原理可以甲烷为例来进行。
甲烷蒸汽转化反应为一复杂的反应体
系，但主要是蒸汽转化反应和一氧化碳的变换反应。
主反应：
c. 采用空气与水蒸气的混合物烧炭。首先停止送入原料烃，在蒸汽中加入少量的空气，送入催化剂床层进行烧炭，催化剂层温度控制在700℃以上，大约经过8h即可将炭黑除去。
三、 工艺条件的选择
1. 压力
由于转化反应的化学平衡可知，甲烷蒸汽转化反应宜在较低压力下进行。但目前行业上均采用加压蒸汽转化，一般压力控制在3.5~4.0MPa，最高达5.0MPa。
CH4+H2O===CO+3H2
CH4+2H2O===CO2+4H2
CH4+CO2===2CO+2H2
CH4+2CO2===3CO+H2+H2O
CH4+3CO2===4CO+2H2O
CO+H2O===CO2+H2
副反应：
CH4===C+2H2
2CO===C+CO2
CO+H2===C+H2O
以天然气制取氢气具有如下特点：
1) 天然气既是原料气也是燃料气无需运输，且能耗低、消耗低、成本最低，适合于较大规模的制氢。
2) 自动化程度高、安全性能高。 Nhomakorabea3) 与煤造气比占地面积小，无污染、无废渣、环保性能好。
天然气与煤炭、石油并称目前世界能源的三大支柱。天然气的蕴藏量和开采量都很大。随着世界经济的发展，石油危机的冲击和煤、石油所带来的环境污染问题的日益严重，能源结构是必将逐步发生变化。因此以天然气为原料的，制取合成氨原料气必将成为一种很重要的途径。
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Cn Hm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CH4CH4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;。
合成氨原料气精炼的工艺流程和条件
合成氨原料气精炼的工艺流程和条件下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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3、合成氨原料气制备核心设备选型、结构、作用 及工作原理
煤气发生炉——固体原料煤从炉顶部加入，随煤气
炉的运 行向 下移动，在与从炉底进入的气 化剂逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热， 发生物理、化学反应，产生粗煤气。此粗煤 气经粗 除尘后可直接供燃烧设备使用。
4、合成氨原料气制备工艺涉及的安全使用及急 救措施
氨、液氨和氨水均具有毒性。氨主要通过呼吸道呼吸和皮肤接 触对人体产生伤害。 合成氨的生产设备系统应严加紧闭、严防泄漏，生产车间应提 供充分的局部排风和全面通风，生产现场必修装有工业卫生设 施。当空气中氨浓度超标时，应按规定佩戴必要的防护用品， 如防毒面具，防毒口罩、防护眼镜、防护手套、防护服等。 氨泄漏时，应急处理人员可戴自给正压式呼吸器或防毒面具， 穿防静电工作服或一般消防防护服，不要直接接触泄漏物。
气柜——气体管道穿过水槽底板和水槽中的水进入钟罩，实现气体的输 入或排 出。第二塔节上挂圈立板插入钟罩下挂圈水封，第二塔节即 被提起，如此依次提起各塔节。在输出气体时，钟罩和塔节的动作过 程相反。钟罩及塔节依靠导轨和导 轮保证升降平稳。 除尘器——利用旋转的含尘气流所产生的离心力，将颗粒污染物从气体 中分离出来。
目前工业上的固体燃料为原料制取合成氨原料气的 方法，根据气化方式不同，主要有固定床间歇汽化 法、固定床连续汽化法、沸腾床连续汽化法和气流 床连续汽化法。
2、合成氨原料气制备工艺流程图阐述及工艺条件 的控制
2、合成氨原料气制备工艺流程图阐述及工艺条件
的控制
间歇式制半水煤气的工艺条件：
⑴温度——炉温应较熔点温度50摄氏度 ⑵吹风速度——提高吹风速度可使氧化层反应加速，吹风气中CO 含量的降低，从而减少了热损失 ⑶蒸汽用量——上吹时间不宜过长，下吹时间比上吹长 ⑷燃料层高度——较高的燃料层 ⑸循环时间及其分配——一般不超过3min ⑹气体成分——调节半水煤气中（CO+H2）与N2的比值 ⑺燃料品种的变化与工艺条件的调整——优质的固体燃料（焦炭 或无烟煤）对固定床煤气发生炉气化时允许燃料层较高，吹风 速度大，炉温高，因而蒸汽分解率高，煤气产量大；而对劣质 的固体燃料，则应根据具体情况调整工艺操作指标。
c H 2o co H 2
H 131kg / mol
c H 2o co2 H 2
H 90.3kg/mol
1、合成氨原料气的制备方法及原理
1 1 c o2 co2 2 2
H -393 .8kg / mol
c o2 co2
H -110 .6kg / mol
合成氨原料气的制备
汇报时间：2013年的制备方法及原理 2、合成氨原料气制备工艺流程图阐述及工艺条 件的控制 3、合成氨原料气制备核心设备选型、结构、作 用及工作原理 4、合成氨原料气制备工艺涉及的危化品性质、 安全使用及急救措施
1、合成氨原料气的制备方法及原理
合成氨原料气的制备方法有：⑴固体燃料汽化法 ⑵烃类蒸汽转化法 ⑶重油部分氧化法 我们选择合成氨的制备方法是固体燃料汽化法。 制备原理→原料气中有效成分与氮气比例为3.1～3.2 煤或焦炭的碳元素与水蒸气反应生成水煤气。
洗气塔——当其有一定进气速度的含尘气体经进气管进入后， 尾气塔中冲击水层并改变气体的运动方向，而尘粒由于惯性则 继续按原方向运动，其中尾气塔中大部分尘粒与水粘附 后便停留在水中，在冲击水浴后，有一部分尘粒随气体 运动，与冲击水雾并与循环喷淋水相结合，在尾气塔内 进一步充分混合作用，此时含尘气体中的尘粒便被水捕 集，尘水径离心或过滤脱离，因重力经塔壁流入循环池 ，净化气体外排。