天然气制合成氨
合集下载
相关主题
- 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)。
第2章 天然气制合成氨
2.1 概述 2.2 天然气制合成氨的技术概况 2.3 天然气制合成氨生产技术应用及进展 2.4 天然气制合成氨技术新动向 2.5 我国天然气制合成氨研究、开发、
生产、消费现状
2.1 概述
天
然
气
氨
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
2
2.1 概述
天
然 气
2.1.1全球合成氨（氮肥）工业发展历程
天ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
然 气
2.2.5.1 甲烷化
综 合
CO+CO2<0.6%
温升 30~50℃
利 用
镍
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
19
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.5.2 Braun深冷净化
综 合合成气
利
分子筛脱水
深冷净化
用
技
术
压缩
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
20
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
6
2.1 概述
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
7
2.1 概述
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
8
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天 然 气 综 合 利 用 技 术
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
22
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气 综
2.2.7氨的合成与分离 2.2.7.1合成催化剂
合 利
熔铁基催化剂
用 技
助剂 Al2O3、K2O、CaO、MgO及SiO2等
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
23
2.2 天然气制合成氨的技术概况
利 用
②选择性好；
技 ③优良的几何形状；
术 ④要有足够的使用寿命
蒸汽转化催化剂 镍 难熔耐火氧化物
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
13
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2.3转化炉
综 合 利
一段转化炉
辐射段 对流段 顶烧炉 侧烧炉 梯台炉
用
技 术
二段转化炉 上部有均相燃烧空间
固定床绝热式催化反应器
综 合
基础原料
利 哈伯-布什法
用 技
克劳德 卡萨里
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
3
2.1 概述
天
然 气
2.1.2全球合成氨的生产和需求现状
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
4
2.1 概述
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
5
2.1 概述
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
14
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2.4工艺参数
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
15
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气 综
2.2.3 CO变换 2.2.3.1 CO变换催化剂
合 利
高温变换 铁系催化剂 Fe2O3 Fe3O4
关键
技 术
压力
热力学 装置能耗
低压 高压
较高压力
温度
反应 装置能耗
>1000℃ 炉管材质
两段转化
790~820℃ 1200℃
水碳比
反应速度及防析碳 装置能耗
高 低
适宜值 催化剂
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
12
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2.2 催化剂
综 合
①对转化反应具有高的活性；
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
9
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.1天然气精脱硫
综 硫化物脱除至0.5×10-6，甚至0.1×10-6。
合 利
2.2.1.1中温氧化锌精脱硫
用 技
氧化锌为主体 助剂如氧化镁或氧化铜等
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
10
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.7.2 合成工艺条件
综 合
有利合成氨反应
利 用
升高 反应器生产能力增加
技
增加投资费用及动力消耗
术 压力 大型14.71MPa及26.38MPa
中型31.88MPa
提高合成氨反应速率 温度 升高 近平衡条件下转化率下降
最适宜温度
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
24
2.2 天然气制合成氨的技术概况
用 技
低温变换 Cu-Zn-Al催化剂
术
Cu-Zn-Cr催化剂的
2.2.3.2 CO变换的工艺条件
压力 加压
温度
反应初期 反应后期
高 低
水气比 4
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
16
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.4 合成气中CO2的脱除
综 合
化学溶剂法
利 用
物理溶剂法
技 术
天
然 气 综
2.2.1.2加氢转化串接氧化锌精脱硫 噻吩、硫醚等
合 利
加氢转化为H2S 以氧化锌脱除剂除去
用 技
钴钼系催化剂
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
11
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2天然气转化制合成气
综 合 利
两段转化
蒸汽转化 不完全燃烧
用 2.2.2.1工艺条件
天
然 气
理论 3：1
综
合 利氢氮比
控制步骤 氮气在催化剂上的活性吸附 成反应距平衡的程度 空速
用
技 术
稍低于3
惰气
CH4及Ar 未冷凝的氨 由补充合成气带入 随未反应的合成气循环而积累
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
25
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然
气
综 合
空速
高
高的空时产率 气体中的氨净值↓和系统压降↑
化学物理溶剂法
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
17
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然
气
综
合
利 2.2.5 合成气中微量碳氧化物及其他组分的脱除
用
技 术
CO+CO2<10×10-6 O2<1×10-6
甲烷化
H2O<1×10-6
分子筛
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
18
2.2 天然气制合成氨的技术概况
利
用
低压回路 5000~10000h-1
技
术
中压回路 15000~300000h-1
高压回路 600000h-1
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
26
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.7.3 合成反应器
综
合
合成氨装置的核心设备
利
用 技
外筒 承受高压而不承受高温
术
内件 承受高温而不承受高压
天
然 气
2.2.5.3 其他净化方法
综 合
中小型合成氨装置
乙酸铜氨溶液洗涤法
利 用
乙酸铜氨溶液 可再生
技 术
进铜塔原料气 CO 3~5% CO2 0.2~1% 出塔净化气 CO+CO2 < 10×10-6
变压吸附
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
21
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.6 合成气压缩
2.1 概述 2.2 天然气制合成氨的技术概况 2.3 天然气制合成氨生产技术应用及进展 2.4 天然气制合成氨技术新动向 2.5 我国天然气制合成氨研究、开发、
生产、消费现状
2.1 概述
天
然
气
氨
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
2
2.1 概述
天
然 气
2.1.1全球合成氨（氮肥）工业发展历程
天ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
然 气
2.2.5.1 甲烷化
综 合
CO+CO2<0.6%
温升 30~50℃
利 用
镍
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
19
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.5.2 Braun深冷净化
综 合合成气
利
分子筛脱水
深冷净化
用
技
术
压缩
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
20
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
6
2.1 概述
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
7
2.1 概述
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
8
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天 然 气 综 合 利 用 技 术
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
22
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气 综
2.2.7氨的合成与分离 2.2.7.1合成催化剂
合 利
熔铁基催化剂
用 技
助剂 Al2O3、K2O、CaO、MgO及SiO2等
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
23
2.2 天然气制合成氨的技术概况
利 用
②选择性好；
技 ③优良的几何形状；
术 ④要有足够的使用寿命
蒸汽转化催化剂 镍 难熔耐火氧化物
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
13
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2.3转化炉
综 合 利
一段转化炉
辐射段 对流段 顶烧炉 侧烧炉 梯台炉
用
技 术
二段转化炉 上部有均相燃烧空间
固定床绝热式催化反应器
综 合
基础原料
利 哈伯-布什法
用 技
克劳德 卡萨里
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
3
2.1 概述
天
然 气
2.1.2全球合成氨的生产和需求现状
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
4
2.1 概述
天 然 气 综 合 利 用 技 术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
5
2.1 概述
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
14
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2.4工艺参数
综
合
利
用
技
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
15
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气 综
2.2.3 CO变换 2.2.3.1 CO变换催化剂
合 利
高温变换 铁系催化剂 Fe2O3 Fe3O4
关键
技 术
压力
热力学 装置能耗
低压 高压
较高压力
温度
反应 装置能耗
>1000℃ 炉管材质
两段转化
790~820℃ 1200℃
水碳比
反应速度及防析碳 装置能耗
高 低
适宜值 催化剂
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
12
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2.2 催化剂
综 合
①对转化反应具有高的活性；
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
9
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.1天然气精脱硫
综 硫化物脱除至0.5×10-6，甚至0.1×10-6。
合 利
2.2.1.1中温氧化锌精脱硫
用 技
氧化锌为主体 助剂如氧化镁或氧化铜等
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
10
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.7.2 合成工艺条件
综 合
有利合成氨反应
利 用
升高 反应器生产能力增加
技
增加投资费用及动力消耗
术 压力 大型14.71MPa及26.38MPa
中型31.88MPa
提高合成氨反应速率 温度 升高 近平衡条件下转化率下降
最适宜温度
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
24
2.2 天然气制合成氨的技术概况
用 技
低温变换 Cu-Zn-Al催化剂
术
Cu-Zn-Cr催化剂的
2.2.3.2 CO变换的工艺条件
压力 加压
温度
反应初期 反应后期
高 低
水气比 4
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
16
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.4 合成气中CO2的脱除
综 合
化学溶剂法
利 用
物理溶剂法
技 术
天
然 气 综
2.2.1.2加氢转化串接氧化锌精脱硫 噻吩、硫醚等
合 利
加氢转化为H2S 以氧化锌脱除剂除去
用 技
钴钼系催化剂
术
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
11
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.2天然气转化制合成气
综 合 利
两段转化
蒸汽转化 不完全燃烧
用 2.2.2.1工艺条件
天
然 气
理论 3：1
综
合 利氢氮比
控制步骤 氮气在催化剂上的活性吸附 成反应距平衡的程度 空速
用
技 术
稍低于3
惰气
CH4及Ar 未冷凝的氨 由补充合成气带入 随未反应的合成气循环而积累
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
25
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然
气
综 合
空速
高
高的空时产率 气体中的氨净值↓和系统压降↑
化学物理溶剂法
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
17
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然
气
综
合
利 2.2.5 合成气中微量碳氧化物及其他组分的脱除
用
技 术
CO+CO2<10×10-6 O2<1×10-6
甲烷化
H2O<1×10-6
分子筛
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
18
2.2 天然气制合成氨的技术概况
利
用
低压回路 5000~10000h-1
技
术
中压回路 15000~300000h-1
高压回路 600000h-1
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
26
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.7.3 合成反应器
综
合
合成氨装置的核心设备
利
用 技
外筒 承受高压而不承受高温
术
内件 承受高温而不承受高压
天
然 气
2.2.5.3 其他净化方法
综 合
中小型合成氨装置
乙酸铜氨溶液洗涤法
利 用
乙酸铜氨溶液 可再生
技 术
进铜塔原料气 CO 3~5% CO2 0.2~1% 出塔净化气 CO+CO2 < 10×10-6
变压吸附
2020/9/7
第2章 天然气制合成氨
21
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天
然 气
2.2.6 合成气压缩