天然气制合成氨

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天然气制合成氨简介

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7
2.1 概述
天然气综合利用技术
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8
2.2 天然气制合成氨的技术概况
天然气综合利用技术
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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
热效率≈100%
废热锅炉高压蒸汽过热器
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50
2.3 天然气制合成氨生产技术应用及进展
天
然气
中变炉
440℃
综合
降温
原料空气预热器锅炉给水预热器
利用
低变炉 233℃
2.91MPa
CO 0.5%
技术
脱除CO2 甲烷化 CO+CO2 < 10×10-6
脱除氨、残余CO2和水分深冷净化装置
技术
降低能耗，单程转化率高
优点催化剂寿命长
合成氨可在较温和条件下操作
降低成本可，节能
提高合成系统的生产能力
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2.3 天然气制合成氨生产技术应用及进展
天然气综合利用技术
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43
2.3 天然气制合成氨生产技术应用及进展
天
然
气 ③ KRES合成气生产新工艺
综
合
采用换热式转化炉代替原有一段加
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
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天然气合成氨工艺流程

天然气合成氨工艺流程
天然气合成氨是一种重要的工业化学反应，它是将天然气中的
氮气和氢气通过一系列催化反应转化成氨的过程。

氨是化肥生产的
重要原料，因此天然气合成氨工艺流程对于化肥行业具有重要意义。

下面将介绍天然气合成氨工艺流程的主要步骤。

首先，天然气经过脱硫处理，去除其中的硫化氢和二硫化碳等
杂质。

然后，经过蒸馏和压缩，将天然气中的甲烷和一氧化碳气体
分离出来，以便后续的反应使用。

接下来，将天然气中的氮气和氢
气按照一定的比例混合，送入氨合成反应器中。

在氨合成反应器中，混合气体经过一系列的催化反应，最终转
化成氨。

这个反应过程是一个放热反应，需要控制温度和压力，以
提高反应速率和产率。

同时，反应器中的催化剂也需要定期更换和
再生，以保持反应的高效进行。

经过氨合成反应器，产生的氨气体会通过冷凝和压缩，将其中
的水和未反应的气体分离出来，得到纯净的液态氨。

液态氨是化肥
生产的重要原料，可以直接用于合成尿素等化肥产品。

除此之外，天然气合成氨工艺流程中还包括废气处理和废水处
理等环节。

废气中的二氧化碳和一氧化碳等有害气体需要经过吸收
和催化氧化处理，以减少对环境的影响。

废水则需要经过中和、沉
淀和过滤等步骤，达到排放标准后才能排放。

总的来说，天然气合成氨工艺流程是一个复杂的化学工程过程，涉及到多个环节和技术。

通过合理的工艺设计和操作控制，可以提
高氨的产率和质量，降低能耗和环境污染。

因此，对于化肥生产企
业来说，掌握和优化天然气合成氨工艺流程是非常重要的。

17、天然气作化工原料解析

一、天然气制合成氨
② 天然气蒸气转化制合成气天然气蒸汽转化是指以水蒸气将CH4转化为CO与H2，属吸热反应，所得合成气将有较高的氢碳比。在天然气蒸汽转化过程
中发生的主要反应有：
CH4 + H2O = CO + 3H2 - 206kJ/mol CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2 - 165kJ/mol
二、天然气制甲醇及其它含氧化合物
（3）天然气制甲醇的生产工艺按照操作压力的不同，可将天然气制甲醇工艺分为高压、中压及低压合成工艺。
相比之下，低压法甲醇合成工艺的投资及能耗等技术经济指标均显著优于高压法，故目前高压法在新建装置中已不再采用。中压法与低压法相比，由于提高了压力，甲醇合成效率也得到显著提高。
二、天然气制甲醇及其它含氧化合物
② 甲醛的制备甲醛具有广泛的用途，可用于制造多种高分子材料，在农药、医药、香料及缓效肥料方面也有广泛的应用。
甲醇以空气中的氧化可生成甲醛：
2CH3OH + O2→CH2O + H2O 在空气不足时甲醇也可脱氢生成甲醛： CH3OH →CH2O + H2 依据上述反应，形成了甲醛过量的银法工艺与空气过量的
目前，天然气制甲醇工艺总的发展趋势是是由高压向低、中压发展。下面对中、低压合成工艺进行简单介绍。
二、天然气制甲醇及其它含氧化合物
① 低压合成工艺低压工艺中以英国的ICI工艺和德国的Lurgi工艺为代表。目前，采用ICI技术生产的甲醇约占世界甲醇产量的60%，Lurgi
工艺展20%。
Ⅰ) ICI低压合成工艺该工艺是英国ICl公司在1966年研究成功的。工艺流程图如图1所示。ICI低压合成工艺是第一个工业化的低压合成工艺，在甲醇工业的发展中具有重要的意义。该工艺具有合成压力低、能耗低、系统简单等优点，相对于高压法工艺是一个巨大的技术进步。

天然气制合成氨工艺技术

天然气制合成氨工艺技术天然气制合成氨是一种重要的工业化学过程，它将天然气中的氨合成为氨气。

这一过程主要应用于肥料生产、合成纤维、涂料和医药等领域。

天然气制合成氨工艺技术主要包括气体净化、氨合成和气体分离三个步骤。

首先是气体净化。

天然气中含有一定的杂质，如二氧化碳、硫化物、水蒸气等，这些杂质会影响氨合成反应的效果。

因此，需要对天然气进行脱碳、脱硫和脱水处理。

脱碳通过吸收剂吸收二氧化碳，脱硫则使用吸收剂吸收硫化物，而脱水则通过冷凝和吸附等方法去除水蒸气。

接下来是氨合成反应。

氨合成反应是将水蒸气和氢气与合成气体（由天然气和空气混合得到）在催化剂的作用下反应生成氨气。

这个反应的催化剂通常是铁、钴或镍，也可以是一些复合催化剂。

合成气体在一定的温度和压力下通过催化剂之间的反应床进行氨合成反应。

反应过程中需要控制温度、压力和气体流量等参数，以提高反应效果和氨合成率。

最后是气体分离。

产生的气体混合物中除了含有合成氨和未反应的氧气、氮气和水蒸气外，还包含一些不利于以氨气为产品的成分，如甲烷、二氧化碳、氮气等。

因此，需要对气体进行分离和纯化，以使得最终得到的产品达到所需的纯度要求。

常用的气体分离方法有吸附分离、膜分离和冷却分离等。

分离后的氨气可以进一步被压缩、液化或制成氮酸铵等形式，以便于储存和运输。

天然气制合成氨工艺技术的发展和应用有助于提高氨制品的产量和质量，同时降低了能源消耗和环境污染。

目前，一些新型的催化剂和工艺技术正在被研究和应用，以进一步优化氨合成反应的效果并提高生产效率。

总之，天然气制合成氨工艺技术是一项重要的化学工程技术，它能够使得天然气资源得到充分利用，并满足人们对氨气的需求。

随着科技的进步，相信天然气制合成氨工艺技术将会继续发展壮大，为人们的生活和工业生产带来更多的便利和效益。

天然气合成氨工艺流程

天然气合成氨工艺流程天然气合成氨是一种重要的化工工艺，用于合成氨气制备肥料等化工产品。

下面是天然气合成氨工艺的主要流程。

首先，进行原料准备。

原料主要包括天然气和空气。

天然气中的甲烷是氨气的主要原料，而空气中的氮气则是氨气合成的必需氮源。

接下来，原料净化。

天然气需要经过净化工艺，去除其中的硫化氢、碳酸氢盐等杂质。

净化后的天然气进入合成氨工艺装置。

然后，进行气体混合。

在合成氨工艺中，天然气和空气需要按照一定的比例进行混合。

一般来说，天然气和空气在进入反应器之前是通过管道进行混合的。

之后，原料进入合成氨反应器。

在合成氨反应器中，通过高温高压的条件下，将天然气中的甲烷与空气中的氮气经过催化剂的作用反应生成氨气。

这是一种复杂而重要的反应，需要精确控制反应温度、压力和催化剂的选择等参数。

在反应过程中，产生的氨气会携带着一定的副产物，例如一氧化碳、二氧化碳等。

因此，在得到氨气之前，需要进行反应产物的分离与净化。

这一过程包括冷却、压力适应等步骤，可以有效地去除副产物。

最后，得到纯净的氨气。

经过上述净化操作后，反应产物中的副产物被去除，得到高纯度的氨气。

这样的氨气可以用于生产肥料、化工原料等。

天然气合成氨工艺是一个复杂的过程，需要高温高压环境和精确的操作控制。

通过合理的工艺设计和操作控制，可以实现高效率、高产量的氨气合成。

而且，天然气作为原料相对丰富，利用天然气合成氨可以降低对矿产资源的需求和环境负担，具有巨大的经济和环境效益。

总之，天然气合成氨工艺流程主要包括原料准备、原料净化、气体混合、合成氨反应、产物分离与净化等步骤。

通过合理的工艺设计和控制，可以实现高效率、高产量的氨气合成，并为农业和化工领域提供重要的原料。

以天然气合成氨-催化导论作业

以天然气为原料合成氨摘要：合成氨工业诞生于本世纪初，其规模不断向大型化方向发展。

生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

以天然气为原料，天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，在铁猛脱硫剂和氧化锌脱硫剂的作用下，将天然气中的无机硫和有机硫脱除到0.5ppm以下，配入一定量的水蒸气和空气分别在一段转化触煤和一定温度下将甲烷转化为氢气，制取氨合成所需的氢气和氮气。

合成氨反应式如下：N2+3H2=2NH3关键字：合成氨工艺流程天然气原料气1. 概念氨是一种无色气体，有强烈的刺激气味。

极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。

氨对地球上的生物相当重要，它是所有食物和肥料的重要成分。

氨也是所有药物直接或间接的组成。

氨有很广泛的用途，同时它还具有腐蚀性等危险性质。

由于氨有广泛的用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。

由于氨可以提供孤对电子，所以它也是一种路易斯碱。

20世纪初，工业上开发了氰化法和合成氨法生产氨，前者因能耗远大于后者而被淘汰。

目前,世界上的氨,除从焦炉气中回收一些外，绝大部分是在高压，高温和催化剂存在下由氮气和氢气合成制得。

氮气主要来源于空气；氢气主要来源于含氢和一氧化碳的合成气。

由氮气和氢气组成的混合气即为合成氨原料气。

从燃料化工来的原料气含有硫化合物和碳的氧化物，它们对于合成氨的催化剂是有毒物质，在氨合成前要经过净化处理。

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合成氨的原料可分为固体原料，液体原料和气体原料。

经过不断地发展，合成氨技术趋于成熟，形成了以有特色的工艺流程。

其工艺流程大都分为三步：即原料气制备过程，净化过程以及氨合成过程。

天然气合成氨工艺流程

天然气合成氨工艺流程氨是一种重要的化工原料，广泛用于制造化肥、合成纤维和其他化工产品。

天然气合成氨是一种重要的工艺流程，通过利用天然气中的氮气和氢气来合成氨气。

下面将介绍天然气合成氨的工艺流程。

1. 天然气净化。

天然气中含有少量的硫化氢、二氧化碳和水蒸气等杂质，需要进行净化处理。

首先，天然气通过除硫装置，将硫化氢去除，然后通过脱水装置，去除水蒸气。

最后，通过脱碳装置，去除二氧化碳。

经过净化处理后的天然气成分符合合成氨的要求。

2. 空气分离。

空气中含有大量的氮气，通过空气分离装置，可以将氮气和氧气分离。

通常采用的是低温分馏法，将空气冷却至液态，然后通过分馏将氮气和氧气分离。

得到纯净的氮气用于后续的合成氨反应。

3. 合成氨反应。

合成氨反应是将氮气和氢气在催化剂的作用下进行反应，生成氨气。

通常采用的是哈贝-波希反应，反应条件是在高压（100-250atm）和高温（400-500℃）下进行。

催化剂通常采用铁或钼化合物。

反应过程中，氮气和氢气按一定的摩尔比混合，通过催化剂的作用生成氨气。

4. 氨气提纯。

合成氨反应生成的氨气中还含有少量的氮气、氢气和甲烷等杂质，需要进行提纯处理。

首先经过冷凝器，将氨气冷却成液态，然后通过分馏将杂质分离出去，得到纯净的氨气。

5. 氨气压缩。

提纯后的氨气需要进行压缩，以便于储存和运输。

通过氨气压缩机，将氨气压缩至一定的压力，通常为10-20MPa。

6. 氨气储存和运输。

压缩后的氨气可以储存在氨气储罐中，也可以通过管道或罐车进行运输。

在储存和运输过程中需要注意防止氨气泄漏和避免与氧化剂接触，以防止火灾和爆炸事故的发生。

综上所述，天然气合成氨工艺流程包括天然气净化、空气分离、合成氨反应、氨气提纯、氨气压缩和氨气储存和运输等步骤。

通过这些步骤，可以高效地将天然气转化为合成氨，为化肥和化工产品的生产提供重要的原料。

合成氨原料气

1. 蒸汽转化反应的基本原理
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。

天然气制合成氨反应方程式

天然气制合成氨反应方程式天然气制合成氨是一种重要的化学反应过程，其反应方程式可以用如下的化学式表示：CH4 + 2NH3 ⇌ HCN + 3H2在这个反应中，天然气（CH4）和氨气（NH3）经过催化剂的作用，生成氰气（HCN）和氢气（H2）。

这个反应过程是以平衡状态进行的，反应物和生成物之间会相互转化。

天然气制合成氨反应是一种重要的工业过程，主要用于生产氨气，氨气在农业、化工、医药等领域有广泛的应用。

下面将对天然气制合成氨的反应过程进行详细解释，并符合标题中心扩展。

1. 反应机理和催化剂天然气制合成氨的反应机理较为复杂，涉及多个中间产物和反应路径。

其中最重要的步骤是气相中氮气（N2）的活化和氢气（H2）与活化的氮气的结合。

这个步骤是一个高度能量消耗的过程，需要催化剂的作用来加速反应速率。

工业上常用的催化剂是铁（Fe）基的催化剂，通常以铁锈为原料。

这种催化剂具有活性较高、稳定性较好的特点，能够在较低的温度和压力条件下进行反应。

2. 反应条件天然气制合成氨的反应条件包括温度、压力和催化剂的选择。

一般来说，反应温度在350-550摄氏度之间，压力在20-30兆帕斯卡（MPa）之间。

这些条件可以使反应达到较高的转化率和选择性。

3. 反应过程在反应过程中，天然气和氨气首先被引入反应器中，然后经过催化剂的催化作用，发生气相中氮气的活化和结合反应。

这个过程需要一定的能量输入，通常通过加热提供。

反应器中的反应物和生成物通过热交换器进行冷却，并进一步经过分离器进行分离。

其中，氨气是轻质气体，可以通过升空塔进行分离，而氢气则可以通过压缩装置进行回收利用。

4. 反应效果和应用天然气制合成氨反应的效果可以通过反应物和生成物的转化率和选择性来评价。

转化率是指反应物转化为生成物的百分比，而选择性是指生成物在反应物中所占的比例。

天然气制合成氨广泛应用于农业领域，用于制造化肥和农药。

此外，氨气还可以用于金属加工、半导体制造和环境保护等领域。

天然气合成氨的方程式

天然气合成氨的方程式一、天然气合成氨的方程式1. 天然气的主要成分是甲烷（CH₄），天然气合成氨的反应过程比较复杂，主要的反应方程式如下：首先是甲烷的蒸汽重整反应：CH₄ + H₂O(g) = CO + 3H₂，这个反应是在高温（一般700 - 1100℃）和催化剂（通常是镍基催化剂）的作用下进行的。

可以想象一下，甲烷就像一个调皮的小分子，遇到了水蒸气这个小伙伴，然后在催化剂这个“魔法棒”的作用下，发生了变化，变成了一氧化碳和氢气呢。

接着是一氧化碳的变换反应：CO + H₂O = CO₂+ H₂，这个反应也是在催化剂（一般是铁 - 铬系或者铜 - 锌系催化剂）的作用下进行的，温度大概在200 - 500℃。

这一步就像是一氧化碳这个家伙又和水蒸气发生了新的故事，然后变成了二氧化碳和更多的氢气。

最后就是合成氨反应：N₂+ 3H₂ = 2NH₃，这个反应需要在高温（400 - 500℃）、高压（10 - 30MPa）和催化剂（铁催化剂为主）的条件下进行。

氮气和氢气这两个大伙伴，在这么严格的条件下，在催化剂的撮合下，紧紧抱在一起变成了氨分子。

2. 在实际的工业生产中，还有很多副反应可能会发生。

比如说，甲烷可能会发生裂解反应：CH₄ = C + 2H₂，这里的C可能会以炭黑的形式出现，这就像一个小插曲，在合成氨的大故事里偶尔冒出来捣乱一下。

还有一些其他的复杂反应，不过这些副反应是我们不希望看到太多的，因为它们会影响氨的产量和纯度呢。

3. 从反应的原理来看，整个天然气合成氨的过程就像是一场接力赛。

甲烷先出发，通过和水蒸气的反应转化为一氧化碳和氢气，一氧化碳再接力，变成二氧化碳和氢气，最后氢气和氮气携手冲向终点，变成氨。

每一步都很关键，就像每个运动员在接力赛中的表现都很重要一样。

而且每个反应的条件都要控制得很好，就像运动员要保持良好的状态一样，这样才能让整个合成氨的过程顺利进行，得到我们想要的氨产品。

天然气制合成氨简介

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 概述氨
2019/11/26
2
第2章天然气制合成氨
2.1 概述
2.1.1全球合成氨（氮肥）工业发展历程
2.2.7.4 氨的分离冷凝分离法
水冷氨冷
冷凝分离氨的能耗限制合成压力进一步降低
20~30MPa 7~10% 2~4%
0℃以下
15MPa
2% -23℃
2019/11/26
29
第2章天然气制合成氨
2.2 天然气制合成氨的技术概况
2.2.8 合成氨弛放气的回收利用
维持系统组成稳定
防止惰气累积
两段转化
蒸汽转化不完全燃烧
2.2.2.1工艺条件
压力
热力学装置能耗
低压高压
关键较高压力
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Biblioteka 高适宜值低
催化剂
2019/11/26
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第2章天然气制合成氨
2.2 天然气制合成氨的技术概况
2.2.2.2 催化剂
①对转化反应具有高的活性； ②选择性好； ③优良的几何形状； 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
2019/11/26
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第2章天然气制合成氨
2.2 天然气制合成氨的技术概况
2.2.2.3转化炉一段转化炉

天然气为原料合成氨气的流程

天然气为原料合成氨气的流程一、原料准备。

1. 天然气预处理。

- 首先呢，天然气从气田开采出来后，里面可能会有一些杂质，像硫化物啊，水啊这些东西。

硫化物要是不除掉，会对后面的反应设备有损害，就像小虫子慢慢腐蚀大树一样。

所以要先把天然气通过脱硫装置，把硫化物去除掉。

一般常用的脱硫方法有湿法脱硫和干法脱硫。

- 湿法脱硫呢，就是让天然气和一种能和硫化物反应的液体接触，就像把脏衣服放到有洗衣液的水里洗一样，把硫化物洗出来。

干法脱硫就是让天然气通过一种能吸附硫化物的固体材料，像活性炭吸附异味那样把硫化物吸附掉。

- 除了硫化物，天然气里的水也得除掉。

这就用到脱水装置啦，可以用吸附法，让天然气通过有吸水能力的材料，比如分子筛，分子筛就像一个个小海绵，把水都吸走了。

2. 天然气转化剂准备。

- 为了让天然气能更好地进行后面的反应，我们还需要准备转化剂。

对于以天然气为原料合成氨气，常用的转化剂是镍催化剂。

这个镍催化剂要提前进行活化处理，就像给运动员做热身运动一样，让它在反应的时候能更好地发挥作用。

活化的过程一般是在一定的温度和气体氛围下处理镍催化剂，使它的活性位点暴露出来。

二、天然气的转化反应。

1. 一段转化。

- 经过预处理的天然气就进入到转化炉进行一段转化啦。

在转化炉里，天然气和水蒸气按照一定的比例混合，这个比例很重要哦，一般是1:3到1:4左右。

就像做饭的时候各种调料要按比例放一样。

- 然后在镍催化剂的作用下发生反应，主要反应是甲烷和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，化学方程式是CH_4 + H_2O→ CO+3H_2。

这个反应需要在高温下进行，温度大概在700 - 800℃左右。

转化炉里要不断地提供热量，就像小火炉一直烧着，保证反应持续进行。

2. 二段转化。

- 一段转化后的气体还不能直接用于合成氨气，还需要进一步转化。

一段转化气进入二段转化炉。

- 在二段转化炉里，会通入空气。

这里通入空气是有讲究的，要控制好空气的量。

天然气合成氨化学方程式

天然气合成氨化学方程式《天然气合成氨化学方程式》同学们，今天咱们来聊聊一个很重要的化学过程，那就是天然气合成氨，先看看它的化学方程式：CH₄ + H₂O → CO + 3H₂（这是第一步反应），CO + H₂O → CO₂ + H₂（这是第二步反应），然后N₂ + 3H₂⇌2NH₃。

这里面可包含了好多化学概念呢，咱们一个一个来说。

一、化学键咱们先来说说化学键。

同学们可以把化学键想象成原子之间的小钩子。

比如说离子键，就像带正电和负电的原子像超强磁铁般吸在一起。

就好比男生和女生玩拉手游戏，男生代表正电原子，女生代表负电原子，他们之间吸引力很强，这就是离子键的感觉。

而共价键呢，就是原子共用小钩子连接。

这就像两个小伙伴一起拿着一根小棍子，谁也不放手，共同拥有这个连接，这就是原子之间形成共价键的样子。

在天然气合成氨的反应里，甲烷（CH₄）中的碳和氢原子之间就是共价键，它们共用电子对，就像共享小钩子一样。

二、化学平衡化学平衡就像一场拔河比赛。

反应物和生成物就像两队人。

在合成氨的反应N₂ + 3H₂⇌ 2NH₃里，氮气和氢气是一队，氨气是另一队。

一开始，氮气和氢气这队人很多，力量大，反应就向着生成氨气的方向进行得很快。

但是随着氨气越来越多，就像另一队的人也多起来了，慢慢的两边的力量就会达到一个平衡状态，这个时候正反应（氮气和氢气生成氨气）和逆反应（氨气分解成氮气和氢气）的速率就相等了，各物质的浓度也不再变化了。

这就好比拔河比赛中两边的队伍都使着同样大小的劲儿，绳子就静止不动了，这就是化学平衡状态。

三、分子的极性分子的极性呢，咱们可以把它想象成小磁针。

比如说水（H₂O）是极性分子，就像一个小磁针，氧原子这一端就像磁针的南极，带负电，氢原子那一端就像北极，带正电。

这是因为氧原子吸引电子的能力比氢原子强，所以电子就偏向氧原子，就有了正负两极。

再看二氧化碳（CO₂），它是直线对称的非极性分子。

这就好比一个两边完全一样的哑铃，中间是碳原子，两边是氧原子，它的电荷分布是均匀的，没有像小磁针那样的两极，这就是非极性分子。

以天然气为原料合成氨实用工艺

目录1 引言 (1)1.1 氨的性质 (1)1.2 氨的用途 (2)1.3 合成氨的发展历史 (2)1.3.1 氨气的发现 (2)1.3.2 合成氨的发现及其发展 (2)1.3.3 国外合成氨工业发展 (3)1.3.4 国合成氨工业发展 (3)1.3.5 国合成氨工业的发展趋势 (4)1.4 合成氨工段设计主要参数计算的主要容 (5)2 工艺计算 (6)2.1 生产流程简述 (6)2.2 原始条件 (6)2.3 物料衡算 (8)2.3.1 合成塔物料衡算 (8)2.3.2 氨分离器气液平衡计算 (9)2.3.3 冷交换器气、液平衡计算 (11)2.3.4 液氨贮槽气、液平衡计算 (11)2.3.5 液氨贮槽物料计算 (13)2.3.6 合成系统物料计算 (14)2.3.7 进出合成塔物料计算 (15)2.3.8 进出水冷器物料计算 (16)2.3.9 进出氨分离器物料计算 (16)2.3.10 冷交换器物料计算 (17)2.3.11 氨冷器物料计算： (18)2.3.12 冷交换器物料衡算 (20)2.3.13 液氨贮槽物料计算 (21)2.3.14 物料计算结果汇总 (21)2.4 热量核算 (22)2.4.1 交换器热量核算 (22)2.4.2 氨冷器热量核算 (25)2.4.3 循环机热量核算 (27)2.4.4 合成塔热量核算 (28)2.4.5 废热锅炉热量核算 (31)2.4.6 热交换器热量核算 (32)2.4.7 水冷器热量核算 (33)2.4.8 氨分离器热量核算 (34)3 氨合成过程中的绿色化学化工 (35)3.1 绿色化学化工的基本概念 (35)3.2 合成氨工段的原子经济性 (35)3.3 合成氨工段的热能综合利用 (35)3.4 合成氨工段的“三废”处理 (36)4 设备选型 (37)4.1 合成塔催化剂层设计 (37)4.2 换热器： (42)4.3 废热锅炉设备工艺计算 (43)4.3.1 计算条件 (43)4.3.2 官给热系数α计算 (43)计算 (45)4.3.3 管给热系数αi4.3.4 总传热系数K 计算 (46)计算 (46)4.3.5 平均传热温差Δtm4.3.6 传热面积 (46)4.4 水冷器设备工艺计算: (47)4.4.1 计算条件 (47)4.4.2 管给热系数的计算 (47)4.4.3 管外给热系数 (48)4.4.4 传热温差 (49)4.4.5 传热总系数K (49)4.4.6 传热面积 (49)4.5 冷交换器设备工艺计算 (49)4.5.1 计算条件 (49)4.5.2 管给热系数的计算 (50)4.5.3 管外给热系数 (52)4.5.4 总传热系数 (55)4.5.5 传热面积核算 (55)4.5.6 主要设备选型汇总表 (55)5 合成氨合成车间的安全生产 (57)5.1 合成氨车间的职业危害 (57)5.2 安全措施 (58)5.3 合成氨工序重大事故危险与防 (59)5.3.1 蒸汽锅炉的重大事故危险与防 (59)5.3.2 容器爆炸 (60)5.3.3 灼烫 (60)5.3.4 起重伤害 (60)参考文献 (62)致 63设计参数年产10万吨合成氨的合成工段工艺设计（以天然气为原料）产量：10万吨/年，液氨合成塔入口惰性气体含量：15%合成塔进口氨浓度：2.5%合成塔出口氨浓度：13.2%合成塔操作压力：30MPa新鲜补充气：N2 24%；H275%；CH40.3%；Ar 0.7%精炼气温度：35℃水冷器出口气体温度：35℃循环机进出口压差：1.47Mpa年工作日：300d产品质量规格：氨含量(wt%)>=99%以天然气为原料年产10万吨合成氨厂合成工段的工艺设计设计说明书任务来源：本次设计按照化工系下达的设计任务书进行编制的，并且参照双联化工厂合成氨工段的现场生产而设计而成。