第二章 合成氨原料气净化
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硫化氢溶解在溶剂中再反应－化学法 硫化氢溶解在特定溶剂中-物理法 脱硫剂对硫化物的吸收既有物理溶解又有化 学反应——物理化学法 中和法 化学吸收法 湿式氧化法
ຫໍສະໝຸດ Baidu19
氨水液相催化法
低温甲醇法
环丁砜烷基醇胺法
（1）湿式氧化法脱硫
脱硫液中的吸收剂 将原料气中硫化氢吸收
湿式氧化法脱硫
吸收到溶液中的硫化氢的 氧化及吸收剂的再生
酸盐。
28
29
合成氨原料气的净化
1 3 2
原料气的脱硫
一氧化碳变换 二氧化碳的脱除 原料气精制
3
4
30
一氧化碳变换
31
氨合成
H2+N2
NH3
合成反应需要H2和N2
脱硫后原料气的成分
方法
固体燃料气化 甲烷转化工艺
气体成分％ CO 28-30 12-13 H2 35-39 53-58 CO2 7-8.2 6-8 N2 17-18 21-24 CH4 0.8-1.3 0.2-0.4
总反应：HS-+O2= S+H2O
因此，选择适宜的载氧催化剂是湿式氧化法的键。载氧 催化剂必须既能氧化硫化氢又能被空气中的氧所氧化。 从氧化还原反应的必要条件来衡量，此催化剂的标准 电极电位的数值范围必须大于硫化氢的电极电位、小于氧 的电极电位。 即：0.14lv＜E0＜1.23v。(0.2-0.75v)
1、液体脱硫剂，易于输送。
优 2、脱硫和再生在两个不同的设备
3、副产硫磺
缺 点
1、净化度低
2、设备腐蚀 3、运转设备多， 电耗高
点 4、循环流程，连续操作
5、对进口硫要求不太严格
20
吸收的基本原理与吸收剂的选择
硫化氢是酸性气体，其水溶液呈酸性，可被碱性溶液吸收：
相平衡
解离
碱性吸收剂只能将原料气中的硫化氢吸收到溶液中，不能
10
催化剂：以氧化铝(Al2O3)为载体，由氧化钴(CoO)和
氧化钼(MoO3)组成。Mo含量为5～13％，Co含量为1～ 6％。经硫化后的活性组分主要为MoS2，Co9S8防止 MoS2微晶聚集长大。
工艺条件：操作条件，温度一般在300～400℃，压力
0.7～7.0MPa，入口气空间速度为500～2000h-1，液态 烃空速0.5-6h-1，加氢量一般按照保持反应后气体中有 5～10%氢为准。
常用于活 性炭脱硫
微孔，半径<150nm,比表面积500-1000m2/g
活性炭
16
活性炭主要用于脱除有机硫及少量的硫化氢。因反应机理不同可
分为吸附、氧化和催化三种方法。 吸附法：活性炭具有很大的比表面积，吸附能力较强，具有较强
的选择性，主要表现在难吸附挥发性大的物质，对噻吩最有效。
氧化法：硫化氢和氧硫化碳被气体中存在的氧气氧化。 H2S(g)＋O2=S(s)+H2O 2COS+O2==CO2+2S 催化法：在活性炭上浸渍铁、铜等盐类，使有机硫催化为硫化氢， 然后再被吸附脱除。 活性炭使用条件
33
一、CO水蒸气变换反应原理（CO变换反应）
CO H2O 催化剂 CO2 H2 41.2kJ / mol
（1）气体的净化（脱除CO）。
（2）有效气体氢气和二氧化碳的制备。 任务
反应 特点
1、可逆 2、放热 3、等体积
4、催化剂参与
34
变换率 衡量一氧化碳变换程度的参数称为一氧化碳变换率，用x 表示。即：已变换的一氧化碳量与变换前的一氧化碳量之比。 平衡变换率：反应达平衡时的变换率，用x*表示。 注：工业生产中实际变换率一般小于平衡变换率。 影响平衡变换率的因素 温度：温度降低，平衡变换率提高。 压力：反应为等体积反应，压力对平衡变换率无影响。 水蒸气与一氧化碳体积比：在温度一定的情况下，一氧化碳 平衡变换率随提高而增加，其趋势是先快后慢。
在溶液中添加催化剂作为载氧体，氧化态的催化剂将硫化
使硫化氢氧化为单质硫。需借助其他物质来实现。
氢氧化成为单质硫，其自身呈还原态。还原态催化剂在再生时 被空气中的氧氧化后恢复氧化能力，循环使用。
21
氧化与再生的基本原理
氧化与再生过程 载氧体（氧化态）＋HS-＝S+载氧体（还原态）
载氧体（还原态）＋O2＝H2O＋载氧体（氧化态）
40 30 20 10 0
2.0
1.5 1.0
0.5 8.5 PH值 8.7
25
8.3
0 6
7
8
9 10 11 12 PH值
② 钒酸盐含量 应使ADA与偏钒酸盐的当量比为2左右。 ③ ADA用量 ADA作用是将V4＋氧化为V5＋，为了加快V4＋ 的氧化速率，一般使用5～10g/L。 ④ 酒石酸钠钾用量 与钒浓度成正比，为偏钒酸钠浓度的 0.5倍。 ⑤ 温度 通常控制吸收温度为30～40℃。 ⑥ 压力 加压或常压，取决于流程其它工序的压力要求。 ⑦再生空气用量和再生时间 满足ADA需要且使硫呈泡沫 状悬浮以便回收，再生时间一般为25～30min。
原料气的脱硫 一氧化碳变换 二氧化碳的脱除 原料气精制
2
第一节
原料气脱硫
3
一、硫的来源及脱硫目的
存在形式
按分子结构
硫铁矿硫 无机硫
硫化氢
无机硫90％
硫
有机硫
硫酸盐硫 CS2、 COS 脂肪硫 硫醇、
有机硫10％
芳香硫
硫醚、噻吩
硫化物含量因原料及加工方法不同而不同
4
硫化物的危害
影响催化剂活性导致其中毒
22
（2）典型方法--改良ADA法
改良的蒽醌二磺酸钠(Anthraguione Disulphonis Acid,
ADA)法为化学吸收法，在湿法脱硫中应用最为普遍。该法 是在ADA法溶液中加入适量的偏钒酸钠作载氧剂，使氧化析
硫速率大大加快，故称改良ADA法。
蒽醌二磺酸钠(ADA) 结构式：
23
ADA法脱硫基本原理
使有机硫与氢反应生产容易脱除的硫化氢和烃。再用氧 化锌吸收硫化氢，即可达到较好的脱硫效果。
反应：RSH+H2=RH+H2S
RSR’＋2H2=RH+R’H+ H2S COS+H2=CO+H2S CS2+4H2=CH4+2H2S
钴钼加氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃，从而减少蒸汽转化工序析 碳的可能。
主活性组分，还 稳定剂，分散在 原成Fe3O4后具 Fe3O4晶粒之间，提 有活性 高Fe3O4的比表面积
26
改良ADA法脱硫工艺流程
27
（3）其他湿式氧化法脱硫
栲胶法：利用碱性栲胶-矾酸盐水溶液脱除硫化氢。 栲胶法脱硫无需添加酒石酸钾钠等配位剂。 MSQ法：以硫酸锰-水杨酸-对苯二酚和偏钒酸钠为混合催化 剂，纯碱和氨水做吸收剂的脱硫方法。 螯合铁法：螯合铁法采用Fe3+/Fe2+为催化剂完成HS-析硫 过程。 PDS法：PDS是一种高效脱硫剂，主要成分为双核酞菁钴磺
改良ADA法脱硫包括吸收脱硫和氧化再生两个过程：
吸收脱硫塔中：
H 2 S Na2CO3 NaHS NaHCO3
2 NaHS 4 NaVO3 H2O Na2V4O9 4 NaOH 2S
Na2V4O9 2 ADA 2 NaOH H2O ＝4 NaVO3 2 ADA(H)
11
②氧化锌脱硫
基本原理：
H2S+ZnO=ZnS+H2O C2H5SH+ZnO=ZnS+C2H4+H2O
脱除 有机硫
H2+ C2H5SH+ZnO= ZnS+C2H6+H2O 脱硫剂的组成 ZnO（80-90％） Al2O3
常用的型号有T 302、T 304、T 305等。
12
影响硫容的因素：
硫容：单位体积 脱硫剂所能吸收 的硫，kg/m3
活性炭吸附属于物理吸附，温度高，吸附能力下降。一般常温、常压下使用。
原料气中碳氢化合物及二氧化碳含量高不适宜用活性炭吸附
17
活性炭的再生
再生：300-400℃的过热蒸汽或惰性气体
蒸汽再生脱硫流程图
18
2、湿法脱硫
湿法脱硫的脱硫剂为溶液，用脱硫溶液吸收原料气 中的H2S，溶液在加热减压条件下得到再生，放出的H2S 可以生产硫磺(克劳斯法)，溶液再生后被循环利用。
氧化再生塔中： 吸收脱硫的总反应式：
2 ADA(H) O2 2 ADA 2H 2O
H 2 S ADA S ADA( H )
24
ADA法脱硫工艺条件 ① 溶液PH值 PH值升高，Na2CO3浓度升高，对吸收硫 化氢有利；但Na2CO3浓度增加，对转化成单质硫不利。当PH 达到8.8时，H2S吸收基本完成；当PH值再高时，降低碳酸钠 的溶解度，影响硫的回收。通常选择8.5~9.5。
• 被吸附在固体吸附剂上再脱附-物理法
湿 法 脱 硫
干法脱硫
原料、流程及对原料气要求不同 选用不同脱硫方法
6
干法脱硫
适用于含S量较少、净化度高的情况
氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等
湿法脱硫
适用于含S量较大、净化度要求低的场合
化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等
7
脱硫方法的选择原则
湿法
干法 优点：脱硫效率高、操 作简单、设备少、流程 短、维修方便 缺点：硫容低、再生困
优点：吸收速率快、
硫容高、溶液易再生、
硫磺可回收
缺点：净化度低
难，阻力大
8
1、干法脱硫
氧化铁
活性炭
常用方法
钴钼加氢-氧化锌
分子筛
9
（1）钴(Co)钼(Mo)加氢-氧化锌脱硫
①钴(Co)钼(Mo)加氢
原理：在300-400 ℃温度下，采用钴钼加氢脱硫催化剂，
二氧化碳量：降低CO2量，有利于提高一氧化碳的变换率。
35
反应速率
（1）机理与动力学方程 该反应属于气固相催化反应，共分为七大宏观步骤。 其中内扩散及本征动力学步骤为主要控制步骤。
（2）影响本征反应速率的因素 温度：可逆放热反应，存在最佳温度，在原始组成和催 化剂一定时，变换率增大、最佳温度下降。实际操作中应尽 量使操作温度接近于最佳温度。 压力：当气体组成和温度一定时，反应速率随压力的增 大而增大。 水蒸气与一氧化碳体积比：当H2O/CO比值低于4时，提高 其比值，反应速率增长较快；大于4后，反应速率增长不明显。
0 10000 20000
温度
汽气比
影响因素
空速
13
氧 化 锌 脱14硫 示 意 图
原料气
氧化锌脱硫工艺流程图
工艺指标
温度：200-400 ℃
常温使用,脱硫剂加入氧化铜助剂
脱硫效果：0.5-0.05ppm
15
（2）活性炭法 活性炭：由许多毛细孔集聚而成。 大孔，半径>20000nm 毛细孔 过渡孔，半径150 ～ 20 000nm
37
二、变换催化剂 变换催化剂分类
按反应温 度分类
按组成 分类
中 温 变 换
低 温 变 换
耐 硫 低 变
铁铬系 铜锌系 钴钼系 （3%） （0.3%） (1.5%)
38
1、铁-铬系中温变换催化剂
铁铬系催化剂
铁的氧化物 （80-90%）
三氧化二铬 （7-11%）
氧化钾 （0.2-0.4%）
MgO Al2O3
36
反 应 速 率 影 响 反 应 速 率 的 因 素
（1）机理与动力学方程 该反应属于气固相催化反应，共分为七大宏观步骤。其 中内扩散及本征动力学步骤为主要控制步骤。 （2）影响反应速率的因素 温度：在原始组成和催化剂一定时，变换率增大、最佳温 度下降。实际操作中应尽量使操作温度接近于最佳温度。 压力：当气体组成和温度一定时，反应速率随压力的增大 而增大。 水蒸气与一氧化碳体积比：当H2O/CO比值低于4时，提高 其比值，反应速率增长较快；大于4后，反应速率增长不明显。 内扩散的影响：在相同压力下，温度升高，内表面利用率 降低；相同温度和压力下，小颗粒催化剂内表面利用率高；同 一尺寸催化剂在相同的温度下，内表面利用率随压力的增加而 迅速下降。
转化催化剂 变换催化剂 氨合成催化剂 甲醇合成催化剂 腐蚀设备和管道
需要脱除
目的：延长催化剂使用寿命，减少设备腐蚀。 还可副产硫磺
5
二、H2S的脱除方法 •硫化氢溶解在脱硫溶剂中再反应－化学法 • 硫化氢溶解在特定溶剂中-物理法 • 既有物理溶解又有化学反应-物理、化学法 •与固体物质进行反应－化学法
32
为什么进行变换？ 若不脱除CO，在合成氨系统，当温
度达300℃时，铁催化剂存在下，能和H2反应生成甲烷和 水，造成惰性气体增加，对合成反应不利，其水会使合 成催化剂中毒。
变换之后： 将原料气中的CO变成CO2和H2。H2是合成氨
需要的原料成份，CO2在后面的脱碳和甲烷化两个工序中 除去，作为生产尿素或食品级CO2的原料。
合成氨原料气的净化 (Purification of Synthetic Gas)
合成氨原料气的净化
氨合成反应需要高纯度的H2和N2。无论以固体（煤或焦炭） 还是用烃类（天然气、石脑油等）为原料获得的原料气中， 都含有一氧化碳、二氧化碳、硫化物等不利于合成反应的 成分，需要在进入合成塔之前除去。 1 3 2 3 4
ຫໍສະໝຸດ Baidu19
氨水液相催化法
低温甲醇法
环丁砜烷基醇胺法
（1）湿式氧化法脱硫
脱硫液中的吸收剂 将原料气中硫化氢吸收
湿式氧化法脱硫
吸收到溶液中的硫化氢的 氧化及吸收剂的再生
酸盐。
28
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合成氨原料气的净化
1 3 2
原料气的脱硫
一氧化碳变换 二氧化碳的脱除 原料气精制
3
4
30
一氧化碳变换
31
氨合成
H2+N2
NH3
合成反应需要H2和N2
脱硫后原料气的成分
方法
固体燃料气化 甲烷转化工艺
气体成分％ CO 28-30 12-13 H2 35-39 53-58 CO2 7-8.2 6-8 N2 17-18 21-24 CH4 0.8-1.3 0.2-0.4
总反应：HS-+O2= S+H2O
因此，选择适宜的载氧催化剂是湿式氧化法的键。载氧 催化剂必须既能氧化硫化氢又能被空气中的氧所氧化。 从氧化还原反应的必要条件来衡量，此催化剂的标准 电极电位的数值范围必须大于硫化氢的电极电位、小于氧 的电极电位。 即：0.14lv＜E0＜1.23v。(0.2-0.75v)
1、液体脱硫剂，易于输送。
优 2、脱硫和再生在两个不同的设备
3、副产硫磺
缺 点
1、净化度低
2、设备腐蚀 3、运转设备多， 电耗高
点 4、循环流程，连续操作
5、对进口硫要求不太严格
20
吸收的基本原理与吸收剂的选择
硫化氢是酸性气体，其水溶液呈酸性，可被碱性溶液吸收：
相平衡
解离
碱性吸收剂只能将原料气中的硫化氢吸收到溶液中，不能
10
催化剂：以氧化铝(Al2O3)为载体，由氧化钴(CoO)和
氧化钼(MoO3)组成。Mo含量为5～13％，Co含量为1～ 6％。经硫化后的活性组分主要为MoS2，Co9S8防止 MoS2微晶聚集长大。
工艺条件：操作条件，温度一般在300～400℃，压力
0.7～7.0MPa，入口气空间速度为500～2000h-1，液态 烃空速0.5-6h-1，加氢量一般按照保持反应后气体中有 5～10%氢为准。
常用于活 性炭脱硫
微孔，半径<150nm,比表面积500-1000m2/g
活性炭
16
活性炭主要用于脱除有机硫及少量的硫化氢。因反应机理不同可
分为吸附、氧化和催化三种方法。 吸附法：活性炭具有很大的比表面积，吸附能力较强，具有较强
的选择性，主要表现在难吸附挥发性大的物质，对噻吩最有效。
氧化法：硫化氢和氧硫化碳被气体中存在的氧气氧化。 H2S(g)＋O2=S(s)+H2O 2COS+O2==CO2+2S 催化法：在活性炭上浸渍铁、铜等盐类，使有机硫催化为硫化氢， 然后再被吸附脱除。 活性炭使用条件
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一、CO水蒸气变换反应原理（CO变换反应）
CO H2O 催化剂 CO2 H2 41.2kJ / mol
（1）气体的净化（脱除CO）。
（2）有效气体氢气和二氧化碳的制备。 任务
反应 特点
1、可逆 2、放热 3、等体积
4、催化剂参与
34
变换率 衡量一氧化碳变换程度的参数称为一氧化碳变换率，用x 表示。即：已变换的一氧化碳量与变换前的一氧化碳量之比。 平衡变换率：反应达平衡时的变换率，用x*表示。 注：工业生产中实际变换率一般小于平衡变换率。 影响平衡变换率的因素 温度：温度降低，平衡变换率提高。 压力：反应为等体积反应，压力对平衡变换率无影响。 水蒸气与一氧化碳体积比：在温度一定的情况下，一氧化碳 平衡变换率随提高而增加，其趋势是先快后慢。
在溶液中添加催化剂作为载氧体，氧化态的催化剂将硫化
使硫化氢氧化为单质硫。需借助其他物质来实现。
氢氧化成为单质硫，其自身呈还原态。还原态催化剂在再生时 被空气中的氧氧化后恢复氧化能力，循环使用。
21
氧化与再生的基本原理
氧化与再生过程 载氧体（氧化态）＋HS-＝S+载氧体（还原态）
载氧体（还原态）＋O2＝H2O＋载氧体（氧化态）
40 30 20 10 0
2.0
1.5 1.0
0.5 8.5 PH值 8.7
25
8.3
0 6
7
8
9 10 11 12 PH值
② 钒酸盐含量 应使ADA与偏钒酸盐的当量比为2左右。 ③ ADA用量 ADA作用是将V4＋氧化为V5＋，为了加快V4＋ 的氧化速率，一般使用5～10g/L。 ④ 酒石酸钠钾用量 与钒浓度成正比，为偏钒酸钠浓度的 0.5倍。 ⑤ 温度 通常控制吸收温度为30～40℃。 ⑥ 压力 加压或常压，取决于流程其它工序的压力要求。 ⑦再生空气用量和再生时间 满足ADA需要且使硫呈泡沫 状悬浮以便回收，再生时间一般为25～30min。
原料气的脱硫 一氧化碳变换 二氧化碳的脱除 原料气精制
2
第一节
原料气脱硫
3
一、硫的来源及脱硫目的
存在形式
按分子结构
硫铁矿硫 无机硫
硫化氢
无机硫90％
硫
有机硫
硫酸盐硫 CS2、 COS 脂肪硫 硫醇、
有机硫10％
芳香硫
硫醚、噻吩
硫化物含量因原料及加工方法不同而不同
4
硫化物的危害
影响催化剂活性导致其中毒
22
（2）典型方法--改良ADA法
改良的蒽醌二磺酸钠(Anthraguione Disulphonis Acid,
ADA)法为化学吸收法，在湿法脱硫中应用最为普遍。该法 是在ADA法溶液中加入适量的偏钒酸钠作载氧剂，使氧化析
硫速率大大加快，故称改良ADA法。
蒽醌二磺酸钠(ADA) 结构式：
23
ADA法脱硫基本原理
使有机硫与氢反应生产容易脱除的硫化氢和烃。再用氧 化锌吸收硫化氢，即可达到较好的脱硫效果。
反应：RSH+H2=RH+H2S
RSR’＋2H2=RH+R’H+ H2S COS+H2=CO+H2S CS2+4H2=CH4+2H2S
钴钼加氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃，从而减少蒸汽转化工序析 碳的可能。
主活性组分，还 稳定剂，分散在 原成Fe3O4后具 Fe3O4晶粒之间，提 有活性 高Fe3O4的比表面积
26
改良ADA法脱硫工艺流程
27
（3）其他湿式氧化法脱硫
栲胶法：利用碱性栲胶-矾酸盐水溶液脱除硫化氢。 栲胶法脱硫无需添加酒石酸钾钠等配位剂。 MSQ法：以硫酸锰-水杨酸-对苯二酚和偏钒酸钠为混合催化 剂，纯碱和氨水做吸收剂的脱硫方法。 螯合铁法：螯合铁法采用Fe3+/Fe2+为催化剂完成HS-析硫 过程。 PDS法：PDS是一种高效脱硫剂，主要成分为双核酞菁钴磺
改良ADA法脱硫包括吸收脱硫和氧化再生两个过程：
吸收脱硫塔中：
H 2 S Na2CO3 NaHS NaHCO3
2 NaHS 4 NaVO3 H2O Na2V4O9 4 NaOH 2S
Na2V4O9 2 ADA 2 NaOH H2O ＝4 NaVO3 2 ADA(H)
11
②氧化锌脱硫
基本原理：
H2S+ZnO=ZnS+H2O C2H5SH+ZnO=ZnS+C2H4+H2O
脱除 有机硫
H2+ C2H5SH+ZnO= ZnS+C2H6+H2O 脱硫剂的组成 ZnO（80-90％） Al2O3
常用的型号有T 302、T 304、T 305等。
12
影响硫容的因素：
硫容：单位体积 脱硫剂所能吸收 的硫，kg/m3
活性炭吸附属于物理吸附，温度高，吸附能力下降。一般常温、常压下使用。
原料气中碳氢化合物及二氧化碳含量高不适宜用活性炭吸附
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活性炭的再生
再生：300-400℃的过热蒸汽或惰性气体
蒸汽再生脱硫流程图
18
2、湿法脱硫
湿法脱硫的脱硫剂为溶液，用脱硫溶液吸收原料气 中的H2S，溶液在加热减压条件下得到再生，放出的H2S 可以生产硫磺(克劳斯法)，溶液再生后被循环利用。
氧化再生塔中： 吸收脱硫的总反应式：
2 ADA(H) O2 2 ADA 2H 2O
H 2 S ADA S ADA( H )
24
ADA法脱硫工艺条件 ① 溶液PH值 PH值升高，Na2CO3浓度升高，对吸收硫 化氢有利；但Na2CO3浓度增加，对转化成单质硫不利。当PH 达到8.8时，H2S吸收基本完成；当PH值再高时，降低碳酸钠 的溶解度，影响硫的回收。通常选择8.5~9.5。
• 被吸附在固体吸附剂上再脱附-物理法
湿 法 脱 硫
干法脱硫
原料、流程及对原料气要求不同 选用不同脱硫方法
6
干法脱硫
适用于含S量较少、净化度高的情况
氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等
湿法脱硫
适用于含S量较大、净化度要求低的场合
化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等
7
脱硫方法的选择原则
湿法
干法 优点：脱硫效率高、操 作简单、设备少、流程 短、维修方便 缺点：硫容低、再生困
优点：吸收速率快、
硫容高、溶液易再生、
硫磺可回收
缺点：净化度低
难，阻力大
8
1、干法脱硫
氧化铁
活性炭
常用方法
钴钼加氢-氧化锌
分子筛
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（1）钴(Co)钼(Mo)加氢-氧化锌脱硫
①钴(Co)钼(Mo)加氢
原理：在300-400 ℃温度下，采用钴钼加氢脱硫催化剂，
二氧化碳量：降低CO2量，有利于提高一氧化碳的变换率。
35
反应速率
（1）机理与动力学方程 该反应属于气固相催化反应，共分为七大宏观步骤。 其中内扩散及本征动力学步骤为主要控制步骤。
（2）影响本征反应速率的因素 温度：可逆放热反应，存在最佳温度，在原始组成和催 化剂一定时，变换率增大、最佳温度下降。实际操作中应尽 量使操作温度接近于最佳温度。 压力：当气体组成和温度一定时，反应速率随压力的增 大而增大。 水蒸气与一氧化碳体积比：当H2O/CO比值低于4时，提高 其比值，反应速率增长较快；大于4后，反应速率增长不明显。
0 10000 20000
温度
汽气比
影响因素
空速
13
氧 化 锌 脱14硫 示 意 图
原料气
氧化锌脱硫工艺流程图
工艺指标
温度：200-400 ℃
常温使用,脱硫剂加入氧化铜助剂
脱硫效果：0.5-0.05ppm
15
（2）活性炭法 活性炭：由许多毛细孔集聚而成。 大孔，半径>20000nm 毛细孔 过渡孔，半径150 ～ 20 000nm
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二、变换催化剂 变换催化剂分类
按反应温 度分类
按组成 分类
中 温 变 换
低 温 变 换
耐 硫 低 变
铁铬系 铜锌系 钴钼系 （3%） （0.3%） (1.5%)
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1、铁-铬系中温变换催化剂
铁铬系催化剂
铁的氧化物 （80-90%）
三氧化二铬 （7-11%）
氧化钾 （0.2-0.4%）
MgO Al2O3
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反 应 速 率 影 响 反 应 速 率 的 因 素
（1）机理与动力学方程 该反应属于气固相催化反应，共分为七大宏观步骤。其 中内扩散及本征动力学步骤为主要控制步骤。 （2）影响反应速率的因素 温度：在原始组成和催化剂一定时，变换率增大、最佳温 度下降。实际操作中应尽量使操作温度接近于最佳温度。 压力：当气体组成和温度一定时，反应速率随压力的增大 而增大。 水蒸气与一氧化碳体积比：当H2O/CO比值低于4时，提高 其比值，反应速率增长较快；大于4后，反应速率增长不明显。 内扩散的影响：在相同压力下，温度升高，内表面利用率 降低；相同温度和压力下，小颗粒催化剂内表面利用率高；同 一尺寸催化剂在相同的温度下，内表面利用率随压力的增加而 迅速下降。
转化催化剂 变换催化剂 氨合成催化剂 甲醇合成催化剂 腐蚀设备和管道
需要脱除
目的：延长催化剂使用寿命，减少设备腐蚀。 还可副产硫磺
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二、H2S的脱除方法 •硫化氢溶解在脱硫溶剂中再反应－化学法 • 硫化氢溶解在特定溶剂中-物理法 • 既有物理溶解又有化学反应-物理、化学法 •与固体物质进行反应－化学法
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为什么进行变换？ 若不脱除CO，在合成氨系统，当温
度达300℃时，铁催化剂存在下，能和H2反应生成甲烷和 水，造成惰性气体增加，对合成反应不利，其水会使合 成催化剂中毒。
变换之后： 将原料气中的CO变成CO2和H2。H2是合成氨
需要的原料成份，CO2在后面的脱碳和甲烷化两个工序中 除去，作为生产尿素或食品级CO2的原料。
合成氨原料气的净化 (Purification of Synthetic Gas)
合成氨原料气的净化
氨合成反应需要高纯度的H2和N2。无论以固体（煤或焦炭） 还是用烃类（天然气、石脑油等）为原料获得的原料气中， 都含有一氧化碳、二氧化碳、硫化物等不利于合成反应的 成分，需要在进入合成塔之前除去。 1 3 2 3 4