甲烷化气组成分析

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。
合成氨中间控制气体分析
（甲烷化气组成分析）
简介 概述 实验
简介
基本简介
生产合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。 ①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧 化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.10.3体 积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合 成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。 ②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料 气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得 的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩 的洗涤剂。 ③煤（焦炭）制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的 方式在世界上已很少采用。中国能源结构上存在多煤缺油少气的特点，煤炭成为主要 的合成氨原料，天然气制氨工艺则受到严格限制。 用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界 产量的12硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁 腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。 贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨 和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据 容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船 运、管道运、槽车运、卡车运。
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பைடு நூலகம்，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
仪器
• GC122型气相色谱仪（双柱双气路、热导检测器） • 碳分子筛柱，5A分子筛柱
实验步骤 • 色谱柱的制备
• 柱1：碳分子筛柱，长2米，内径3毫米不锈钢管，内装6080目碳分子筛。 柱子在使用前，于150℃下通气活化5-8小时。 • 柱2：5A分子筛柱，长2米，内径3毫米不锈钢管，内装4060 5A目碳分子筛，装柱前，将5A分子筛于550℃高温炉 中恒温活化4小时。
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120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+H2O→H2+CO2 ；ΔH=-41.2kJ/mol
实验步骤 • 操作条件
• • • • • 检测器：热导 桥电流：200毫安 柱温：95℃ 载气：氢气；流速：60ml/min 进样量：1ml
实验步骤 • 操作步骤
• 通气：打开氢气钢瓶总阀，调节减压阀及色谱仪开关阀门，
使氢气流速达所需数值； • 接通电源,调节温控旋钮，使仪器稳定在所需温度上； • 加桥电流,待上述各测温点恒温后，加桥电流至200毫安； • 调整池平衡：开动记录仪使其处于工作状态，待基线稳定 后，按仪器说明书将池平衡调好，则可进行分析；
③气体精制过程 经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规 定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料 气的最终净化，即精制过程。 目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在 深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得 只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷 化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中 碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到 10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下： CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ (3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品 的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行， 由于反应后气体中氨含量不高，一般只有100故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下： N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol
• 进样：将进样阀置于充气位置，用气样置换10-20秒钟，停止通气， 抽出置于水观察排气情况下的胶管，使之与大气瞬时平衡一下，立即 将进样阀转至进样位置，将进样送入柱分析，待柱2出峰完毕后，再 次进样，送入柱1分析。气样分析结束后，按同样手续在两柱上各进 一标准气样。 • 色谱峰的记录，根据气样中各组分的含量，选择合适的衰减档，把色 谱峰完整的记录下来，量取各组分峰高。 • 分析结束后，按下列步骤关闭仪器: 关闭记录纸开关和记录纸电源； 关闭桥电流开关和恒温电源开关； 松开载气减压阀阀杆，关闭钢瓶总阀，停止通气。
为：“催化剂”)
合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋 于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净 化过程以及氨合成过程。
氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除氨水可直接作为肥料外，农业
上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合 成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%氨用来生产化学肥 料，20%为其它化工产品的原料。
概述
中间控制气体分析
转化气的分析 变换气的分析 脱碳气的分析
甲烷化气组成分析
新鲜气的组成分析 甲烷化微量co,co2的分析 驰放气的组成分析
合成塔进出塔气的氨含量的分析
氨回收塔入塔气的分析 氮气纯度分析 烟道气体的分析 以天然气为原料的水碳比分析
实验
甲烷化气组成分析（气相色谱法）
实验原理
天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工 序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲 烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产 品氨。 在催化剂作用下原料气转化为氢气、一氧化碳和二氧化碳。反应温度控制在760℃，二 段炉出口气中残余甲烷应小于0.3％。同时获取合成气所需的氮气，并控制氢。
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
构成发现
德国化学家哈伯(F.Haber，1868-1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年
申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6上。
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(该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下
计算
Ci%=fi×hi
式中：Ci—组分的体积百分含量，%；
fi—组分的校正系数，即单位峰高所代表组分的含量；
hi—组分的峰高，cm