原料气的净化11
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11 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
11
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。
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
环
吸
收 法 联 合 吸 收 法
化 学 吸 收 法
碳酸钾 + 二乙 醇胺
N-甲基二乙醇胺+ 哌嗪
法
脱
碳
物 理 化 学 吸 收 法
聚已二醇二甲醚法
38
38
一、化学吸收法
1、本菲尔特法脱碳 本菲尔溶液是由K2CO3、KHCO3、DEA和偏钒酸钠组成 （1）基本原理：
CO2 (vap)
CO2 (aq) K2CO3 (aq) H2O (aq) 2KHCO3(aq) Q
42
42
（3）工艺条件
溶液的组成:
（A）碳酸钾浓度: 通常维持在27%～30%，最高达40%（质量分数）。 （B）活化剂含量: 活化剂 DEA的含量约为2.5％～5％（质量分数）。 （C）缓蚀剂含量：正常操作时，总钒含量保持在0.5%左右即可。
吸收压力：提高吸收压力增加吸收的推动力，减少吸收设备尺寸、提高气体净化
度，增加溶液吸收能力，减少溶液循环量。
吸收温度：提高温度会加快反应速率，但温度高，气相中CO2分压大，吸收推动力
减小，净化度降低。
溶液的转化度：再生后的贫液转化度越小越好，吸收速率快，净化度高。但对于
再生液来说，转化度越小，能量消耗越多。
再生温度及压力：溶液的组成一定时，再生温度取决于压力。通常再生压力略高
压 力
汽 气 比
H2O/CO
增加水蒸气用量，既有利于 提高CO变换率，又有利于提高
变换反应的速率，生产上均采
用过量水蒸气。
汽气比与一氧化碳 平衡变换率关系 29
29
1、大型氨厂一氧化碳中低变串联流程
370℃，
220℃，
CO 3-4% 中 变 低 变 炉
235℃， 440℃，
废 热 锅 炉 转 化 气 CO 13-15% ，
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。
二氧化碳量：降低CO2量，有利于提高一氧化碳的变换率。
21
21
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%)
甲烷化—惰性甲烷
二氧化碳用途： 生产尿素、碳酸氢铵、纯碱等产品的原料
37
37
循
物 理 吸 收 法
加压水洗法（水） 低温甲醇洗涤法（甲醇）
碳酸丙烯酯法（碳酸丙烯酯）
聚乙二醇二甲醚NHD法（聚乙二醇二甲醚NHD） 甲基吡咯烷酮法(N－甲基吡咯烷酮) 变压吸附法 本菲尔特法 MDEA 浓氨水 环丁砜法
溶 液 吸 收
23
铁-铬系催化剂的主要特性
选 择 性 高
强 度 比 较 大
抗 毒 能 力 较 强
使 用 寿 命 长
活 性 温 度 高
24
24
2、铜锌系低变催化剂
主要组分：氧化铜 活性组分：铜(铜结晶－铜微晶)----使用前需还原。 催化作用：铜对一氧化碳有吸附作用，对一氧化碳活化 能力比四氧化三铁强。 稳定剂：氧化锌、氧化铝或氧化铬 催化剂还原后，氧化锌晶粒均匀的分布在铜晶 格上。稳定剂的作用：隔离、提高热稳定性。 催化剂组成：CuO:15.3～31.2%，ZnO :32～62.2%,
原料气的净化
天野化工 李申朋
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
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
2
3
4
第一节
一、硫的来源及脱硫目的
按分子结构
原料气脱硫
存在形式
硫化氢
无机硫90％
硫铁矿硫 无机硫
硫
有机硫
硫酸盐硫 CS2、 COS 脂肪硫 芳香硫 硫醇、 硫醚、噻吩
有机硫10％
硫化物含量因原料及加工方法不同而不同
3
3
硫化物的危害
影响催化剂活性导致其中毒
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 目的：延长催化剂使用寿命，减少 设备腐蚀。还可副产硫磺
硫磺可回收
缺点：净化度低
难，阻力大
7
7
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
8
8
（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，
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。
点 5、对进口硫要求不太严格
4、循环流程，连续操作
13
（2）典型方法--改良ADA法
改良的蒽醌二磺酸钠(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：
14
14
改良ADA法脱硫工艺流程
18
18
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。
15
15
（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
氨水液相催化法
低温甲醇法
环丁砜烷基醇胺法
中和法 化学吸收法 湿式氧化法
12
（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
优 2、脱硫和再生在两个不同的设备
3、副产硫磺
1、液体脱硫剂，易于输送。
缺 点
1、净化度低
2、设备腐蚀 3、运转设备多， 电耗高
800℃，
3.04MPa
甲 烷 化 预 热
炉
废 热 锅 炉
CO 3-4%
CO 0. 3-0.5% 软水
饱和器
贫液再沸器 变换气
器
30
30
2、多段中温变换流程
流程特点：需外供蒸汽800-1000Kg/t氨，出口一氧化碳3-5%
31
31
3、耐硫全低变流程
32
五、变换反应器的类型
1、多段原料气间接换热式
常用于活
性炭脱硫
源自文库
微孔，半径<150nm,比表面积500-1000m2/g
活 性 炭 10
10
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 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。
Al2O3 :30～40.5%，少量Cr2O3。
结构：φ5×5的圆柱体；焙烧后堆积密度约为1.4～ 1.6kg/L，比表面积为60～85m2/g。
25
25
钴钼系耐硫变换催化剂
组分：氧化钴、氧化钼
活性组分：硫化钴、硫化钼
载体：三氧化二铝 助剂：碱金属（降低催化剂活
性温度）
优点：突出的耐硫与抗毒性，
低温活性好，活性温区宽。
湖北省化学研究所研制的
EB一4型低变催化剂
26
26
耐硫变换催化剂的主要特性
低 温 活 性 好
比 较 宽 的 活 性 温 度
耐 硫 抗 毒 能 力 强
使 用 寿 命 长
27
27
三、工艺条件对变换反应的影响
温度
压力
影响因素
空速
气体组成
28
28
温 度
变换反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小， 平衡变换率降低。生产上确定变换反应温度的原则： ①催化床温度应在催化剂的活性温度范围内操作。 ②催化床温度应尽可能接近最佳温度。 压力对变换反应的化学平衡几乎没有影响，但反应速度随 压力增大而增大。提高压力对变换反应有利。 常压和加压变换 ：小型厂 ：0.8-1.0MPa，中型厂 ：1.21.8MPa ，大型厂 P＝4.0MPa 。
变换气
Ⅰ
原料气
Ⅱ
Ⅲ
33
33
2、多段原料气冷激式
变换气
Ⅰ
原料气
Ⅱ Ⅲ
34
34
3、多段水冷激式
35
35
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
36
36
原料气中二氧化碳的脱除
变换后，原料气中CO2含量18%~35%。
二氧化碳对合成的危害： 造成合成氨催化剂中毒 给精制过程带来困难：铜氨洗—碳酸氨结晶 液氮洗—固化为干冰
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。
9
9
（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
19
19
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
20
20
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。
于大气压，一般控制在0.12~0.14MPa。
43
43
2、MDEA法脱碳
MDEA法为德国BASF开发的一种脱碳方法，吸收剂为N-甲基二乙胺，
吸收速度慢
提温 活化剂 加入防 腐剂
加速吸收
活化剂：二乙醇胺
腐蚀
减少腐蚀
防腐剂： 偏钒酸盐
39
39
（2）工艺流程
一段吸收、一段再生流程。
40
40
冷凝器
CO2气
脱碳气
冷凝器
吸 收 塔 水 力 透 平
再 生
低 变
塔
气
再 沸 器
二段吸收、二段再生流程
流程特点：节省热量、速度快、净化度高 41
41
二段吸收、二段再生典型流程----本菲尔特法脱碳工艺流程
22
22
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
主活性组分，还 稳定剂，分散在 原成Fe3O4后具 有活性 Fe3O4晶粒之间，提 高Fe3O4的比表面积
23
助催化剂，
提高催化剂 的活性
提高耐
热和耐 硫性能
4
4
需要脱除
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
• 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
5
5
干法脱硫
酸盐。
16
16
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
17
17
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
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
6
6
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、
11
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。
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
环
吸
收 法 联 合 吸 收 法
化 学 吸 收 法
碳酸钾 + 二乙 醇胺
N-甲基二乙醇胺+ 哌嗪
法
脱
碳
物 理 化 学 吸 收 法
聚已二醇二甲醚法
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一、化学吸收法
1、本菲尔特法脱碳 本菲尔溶液是由K2CO3、KHCO3、DEA和偏钒酸钠组成 （1）基本原理：
CO2 (vap)
CO2 (aq) K2CO3 (aq) H2O (aq) 2KHCO3(aq) Q
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（3）工艺条件
溶液的组成:
（A）碳酸钾浓度: 通常维持在27%～30%，最高达40%（质量分数）。 （B）活化剂含量: 活化剂 DEA的含量约为2.5％～5％（质量分数）。 （C）缓蚀剂含量：正常操作时，总钒含量保持在0.5%左右即可。
吸收压力：提高吸收压力增加吸收的推动力，减少吸收设备尺寸、提高气体净化
度，增加溶液吸收能力，减少溶液循环量。
吸收温度：提高温度会加快反应速率，但温度高，气相中CO2分压大，吸收推动力
减小，净化度降低。
溶液的转化度：再生后的贫液转化度越小越好，吸收速率快，净化度高。但对于
再生液来说，转化度越小，能量消耗越多。
再生温度及压力：溶液的组成一定时，再生温度取决于压力。通常再生压力略高
压 力
汽 气 比
H2O/CO
增加水蒸气用量，既有利于 提高CO变换率，又有利于提高
变换反应的速率，生产上均采
用过量水蒸气。
汽气比与一氧化碳 平衡变换率关系 29
29
1、大型氨厂一氧化碳中低变串联流程
370℃，
220℃，
CO 3-4% 中 变 低 变 炉
235℃， 440℃，
废 热 锅 炉 转 化 气 CO 13-15% ，
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。
二氧化碳量：降低CO2量，有利于提高一氧化碳的变换率。
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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%)
甲烷化—惰性甲烷
二氧化碳用途： 生产尿素、碳酸氢铵、纯碱等产品的原料
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循
物 理 吸 收 法
加压水洗法（水） 低温甲醇洗涤法（甲醇）
碳酸丙烯酯法（碳酸丙烯酯）
聚乙二醇二甲醚NHD法（聚乙二醇二甲醚NHD） 甲基吡咯烷酮法(N－甲基吡咯烷酮) 变压吸附法 本菲尔特法 MDEA 浓氨水 环丁砜法
溶 液 吸 收
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铁-铬系催化剂的主要特性
选 择 性 高
强 度 比 较 大
抗 毒 能 力 较 强
使 用 寿 命 长
活 性 温 度 高
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2、铜锌系低变催化剂
主要组分：氧化铜 活性组分：铜(铜结晶－铜微晶)----使用前需还原。 催化作用：铜对一氧化碳有吸附作用，对一氧化碳活化 能力比四氧化三铁强。 稳定剂：氧化锌、氧化铝或氧化铬 催化剂还原后，氧化锌晶粒均匀的分布在铜晶 格上。稳定剂的作用：隔离、提高热稳定性。 催化剂组成：CuO:15.3～31.2%，ZnO :32～62.2%,
原料气的净化
天野化工 李申朋
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
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
2
3
4
第一节
一、硫的来源及脱硫目的
按分子结构
原料气脱硫
存在形式
硫化氢
无机硫90％
硫铁矿硫 无机硫
硫
有机硫
硫酸盐硫 CS2、 COS 脂肪硫 芳香硫 硫醇、 硫醚、噻吩
有机硫10％
硫化物含量因原料及加工方法不同而不同
3
3
硫化物的危害
影响催化剂活性导致其中毒
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 目的：延长催化剂使用寿命，减少 设备腐蚀。还可副产硫磺
硫磺可回收
缺点：净化度低
难，阻力大
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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
8
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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，
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。
点 5、对进口硫要求不太严格
4、循环流程，连续操作
13
（2）典型方法--改良ADA法
改良的蒽醌二磺酸钠(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：
14
14
改良ADA法脱硫工艺流程
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18
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。
15
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（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
氨水液相催化法
低温甲醇法
环丁砜烷基醇胺法
中和法 化学吸收法 湿式氧化法
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（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
优 2、脱硫和再生在两个不同的设备
3、副产硫磺
1、液体脱硫剂，易于输送。
缺 点
1、净化度低
2、设备腐蚀 3、运转设备多， 电耗高
800℃，
3.04MPa
甲 烷 化 预 热
炉
废 热 锅 炉
CO 3-4%
CO 0. 3-0.5% 软水
饱和器
贫液再沸器 变换气
器
30
30
2、多段中温变换流程
流程特点：需外供蒸汽800-1000Kg/t氨，出口一氧化碳3-5%
31
31
3、耐硫全低变流程
32
五、变换反应器的类型
1、多段原料气间接换热式
常用于活
性炭脱硫
源自文库
微孔，半径<150nm,比表面积500-1000m2/g
活 性 炭 10
10
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 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。
Al2O3 :30～40.5%，少量Cr2O3。
结构：φ5×5的圆柱体；焙烧后堆积密度约为1.4～ 1.6kg/L，比表面积为60～85m2/g。
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钴钼系耐硫变换催化剂
组分：氧化钴、氧化钼
活性组分：硫化钴、硫化钼
载体：三氧化二铝 助剂：碱金属（降低催化剂活
性温度）
优点：突出的耐硫与抗毒性，
低温活性好，活性温区宽。
湖北省化学研究所研制的
EB一4型低变催化剂
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耐硫变换催化剂的主要特性
低 温 活 性 好
比 较 宽 的 活 性 温 度
耐 硫 抗 毒 能 力 强
使 用 寿 命 长
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三、工艺条件对变换反应的影响
温度
压力
影响因素
空速
气体组成
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温 度
变换反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小， 平衡变换率降低。生产上确定变换反应温度的原则： ①催化床温度应在催化剂的活性温度范围内操作。 ②催化床温度应尽可能接近最佳温度。 压力对变换反应的化学平衡几乎没有影响，但反应速度随 压力增大而增大。提高压力对变换反应有利。 常压和加压变换 ：小型厂 ：0.8-1.0MPa，中型厂 ：1.21.8MPa ，大型厂 P＝4.0MPa 。
变换气
Ⅰ
原料气
Ⅱ
Ⅲ
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2、多段原料气冷激式
变换气
Ⅰ
原料气
Ⅱ Ⅲ
34
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3、多段水冷激式
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35
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
36
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原料气中二氧化碳的脱除
变换后，原料气中CO2含量18%~35%。
二氧化碳对合成的危害： 造成合成氨催化剂中毒 给精制过程带来困难：铜氨洗—碳酸氨结晶 液氮洗—固化为干冰
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。
9
9
（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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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
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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。
于大气压，一般控制在0.12~0.14MPa。
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43
2、MDEA法脱碳
MDEA法为德国BASF开发的一种脱碳方法，吸收剂为N-甲基二乙胺，
吸收速度慢
提温 活化剂 加入防 腐剂
加速吸收
活化剂：二乙醇胺
腐蚀
减少腐蚀
防腐剂： 偏钒酸盐
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（2）工艺流程
一段吸收、一段再生流程。
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冷凝器
CO2气
脱碳气
冷凝器
吸 收 塔 水 力 透 平
再 生
低 变
塔
气
再 沸 器
二段吸收、二段再生流程
流程特点：节省热量、速度快、净化度高 41
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二段吸收、二段再生典型流程----本菲尔特法脱碳工艺流程
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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
主活性组分，还 稳定剂，分散在 原成Fe3O4后具 有活性 Fe3O4晶粒之间，提 高Fe3O4的比表面积
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助催化剂，
提高催化剂 的活性
提高耐
热和耐 硫性能
4
4
需要脱除
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
• 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
5
5
干法脱硫
酸盐。
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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
17
17
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
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
6
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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、