合成氨生产工艺流程PPT
合集下载
- 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)。
470~520度较为适宜。 三、空间速度 当操作压力、温度及进塔气组成一定时，空速
增加，氨净值降低。由于氨净值降低的程度比 空间速度的增大倍数少，所以空间速度增加时 氨合成生产强度有所提高及氨产量有所增加。
（三）催化剂
可以作氨合成催化剂的物质 很多，如铁、铂、锰、钨和 铀等。但由于以铁为主体的 催化剂具有原料来原广，价 格低廉，在低温下有较好的 活性抗毒能力强，使用寿命 长等优点 、广泛采用。
氨合成系统的能量消耗主要包括原料气压 缩功、循环气压缩功和氨分离的冷冻功。
生产实践证明，操作压力在20～35MPa时 总能量消耗比较低。
（二）、温度
将某种催化剂在一定成产条件下具有最高氨生 成率的温度称为最适宜的温度。
最适宜温度还和空间速度、压力等有关 经生产实践得出氨合成操作温度控制在
（二）、惰性气体的排除
氨合成循环系统惰性气体通过三个途径带出： 1.一小部分从系统中漏损； 2.一小部分溶解在液氨中被带走； 3.大部分采用放空的方法，即间断或连续地
从系统中排放。 放空的位置应该在氨已大部分分离之后，而
又在新鲜气加入之前。
（三）、反应前的回收利用
回收利用反应热的方法主要有以下几种 1.预热反应前的前氢氮混合气。在塔内设置换热
在氨冷凝过程，部分氢氮气及惰性气体溶解在 液氨中，当液氨在“贮罐气”。
（一）、气体的循环
氢氮混合气经过氨合成塔以后，只有 一小部分合成为氨。分离氨以后，剩 余的氢氮气，除为降低惰性气体含量 而少量放空以外，大部分与新鲜原料 气汇合后，重新返回合成塔，在进行 氨的合成，从而构成了循环法生产流 程。
第一节 氨合成的基本理论
一、氨合成反应的特点
3H2+N2=2NH3+Q
(1)是可逆反应。即在氢气和氮气反应生
成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气。
(2)是放热反应。在生成氨的同时放出热 量，反应热与温度、压力有关。
(3)是体积缩小的反应。
(4)反应需要有催化剂才能较快的进行 。
二、氨合成反应的化学平衡
器，用反应的高温气体预热反应前氢氮混合气 达到催化剂的活性温度。 2.预热反应前的氢氮混合气和副产蒸气 既在塔内设置换热器预热反应前的氢氮混合气， 又利用余热副产蒸气。 3.预热反应前的氢氮混合气和预热高压锅炉给水 反应后的高温气体先通过塔内的换热器预热反 应前氢氮混合气，后在通过塔外换热器预热高 压锅炉给水。
0.2~0.5%.
催化剂的中毒与衰老
1．催化剂的中毒 进入合成塔的新鲜混合气，虽然经过了净化，
但仍然含有微量的有毒气体，使催化剂缓慢中 毒，活性降低。 2．催化剂的衰老 催化剂经长期使用后，活性会逐渐下降，生产 能力逐渐降低，这种现象称为催化剂的衰老。 催化剂的中毒和衰老几乎是无法避免的，但是 选用耐热性能较好的催化剂，改善气体质量和 稳定操作，能大大延长催化剂的使用寿命。
(1)气体反应物扩散到催化剂外表面； (2)反应物自催化剂外表面扩散到毛细孔内表面； (3)气体被催化剂表面(主要是内表面)活性吸附(与普通
吸附的区别在于有化学力参与在内，并放出热量)； (4)吸附状态的气体在催化剂表面上起化学反应，生成
产物； (5)产物自催化剂表面解吸；·
(6)解吸后的产物从催化剂毛细孔向外表面扩散； (7)产物由催化剂外表面扩散至气相主流。 以上七个步骤中， (1)、 (7)为外扩散过程； (2)、
(6)为内扩散过程； (3)、 (4)和（5）总称为化学动力学 的过Biblioteka Baidu。
四 氨合成操作 条件的选择
氨合成的生产工艺条件必须满足产量高、 消耗定额低、工艺流程及设备结构简单、 操作方便及安全可靠等要求。
决定生产条件最主要的因素是压力、温 度、空间速度、气体组成和催化剂等。
（一）、压力
在一定的空速下，合成压力越高，出口氨 浓度越高，氨净值(合成塔出入口氨含量之 差)越高，合成塔的生产能力也就越 大。
1.平衡常数:降温，平衡常数增大 2.平衡氨含量
反应达到平衡时氨在混合气体中的百分含量， 称为平衡氨含量，或氨的平衡 产率。 提高平衡氨含量的措施为降低温度，提高压 力，保持氢氮比等于3:1.
三、氨合成动力学
一、反应机理 在催化剂的作用下，氢与氮生成氨的反应是一多相气
体催化反应。由以下几个步骤所组成：
第四节、氨合成工艺流程
一、氨合成基本工艺步骤
（一）气体的压缩和除油
（二）气体的预热和合成
（三）氨的分离
合成塔出口气体氨含量一般为10~20%因此将氨 分离出来。
1.水吸收法 2.冷凝 该法是将合成气体降温，使其的气氨冷
凝成液氨，后在氨分离器中，从不凝气体中分 离出来。目前主要采用冷却法分离循环气中的 氨。
合成氨生产工艺流程
内容
氨合成的基本理论 1、氨合成动力学（反应机理） 2、氨合成操作条件的选择（温度、压 力、催化剂）
氨合成工艺流程
氨的合成
氨的合成工序是在 适当的温度、压力 和有催化剂存在的条件下，将经过精制的 氢氮混合气直接合成为氨。然后将所生成 的气体氨从混合气体中冷凝分离出来，得 到产品液氨。
二、氨合成工艺流程
由于压缩机型式、操作压力、氨分离折 冷凝 级数、热能回收形式以及各部分相对位置的 差异，氨合成工艺流程也水相同。操作压力 在600~100MPa称高压法，在20~40MPa称 中压法。大10MPa左右称低压法。中压法氨 合成的工艺流程，在技术和泾济上都比较优 越，因此目前国内外普遍采用中压法。
1. 催化剂的预还原 为了使合成氨系统在短时间内投入生产， 将铁催化剂在合成塔外预先进行还原， 即所谓催化剂的预还原。 2．催化剂的钝化 还原后的活性铁遇到空气会发生强烈的 氧化反应，放出的热量能使催化剂烧结 失去活性。 钝化方法是将压力降到0.5~1MPa，温 度降到50~80度，用氮气置换系统后逐 渐导入空气使氮气中氧含量在
增加，氨净值降低。由于氨净值降低的程度比 空间速度的增大倍数少，所以空间速度增加时 氨合成生产强度有所提高及氨产量有所增加。
（三）催化剂
可以作氨合成催化剂的物质 很多，如铁、铂、锰、钨和 铀等。但由于以铁为主体的 催化剂具有原料来原广，价 格低廉，在低温下有较好的 活性抗毒能力强，使用寿命 长等优点 、广泛采用。
氨合成系统的能量消耗主要包括原料气压 缩功、循环气压缩功和氨分离的冷冻功。
生产实践证明，操作压力在20～35MPa时 总能量消耗比较低。
（二）、温度
将某种催化剂在一定成产条件下具有最高氨生 成率的温度称为最适宜的温度。
最适宜温度还和空间速度、压力等有关 经生产实践得出氨合成操作温度控制在
（二）、惰性气体的排除
氨合成循环系统惰性气体通过三个途径带出： 1.一小部分从系统中漏损； 2.一小部分溶解在液氨中被带走； 3.大部分采用放空的方法，即间断或连续地
从系统中排放。 放空的位置应该在氨已大部分分离之后，而
又在新鲜气加入之前。
（三）、反应前的回收利用
回收利用反应热的方法主要有以下几种 1.预热反应前的前氢氮混合气。在塔内设置换热
在氨冷凝过程，部分氢氮气及惰性气体溶解在 液氨中，当液氨在“贮罐气”。
（一）、气体的循环
氢氮混合气经过氨合成塔以后，只有 一小部分合成为氨。分离氨以后，剩 余的氢氮气，除为降低惰性气体含量 而少量放空以外，大部分与新鲜原料 气汇合后，重新返回合成塔，在进行 氨的合成，从而构成了循环法生产流 程。
第一节 氨合成的基本理论
一、氨合成反应的特点
3H2+N2=2NH3+Q
(1)是可逆反应。即在氢气和氮气反应生
成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气。
(2)是放热反应。在生成氨的同时放出热 量，反应热与温度、压力有关。
(3)是体积缩小的反应。
(4)反应需要有催化剂才能较快的进行 。
二、氨合成反应的化学平衡
器，用反应的高温气体预热反应前氢氮混合气 达到催化剂的活性温度。 2.预热反应前的氢氮混合气和副产蒸气 既在塔内设置换热器预热反应前的氢氮混合气， 又利用余热副产蒸气。 3.预热反应前的氢氮混合气和预热高压锅炉给水 反应后的高温气体先通过塔内的换热器预热反 应前氢氮混合气，后在通过塔外换热器预热高 压锅炉给水。
0.2~0.5%.
催化剂的中毒与衰老
1．催化剂的中毒 进入合成塔的新鲜混合气，虽然经过了净化，
但仍然含有微量的有毒气体，使催化剂缓慢中 毒，活性降低。 2．催化剂的衰老 催化剂经长期使用后，活性会逐渐下降，生产 能力逐渐降低，这种现象称为催化剂的衰老。 催化剂的中毒和衰老几乎是无法避免的，但是 选用耐热性能较好的催化剂，改善气体质量和 稳定操作，能大大延长催化剂的使用寿命。
(1)气体反应物扩散到催化剂外表面； (2)反应物自催化剂外表面扩散到毛细孔内表面； (3)气体被催化剂表面(主要是内表面)活性吸附(与普通
吸附的区别在于有化学力参与在内，并放出热量)； (4)吸附状态的气体在催化剂表面上起化学反应，生成
产物； (5)产物自催化剂表面解吸；·
(6)解吸后的产物从催化剂毛细孔向外表面扩散； (7)产物由催化剂外表面扩散至气相主流。 以上七个步骤中， (1)、 (7)为外扩散过程； (2)、
(6)为内扩散过程； (3)、 (4)和（5）总称为化学动力学 的过Biblioteka Baidu。
四 氨合成操作 条件的选择
氨合成的生产工艺条件必须满足产量高、 消耗定额低、工艺流程及设备结构简单、 操作方便及安全可靠等要求。
决定生产条件最主要的因素是压力、温 度、空间速度、气体组成和催化剂等。
（一）、压力
在一定的空速下，合成压力越高，出口氨 浓度越高，氨净值(合成塔出入口氨含量之 差)越高，合成塔的生产能力也就越 大。
1.平衡常数:降温，平衡常数增大 2.平衡氨含量
反应达到平衡时氨在混合气体中的百分含量， 称为平衡氨含量，或氨的平衡 产率。 提高平衡氨含量的措施为降低温度，提高压 力，保持氢氮比等于3:1.
三、氨合成动力学
一、反应机理 在催化剂的作用下，氢与氮生成氨的反应是一多相气
体催化反应。由以下几个步骤所组成：
第四节、氨合成工艺流程
一、氨合成基本工艺步骤
（一）气体的压缩和除油
（二）气体的预热和合成
（三）氨的分离
合成塔出口气体氨含量一般为10~20%因此将氨 分离出来。
1.水吸收法 2.冷凝 该法是将合成气体降温，使其的气氨冷
凝成液氨，后在氨分离器中，从不凝气体中分 离出来。目前主要采用冷却法分离循环气中的 氨。
合成氨生产工艺流程
内容
氨合成的基本理论 1、氨合成动力学（反应机理） 2、氨合成操作条件的选择（温度、压 力、催化剂）
氨合成工艺流程
氨的合成
氨的合成工序是在 适当的温度、压力 和有催化剂存在的条件下，将经过精制的 氢氮混合气直接合成为氨。然后将所生成 的气体氨从混合气体中冷凝分离出来，得 到产品液氨。
二、氨合成工艺流程
由于压缩机型式、操作压力、氨分离折 冷凝 级数、热能回收形式以及各部分相对位置的 差异，氨合成工艺流程也水相同。操作压力 在600~100MPa称高压法，在20~40MPa称 中压法。大10MPa左右称低压法。中压法氨 合成的工艺流程，在技术和泾济上都比较优 越，因此目前国内外普遍采用中压法。
1. 催化剂的预还原 为了使合成氨系统在短时间内投入生产， 将铁催化剂在合成塔外预先进行还原， 即所谓催化剂的预还原。 2．催化剂的钝化 还原后的活性铁遇到空气会发生强烈的 氧化反应，放出的热量能使催化剂烧结 失去活性。 钝化方法是将压力降到0.5~1MPa，温 度降到50~80度，用氮气置换系统后逐 渐导入空气使氮气中氧含量在