合成氨原料气的制备PPT
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合成氨生产工艺概述
空气、煤(或天然气)、 蒸汽
造气
除尘
脱硫
CO变换
脱CO2 压缩
脱除少量 CO和CO2
合成
❖图1.1 合成氨的基本过程
氨
11
第二节、固体燃料气化
❖一、原料气制取的途径 ❖二、煤气化原理 ❖三、制取半水煤气的工业方法 ❖四、氧—蒸汽连续气化法*
12
一、原料气制取的途径
❖ 现在工业上采用天然气、炼厂气，石脑油、焦炉气、重 油、焦炭和煤生产合成氨。其在高温下与水蒸汽的作用， 制取粗原料气，都可用下式：
(14P)23.7 64.76 0
举例:宋埠
K3p
14
二、煤气化原理
2、以水蒸汽作气化剂时
碳与水蒸汽的反应为： C+H2O(g)=CO+H2 ， △H0298=131.390kJ/mol
C+2H2O(g)=CO2+2H2 △H0298=90.196kJ/mol
通过有关计算知，0.1MPa下温度高于900℃， 水蒸汽与碳反应的平衡产物中，含有等量的H2及 CO ，其它组分含量接近于零。随着温度的降低， H2O、 CO2及CH4等平衡含量逐渐增加。
例:日常烧碳低温吹熄高温吹旺
16
三、制取半水煤气的工业方法
（一）、分类
以水蒸气为气化剂的蒸汽转化法
1、按气化性质分 以纯氧或富氧（有时也同时加入水蒸气）
空气作为气化剂的部分氧化法
2、按气化炉床层形式分：移动床（又称固定床）、流化床、
气流床、气流床和熔床；
3、按排渣的形态分为：固体排渣式和液体排渣式
（二）直接法
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢 气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成 氨基本上都用此法。
6
四、合成氨工业进展
1913年，在德国Oppau建成第一个工业化的合成氨装置，日产
30t.一次大战后，各国都在德国被迫公开的合成氨技术的基础上， 开发了一些其他方法。但氨产量增长缓慢。二战结束后，由于技 术的进步，高速发展。
研究平衡的目的?
15
二、煤气化原理
（二）、反应速率
❖ 1、碳和氧的反应： ❖ 根据对碳与氧反应的研究表明，当反应温度在775℃以下时，
反应属于动力学控制。高于900℃时，反应属于扩散控制。 在两者之间，属过渡阶段。 ❖ 2、碳和水蒸气的反应 ❖ 碳和水蒸气的反应，在温度为400～1100℃的范围内，速度 仍较慢，属于动力学控制。当温度超过1100℃时，反应速 度较快，开始为扩散控制。
2004年我国合成氨装置是大、中、小规模并存 的格局，总生产能力为4260万t/a。
❖ 大型合成氨装置有30套，设计来自百度文库力为900万t/a，
实际生产能力为1000万t/a；
❖中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a； ❖小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万
t/a。
➢2004年我国产量为4222万吨,居世界第一。
中国合成氨简介
➢50年代，在恢复与扩建老厂的同时，从苏联引进
了三套年产50kt的装置；
➢60年代，又从英国引进了一套年产100kt的装置，
且又在全国建设了一大批小型氨厂；
➢70年代，我国又从西方国家引进多套大型装置
（年产300 kt 以上）。
➢80年代后，我国设计的装置开始用于生产。
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我国合成氨生产工艺技术现状
❖ C+O2= CO2； △H0298=-393.77kJ/mol ❖ C+1/2O2=CO； △H0298=-110.59kJ/mol ❖ C+CO2=2CO； △H0298=-172.284kJ/mol ❖ CO+1/2O2=CO2；△H0298=-283.183kJ/mol ❖ 设CO2平衡转化率为α，总压为P ❖则
（二）、化学性质（略）
4
二、氨的用途
❖85％的氨用来制化学肥料，其余作为
生产其他化工产品的原料。
❖氨在工业上主要用来制造炸药和各种
化学纤维及塑料。
❖氨的其他工业用途也十分广泛，例如：
在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂。
5
三、生产方法
（一）氰化法
CaO 3C2 00 o0CCa2CCO Ca2CN21 00 o0CCaC2N C C a C2N 3H2O C a C3 O 2N H3
第二章 合成氨
合成氨 目录
第一节: 绪论 第二节: 固体燃料气化 第三节: 烃类蒸汽转化 第四节: 一氧化碳变换 第五节: 原料气净化脱硫 第六节: 二氧化碳脱除 第七节: 原料气的最终净化 第八节: 氨的合成
2
第一节 绪论
❖一、氨的性质 ❖二、氨的用途 ❖三、生产方法 ❖四、合成氨工业进展
3
一、氨的性质
17
三、制取半水煤气的工业方法
（二）、半水煤气生产的特点
❖ 1、（CO+H2 ）与N2的比例为3.1～3.2. ❖ 2、以空气为气化剂时，得含N2的吹风气，以水蒸气为
❖ CnHm+nH2O(g)=nCO+(n+m/2)H2 (△H>0)
❖ 或 C+H2O=CO+H2
(△H>0)
❖ 按供热方式的不同，制取粗原料气有下述三法：
1、外部供热的蒸汽转化法
2、内部蓄热的间歇操作法
3、自热反应的部分氧化法
13
二、煤气化原理
（一）、化学平衡
❖ 1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：
（一）、物理性质
➢ 标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。 20℃下将氨气加压0.8MPa时，液化为无色的液体。
➢ 液氨或干燥的氨对大部分物质不腐蚀，在有水存 在时，对铜、银、锌等金属有腐蚀。
➢ 氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能发生爆 炸，有饱和水蒸气存在时，氨－空气混合物的爆 炸界限较窄。
在原料构成方面：由以固体燃料（焦炭，煤等）为原料 转化到了以气体或液体（天然气、石脑油、重油）为原 料来合成氨。
在生产规模上：实现了单系列全盛氨装置的大型化，现 在世界上规模最大的合成氨装置为日产1800t氨，而50 年代以前，只有200t。
在能耗上，新工艺的开发，能耗的降低。计算机的应用 实现了自动化操作控制上。 7
9
合成氨生产工艺概述
❖ 目前的主要生产过程： ❖(1) 制气 用煤或原油、天然气作原料，制备含
氮、氢气的原料气。 ❖(2) 净化 将原料气中的杂质：CO、CO2、S等脱
除到ppm级。 ❖(3)压缩和合成 合成氨需要高温、高压，净化后
的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、 450°Ｃ左右，在催化剂的作用下才能顺利地在 合成塔内反应生成氨。 ❖ 其主要过程如图1.1和图1.2。
合成氨生产工艺概述
空气、煤(或天然气)、 蒸汽
造气
除尘
脱硫
CO变换
脱CO2 压缩
脱除少量 CO和CO2
合成
❖图1.1 合成氨的基本过程
氨
11
第二节、固体燃料气化
❖一、原料气制取的途径 ❖二、煤气化原理 ❖三、制取半水煤气的工业方法 ❖四、氧—蒸汽连续气化法*
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一、原料气制取的途径
❖ 现在工业上采用天然气、炼厂气，石脑油、焦炉气、重 油、焦炭和煤生产合成氨。其在高温下与水蒸汽的作用， 制取粗原料气，都可用下式：
(14P)23.7 64.76 0
举例:宋埠
K3p
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二、煤气化原理
2、以水蒸汽作气化剂时
碳与水蒸汽的反应为： C+H2O(g)=CO+H2 ， △H0298=131.390kJ/mol
C+2H2O(g)=CO2+2H2 △H0298=90.196kJ/mol
通过有关计算知，0.1MPa下温度高于900℃， 水蒸汽与碳反应的平衡产物中，含有等量的H2及 CO ，其它组分含量接近于零。随着温度的降低， H2O、 CO2及CH4等平衡含量逐渐增加。
例:日常烧碳低温吹熄高温吹旺
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三、制取半水煤气的工业方法
（一）、分类
以水蒸气为气化剂的蒸汽转化法
1、按气化性质分 以纯氧或富氧（有时也同时加入水蒸气）
空气作为气化剂的部分氧化法
2、按气化炉床层形式分：移动床（又称固定床）、流化床、
气流床、气流床和熔床；
3、按排渣的形态分为：固体排渣式和液体排渣式
（二）直接法
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢 气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成 氨基本上都用此法。
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四、合成氨工业进展
1913年，在德国Oppau建成第一个工业化的合成氨装置，日产
30t.一次大战后，各国都在德国被迫公开的合成氨技术的基础上， 开发了一些其他方法。但氨产量增长缓慢。二战结束后，由于技 术的进步，高速发展。
研究平衡的目的?
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二、煤气化原理
（二）、反应速率
❖ 1、碳和氧的反应： ❖ 根据对碳与氧反应的研究表明，当反应温度在775℃以下时，
反应属于动力学控制。高于900℃时，反应属于扩散控制。 在两者之间，属过渡阶段。 ❖ 2、碳和水蒸气的反应 ❖ 碳和水蒸气的反应，在温度为400～1100℃的范围内，速度 仍较慢，属于动力学控制。当温度超过1100℃时，反应速 度较快，开始为扩散控制。
2004年我国合成氨装置是大、中、小规模并存 的格局，总生产能力为4260万t/a。
❖ 大型合成氨装置有30套，设计来自百度文库力为900万t/a，
实际生产能力为1000万t/a；
❖中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a； ❖小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万
t/a。
➢2004年我国产量为4222万吨,居世界第一。
中国合成氨简介
➢50年代，在恢复与扩建老厂的同时，从苏联引进
了三套年产50kt的装置；
➢60年代，又从英国引进了一套年产100kt的装置，
且又在全国建设了一大批小型氨厂；
➢70年代，我国又从西方国家引进多套大型装置
（年产300 kt 以上）。
➢80年代后，我国设计的装置开始用于生产。
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我国合成氨生产工艺技术现状
❖ C+O2= CO2； △H0298=-393.77kJ/mol ❖ C+1/2O2=CO； △H0298=-110.59kJ/mol ❖ C+CO2=2CO； △H0298=-172.284kJ/mol ❖ CO+1/2O2=CO2；△H0298=-283.183kJ/mol ❖ 设CO2平衡转化率为α，总压为P ❖则
（二）、化学性质（略）
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二、氨的用途
❖85％的氨用来制化学肥料，其余作为
生产其他化工产品的原料。
❖氨在工业上主要用来制造炸药和各种
化学纤维及塑料。
❖氨的其他工业用途也十分广泛，例如：
在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂。
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三、生产方法
（一）氰化法
CaO 3C2 00 o0CCa2CCO Ca2CN21 00 o0CCaC2N C C a C2N 3H2O C a C3 O 2N H3
第二章 合成氨
合成氨 目录
第一节: 绪论 第二节: 固体燃料气化 第三节: 烃类蒸汽转化 第四节: 一氧化碳变换 第五节: 原料气净化脱硫 第六节: 二氧化碳脱除 第七节: 原料气的最终净化 第八节: 氨的合成
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第一节 绪论
❖一、氨的性质 ❖二、氨的用途 ❖三、生产方法 ❖四、合成氨工业进展
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一、氨的性质
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三、制取半水煤气的工业方法
（二）、半水煤气生产的特点
❖ 1、（CO+H2 ）与N2的比例为3.1～3.2. ❖ 2、以空气为气化剂时，得含N2的吹风气，以水蒸气为
❖ CnHm+nH2O(g)=nCO+(n+m/2)H2 (△H>0)
❖ 或 C+H2O=CO+H2
(△H>0)
❖ 按供热方式的不同，制取粗原料气有下述三法：
1、外部供热的蒸汽转化法
2、内部蓄热的间歇操作法
3、自热反应的部分氧化法
13
二、煤气化原理
（一）、化学平衡
❖ 1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：
（一）、物理性质
➢ 标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。 20℃下将氨气加压0.8MPa时，液化为无色的液体。
➢ 液氨或干燥的氨对大部分物质不腐蚀，在有水存 在时，对铜、银、锌等金属有腐蚀。
➢ 氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能发生爆 炸，有饱和水蒸气存在时，氨－空气混合物的爆 炸界限较窄。
在原料构成方面：由以固体燃料（焦炭，煤等）为原料 转化到了以气体或液体（天然气、石脑油、重油）为原 料来合成氨。
在生产规模上：实现了单系列全盛氨装置的大型化，现 在世界上规模最大的合成氨装置为日产1800t氨，而50 年代以前，只有200t。
在能耗上，新工艺的开发，能耗的降低。计算机的应用 实现了自动化操作控制上。 7
9
合成氨生产工艺概述
❖ 目前的主要生产过程： ❖(1) 制气 用煤或原油、天然气作原料，制备含
氮、氢气的原料气。 ❖(2) 净化 将原料气中的杂质：CO、CO2、S等脱
除到ppm级。 ❖(3)压缩和合成 合成氨需要高温、高压，净化后
的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、 450°Ｃ左右，在催化剂的作用下才能顺利地在 合成塔内反应生成氨。 ❖ 其主要过程如图1.1和图1.2。