1、第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学第三章第三章 合成氨合成氨3.1概述概述3.2原料气的制取原料气的制取3.3原料气的净化原料气的净化3.4氨的合成氨的合成武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.1概述概述 氨是生产硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、尿素等化学肥料的主要原料，也是生产硝酸染料、炸药、医药、有机合成、塑料、合成纤维、石油化工等工业产品的重要原料。因此，合成氨是无机化工的代表，在国民经济中占有十分重要的地位。物理性质空气中浓度大于100ppm（76mg/Nm3），每天8小时引起慢性
2、中毒，5000-10000 ppm，几分钟会有致命作用；液氨或干燥氨气对大部分物质无腐蚀作用，但有水时，对铜、银、锌等金属有腐蚀作用；可燃性气体，自燃点630，与空气或氧气在一定范围内会爆炸，具体数据可查资料MSDS of anhydrous_ammonia.pdf 氨安全数据表.doc氨的性质.pdf武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学化学性质化学性质 与氧气反应、与二氧化碳反应与无机酸反应 用途用途 85%用于制肥料，其余生产其它化工产品。生产方法生产方法
3、氰化法 原理：CCaCNNCaCCaO2223322NHCaCOOHCaCN1905年在德国建成了世界上第一座氰氨化钙生产氨的工厂第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学直接合成法u1900年Haber计算出不同TP下的氨的平衡含量u1909年Haber以锇粉末为催化剂，17.5-20MPa和500-600反应合成了6%的氨，提出循环方法u1910年，在Bosch帮助下建成了每小时80克的装置u1911年，德国巴登苯胺公司（BASF）公司经多次实验，以铁为活性组分的催化剂，其它材料、腐蚀、原料气问题均解决u1912年在德国奥堡30t/d，1913年运行，1914年达到设计能力
4、u1917年德国建成了90t/d装置合成氨的发明者哈伯.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u合成氨发展方法：武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学技术进展 30年代氨增长缓慢，1931-1932年世界氨产量（以氮计算）如下表武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u二战后大幅提高，60年代后开发了活性好的多种催化剂，反应热回收技术利用合理u合成氨原料变化情况：u
5、煤造气时期 第一次世界大战结束，很多国家建立了合成氨厂，开始以焦炭为原料。u20年代，随着钢铁工业的兴起，出现了用焦炉气深冷分离制氢的方法。焦炭、焦炉气都是煤的加工产物。为了扩大原料来源，曾对煤的直接气化进行了研究。u 1926年，德国法本公司采用温克勒炉气化褐煤成功。第二次世界大战结束，以焦炭、煤为原料生产的氨约占一半以上。武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u烃类燃料造气时期 早在2030年代，甲烷蒸汽转化制氢已研究成功。u50年代，天然气、石油资源得到大量开采，由于以甲烷为主要组分的天然气便于输送，适于加压操作
6、，能降低氨厂投资和制氨成本，在性能较好的转化催化剂、耐高温的合金钢管相继出现后，以天然气为原料的制氨方法得到广泛应用。接着抗积炭的石脑油蒸汽转化催化剂研制成功，缺乏天然气的国家采用了石脑油为原料。u60年代以后，又开发了重质油部分氧化法制氢。到1965年，焦、煤在世界合成氨原料中的比例仅占5.8。从此，合成氨工业的原料构成由固体燃料转向以气、液态烃类燃料为主的时期。武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学生产规模的变化生产规模的变化u由于高压设备尺寸的限制，50年代以前，最大的氨合成塔能力不超过日产200t氨u60年代初
7、不超过日产400t氨。随着由汽轮机驱动的大型、高压离心式压缩机研制成功，为合成氨装置大型化提供了条件，大型合成氨厂的数目也逐年增多。合成氨厂大型化通常指规模在日产540t以上的单系列装置。u1963和1966年美国凯洛格公司先后建成世界上第一座日产540t和900t氨的单系列装置，显示出大型装置具有投资省、成本低、占地少和劳动生产率高等显著优点。武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u从此，大型化成为合成氨工业的发展方向。近20多年来，新建装置大多为日产1000t1500t氨u1972年建于日本千叶的日产1540t氨厂
8、u1991年在比利时安特卫普建成了日产1800t合成氨厂，是世界上已投入生产的最大单系列装置。u能耗情况合成氨占世界能耗3%，国内占4%，吨氨成本中能源占70%以上u理论能耗煤21.30GJ每吨氨，9.47吨水天然气5.09GJ每吨氨，2.26吨水合成氨能耗比较.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学国内合成氨工业概况国内合成氨工业概况u1949年前，全国仅在南京、大连有两家合成氨厂，在上海有一个以水电解法制氢为原料的小型合成氨车间，年生产能力共为46kt氨。u中华人民共和国成立以后，合成氨的产量增长很快。为了满
9、足农业发展的迫切需要，除了恢复并扩建旧厂外，50年代建成吉林、兰州、太原、四川四个氨厂。u以后在试制成功高压往复式氮氢气压缩机和高压氨合成塔的基础上，于60年代在云南、上海、衢州、广州等地先后建设了20多座中型氨厂。1983年、1984年产量分别为16770kt和18373kt（不包括台湾省），仅次于前苏联占世界第二位。武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u2004年我国合成氨年生产能力已达4222 万吨，2005 年全国合成氨产量可能超过4600 万吨。目前，我国有合成氨生产企业570 多家，大型、中型和小型企业分
10、别占21、35和44。主要生产企业及产量合成氨产量.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学典型流程主要步骤u原料气的制取、净化、压缩和合成u天然气、压缩、脱硫 、一段转化、二段转化、高温变换、低温变换、脱碳、甲烷化、压缩、合成u原料（焦炭、蒸汽、空气）造气、除尘、脱硫、变换、脱碳、压缩、合成u重油、部分氧化、除去炭黑、变换、脱碳、脱硫、氮洗、压缩、合成武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.2原料气的制取原料气的制取3.2.1概述u原料
11、：天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、煤、焦炭合成气生产甲烷水蒸汽转化甲烷水蒸汽重整（SRM）部分氧化法POM甲烷自热重整ATRSprag方法mCOHnmOmHCmHn2)2/(222)2/2(22mCOHnmOmHCmHn武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.2.2甲烷水蒸汽转化制原料气热力学原理 平衡常数及平衡转化率平衡常数及平衡组成的计算平衡常数及平衡转化率复杂反应系统处理方法寻找独立反应数目的方法原子守恒法矩阵法反应平衡常数及平衡组成的计算甲烷水蒸汽转化化学平衡.doc武汉工业学院武汉工业学院 化
12、工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学计算过程：fFeEbBaA22dTcTbTaCigp03232HTdTcTbaTHmr积分后：IRTTdTcTbaTLnTHGmr262320武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学影响甲烷蒸汽转化的主要因素温度：高温压强：低压水炭比：适宜图1-3甲烷蒸汽转化影响因素.jpg甲烷水蒸汽转化图1-6.jpg图1-7-8.jpg从热力学角度考虑，甲烷蒸汽转化应在尽可能高的温度、低压高水炭比下进行。但在高温下反应速率仍很小，需使用催化剂来加快
13、反应速率:催化剂的一般性能要求武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.2.3甲烷蒸汽转化的动力学动力学方程扩散作用3.2.4析炭及处理方法判断方程、方法、选取原则。3.2.5蒸汽转化催化剂无催化剂时速度太慢，无工业价值，在1300以上才有满意速率，但甲烷大量分解，必须使用催化剂甲烷水蒸汽转化催化剂.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.2.6甲烷蒸汽转化催化的生产方式 二段转化流程工艺流程图1-9天然气蒸汽转化工艺流程.jpg主要设
14、备图1-10.jpg图1-11.jpg图1-12.jpg甲烷水蒸汽转化炉部分结构.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.3原料气的净化原料气的净化3.3.1原料气的脱硫原料气中脱硫的原因：原料气中的硫化物主要是硫化氢，其次是有机硫。它们的存在能够使各种催化剂中毒，且腐蚀管道设备，所以在进一步加工之前，必须要先进行脱硫。武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录2.主要脱硫的方法分类,
15、如图所示 原料气的脱硫方法干法脱硫湿法脱硫氧化锌法脱硫钴-钼加氢脱硫改良ADA脱硫法第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u干法：氧化锌脱硫原理 发生反应：OHHCZnSSHHCZnO52522COZnSCOSZnOOHHCZnSHSHHCZnO2622522222COZnSCSZnO武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u影响硫容的因素：温度、水蒸汽含量、空速有关。温度降低、空速提高、汽气比的增大而减小。u性能指标：硫容每千克氧化锌脱硫剂吸收硫化氢的质量千克数。一般硫容平均为0.150.20kg/
16、kg，最高达0.3 kg/kg。u催化剂组成：主要成分是氧化锌。其余是氧化铝、有的 还有氧化铜、二氧化钛、二氧化锰和氧化镁以提高效果。氧化锌含量一般在8090%。球状、片状或条状。氧化锌脱硫剂.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学钴-钼催化加氢脱硫原理：SHRCHHSHRCH2322SHCHRRCHHSCHRRCH23322SHCOHCOS22SHCHHCS242224SHRHHRSH22SHHRRHHRSR222武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工
17、工工 艺艺 学学反应式副反应SHHCHSHC21042444SHHRRHHRSSR2223OHCHHCO2423OHCHHCO242224反应均为放热反应武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u催化剂组成：氧化铝为载体，由氧化钴、氧化钼组成，硫化后才有活性，活性组分是MoS2。钴钼加氢脱硫催化剂.docu硫化方法：u脱硫操作条件：加氢反应为放热反应，温度在340400，氢量维持在反应后气体中有5%6%的氢，入口空速气态烃为5001500h-1，液态烃为0.56h-1。武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总
18、目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学湿法：改良蒽醌二磺酸钠(ADA)法武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录 改良ADA(Anthraguione Disulphonic Acid)脱硫法的原理：改良的ADA脱硫法，在脱硫塔中用pH为8.59.2的稀碱溶液吸收硫化氢并生成硫氢化物：3232NaHCONaHSSHCONa第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录 液相中的硫氢化物进一步与偏钒酸钠反应，生成还原性焦性偏钒酸盐，并析出元素硫。还原性焦性偏钒酸钠接着与氧化态ADA反应，生
19、成还原态的ADA和偏钒酸盐。)(242)(232942RADANaVONaOHOHOVNaOADASNaOHOVNaOHNaVONaHS244294223第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录 还原态的ADA被空气中的氧氧化成氧化态的ADA，溶液循环使用。OHOADAORADA22)(2)(2 当气体中含有二氧化碳、氰化氢和氧时，还会与碱发生副反应，生成NaCNS和Na2SO4等。所以，一定要防止硫以硫氢化钠形式进入再生塔，以免影响ADA的再生。第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉
20、工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录改良ADA法的主要操作条件有：1.溶液的pH值：溶液的pH值对气体净制程度有很大影响，通常溶液pH值以8.59.2为宜。2.2.钒酸盐含量的影响：溶液中偏钒酸钠与硫氢化物的反应是相当的快，一般5min即可以完成。为防止硫化氢局部过量生成“钒-氧-硫”的黑色沉淀应使偏钒酸钠量比理论值稍大，且使溶液中ADA含量必须等于或大于偏钒酸含量的1.69倍，工业实际采用2倍左右。3.温度：温度对脱硫的影响，生产中常维持溶液的吸收温度在4050。第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录4.压力：用
21、改良ADA法脱硫时，一般在加压和常压下进行。吸收压力的大小取决于原料气本身的压力或脱硫工序在合成氨流程中的部位。5.再生空气用量和再生时间：再生空气量除满足氧化还原态ADA的需要外，还应使硫呈泡沫状悬浮在溶液表面，以便溢流回收。标准状态下一般再生塔控制在80120m3/(m2h)为宜。溶液在再生塔中停留时间一般在3040min，不宜太长，否则会大大增加再生器容积。第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录改良ADA法的工艺流程图及流程简介改良ADA法的工艺流程图流程简介：氢的原料气从脱硫塔底部进入，与塔顶喷淋下的溶液逆流接
22、触，气体中的硫化氢被溶液吸收而脱除，从脱硫塔顶出来送往下一工序。吸收硫化氢后的溶液从脱硫塔底部引出，经循环槽用泵打入再生塔进行再生，空气由塔顶排出，析出的硫泡沫由塔顶的扩大部分上部溢流入泡沫槽，用真空过滤机分离除硫磺，滤液返回循环槽（图中未显示出）。氧化后的溶液再由再生塔顶部扩大部分的下部出口引出，经液位调节器进入脱硫塔循环使用。第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u由硫化氢回收硫磺由硫化氢回收硫磺硫化氢MSDS.doc硫磺MSDS.doc二氧化硫MSDS.doc克劳斯法回收硫：原理:氧化催化法武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成
23、成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学燃烧炉内主要反应：molkJgOHSOOSH/8.1035)(22322222molkJOHSSOSH/71.5122322222武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录克劳斯法回收硫原理:氧化催化法第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学也可合并为：molkJgOHSOSH/45.467)(222222武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学反应器内：OHSxxSOSH222232molkJHx/99.84,6X值一般为6或8molkJHx/65.1
24、00,8武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学副反应：OHCOOCH222422武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学可能有：222COSHOHCOSOHCOSCOSH222OHCSCOSH222222OHCSSOCH222422武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学u方法：依据气体中硫化氢含量不同，分为三种即硫化氢含量大于50%，部分燃烧法硫化氢含量大于15%，小于5
25、0%，直接氧化法(单流法)硫化氢含量小于15%,AMOCO法u工艺流程：直接流程以武汉石油化工厂为例硫磺回收尾气的处理：硫磺回收流程图.doc Sulfur recovery flowchart.dwgSulfur recovery flowchart legend.dwg武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录克劳斯法回收硫工艺流程简介：克劳斯法回收硫工艺流程简介：来自脱硫装置的酸性气通过酸气分离器进入装置，部分酸性气经分流绕过燃烧炉。引入燃烧室的后部 进入主燃烧
26、炉的燃烧空气通过控制系统，部分燃烧H2S，使第三级克劳斯反应器出口的H2S含量的体积分数为045。在燃烧室中，残留的H2S和旁路气中的H2S与S02反应生成气相硫，工艺气通过废热锅炉的管束，移走燃烧炉和燃烧室中产生的热量，硫蒸汽被冷凝，液态硫从气体中分离出来。工艺气经再经燃烧炉加热至245，加热热量通过与燃料气和空气以稍低于化学计量比燃烧产生的高温燃烧气直接混合获得。加热后的工艺气进入第一级克劳斯反应器，其中装填催化剂CR3S和CRS31。第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录从第一级克劳斯反应器排出的气体进入第一级硫
27、冷凝器后，再热至204，进入第二级克劳斯反应器再次转化，其中装填催化剂AM和CR一3S，随后在第二级硫冷凝器冷却。然后，工艺气再热至186，进入第三级克劳斯反应器中再次转化，其中装填催化剂AM和CR一3S。由于温度较低和气相硫量小，出口未设硫冷凝器。工艺气体再热后，经静态混合器与空气完全混合后，在超级克劳斯反应器中H2S选择性氧化生成硫，其中装填超级克劳斯催化剂，进口温度为210。工艺气体经过超级克劳斯冷凝器冷却，再经硫磺捕集器，最后，气体送入尾气灼烧炉焚烧后排入大气。第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.3.2一氧化碳变换为什么要进行变换？不同原料制取的气体组成 原料
28、 一氧化碳体积分数%煤 35-37水煤气 25-34半水煤气 天然气 12-14热力学放热反应平衡常数：2894.5104887.2104555.1ln0936.0163.5025ln273TTTTK武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学动力学催化剂中变催化剂:铁铬系催化剂中以氧化铁为主，占80%-90%，氧化铬为7%-11%，并含有氧化钾、氧化镁、及氧化铝等成分。低变催化剂:以氧化铜为主体,使用前需还原成具有活性的微晶铜。一氧化碳变换催化剂.doc 变换工艺条件温度温度-平衡转化率曲线最佳温度武汉工业学院武汉工业学院
29、 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学压力:大型合成氨厂压力为3.0MPa，中型氨厂为1.2-1.8 MPa水蒸汽比例:中变水蒸汽比例一般为3-5变换流程：中变-低变串联流程：图1-19一氧化碳中低变换流程图.jpg 多段变换流程：图1-20一氧化碳多段变换流程.jpg武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.2.3二氧化碳的脱除为什么脱除？方法分类物理、化学方法本菲尔法原理反应动力学：纯碳酸钾溶液和二氧化碳反应时322322KHCOOHCOCOK武汉工业学院武汉工业
30、学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3)(2HCOOHAqueousCO22)101.0(COCOOHkrOH23322COKCOK含少量DEA时，反应如下：武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学NCOOHRaqueousCONHR222HNCOORNCOOHR223222HCONHROHNCOOR323HCOCOH33KHCOHCOK武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学反应速率方程为
31、气液传质过程的影响：扩散控制还是反应控制问题实验证明：吸收的控制步骤与气相中二氧化碳分压有关。分压为0.1MPa，二氧化碳浓度为0.02mol/l时，扩散控制分压为0.008MPa，二氧化碳浓度为0.02mol/l时，属化学反应控制222100 COCONHRkrAm武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学吸收硫化氢、硫氧化碳、二硫化碳、硫醇、硫化氢等KHSKHCOSHCOK3232OHSHCOSOHCS22222SHCOOHCOS222武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨
32、氨化化 工工 工工 艺艺 学学332KHCORSKRSHCOK332KHCOKCNHCNCOK武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学流程二段吸收二段再生流程图1-22苯菲尔法流程图.jpg工艺条件：吸收时：碳酸钾浓度：25%-30%活化剂（二乙醇胺DEA）：2.5%-5%缓蚀剂：偏钒酸钾0.6%-0.9%消泡剂：硅酮乳液或聚醚浓度约几十mg/kg。温度：105130塔顶：70-75塔底：110-118压强：2.5-2.8MPa 再生时：温度为120 节能流程苯菲尔法节能流程图.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化
33、工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.3.3少量一氧化碳的脱除铜氨液吸收、氮洗和甲烷化 铜氨液吸收：吸收氨、二氧化碳、硫化氢kJCONHCuNHCONHCu5275433323kJCONHCOOHNH41356)(232424kJOHAcNHCuOOHNHAcNHAcNHCu11372964444224324423武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学吸收硫化氢OHSNHSHOHNH2242422OHCHHCO2423OHCHHCO242224武汉工业学院武汉工业学院 化工学
34、院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.4氨的合成氨的合成3.4.1氨合成反应的热力学基础化学平衡molkJNHHN/22.462321322PKKNfHfNHfKPf2122323)()(武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学平衡氨摩尔分数ITBTTTKp27108564.1lg4943.28.2074lgppKxNHxNHxpi/325.01)(233武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学平衡含
35、量的计算3222321NHHN起始反应平衡武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.影响平衡氨摩尔分数的因素ppKrrxNHxNHxpi/11)(25.1233pK影响因素：总压、平衡常数、氢氮比r和惰性气体含量ix武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学氢氮比惰性气体体积分数的影响3r22331325.01)(ipixppKxNHxNHxu提高平衡氨含量的途径提高平衡氨含量的途径：降低温度、提高压力、保持氢氮比为3左右，并减少惰性气体含量。武汉
36、工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学反应热的计算TpTTH3718.221096147.11.358672543.233.38313310武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录提高原料利用率的措施是气体循环使平衡右移的措施还包括及时分离出生成的氨气第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.4.2氨合成反应的动力学基础催化剂主要成分：以氧化铁为主，氧化铝、氧化钾、氧化钙、氧化镁和二氧化硅多种。有效成分是Fe。合成氨用催化剂.doc催化剂的还原与使用：如何还原？催化剂的毒物：OHFeHO
37、FeFeO2232434武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学反应机理与动力学方程反应机理与动力学方程25.132325.1213HpNHpkNHpNpNpkNHr武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学影响反应速率的因素影响反应速率的因素空间速度：一般在2000030000h-1之间温度一般控制在400500之间压力主要依据是能量消耗及包括能耗、原料费用、设备投资在内的综合费用氢氮混合气的组成进合成塔的氢氮比略低于3武汉工业学院武汉工业学院 化
38、工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学3.4.3氨的合成与分离最佳工艺条件的选择压力高压70100MPa中压4060MPa低压1520MPa一般为30MPa，引进的大型合成氨厂压力为15MPa因总能耗在1530MPa之间差别不大温度高压550600中压450550 低压400450空间速度因为空速影响氨体积分数，空速也与温度有关。中压法一般为控制在2000030000h-1之间武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学氨的分离45MPa,水可冷凝；20-30 MPa可能分出部
39、分氨，气相中含7-9%，然后用液氨为冷冻剂冷却到0以下，气相中氨可降低至2-4%。含氨混合气分离在水冷器和氨冷器中实现。气相中氨的摩尔分数与温度压力的关系.xlsTpya5.10999060.11856.4lg5.0武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学合成氨流程合成氨流程以Kollegg流程为例Kellogge氨的合成工艺流程图.jpg入口新鲜气(302.5MPa)，经第一缸压缩后经甲烷化换热器1、水冷器2、氨冷器3逐渐降温到8，除去水分后，新鲜气进入压缩机第二缸经压缩并与循环气在在缸内混合，压力升到15.5MPa，
40、温度是69，经过水冷器5，降温至38，分两路，一路约50%的气体经两串联的氨冷器6、7气体冷却至1；另一路气体与高压氨分离器12来的-23的气体在冷热换热器中换热，降温至-9，而来自高压氨分离器的气体则升温至24。两路气体汇合后温度为-4，再经过氨冷器8将气体进一步冷却至-23，然后送往高压氨分离器12。分离液氨后含氨2%的循环气经冷热换热器9和热热换热器10预热到141进入轴向冷激式合成塔13。高压氨分离器12中的液氨经减压后进入低压氨分离器11，武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学从低压氨分离器闪蒸出来的驰放气与回收氨后的放空气一起送入普里森氢回收系统。特点：三级氨冷、三级闪蒸，节能其它还有伍德型、布朗型、托普索等氨合成塔合成塔及合成氨流程图及表.doc武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录第三章第三章 合合 成成 氨氨化化 工工 工工 艺艺 学学整个流程的分析、总结、与原则流程图的对比分析。本章要求：掌握甲烷水蒸汽转化制原料气、一氧化碳变换、气体净化（脱硫、脱碳、原料气精制）、合成氨原理、主要工艺条件选择的依据、典型工艺流程、主要工序的操作条件、实现上述工艺过程的主要设备、催化剂（主要组成、性能、使用方法）武汉工业学院武汉工业学院 化工学院化工学院本章目录总目录
