合成气衍生产品.ppt

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1、第三章合成气衍生产品主要内容3.1氨3.2尿素3.3甲醇3.4费托合成23.1.1概述3.1.2氨合成反应的化学平衡3.1.3氨合成反应动力学3.1.4催化剂3.1.5工艺条件3.1.6氨合成工艺流程3.1.7氨合成塔3.1氨33.1.1概述3.1.2氨合成反应的化学平衡3.1.3氨合成反应动力学3.1.4催化剂3.1.5工艺条件3.1.6氨合成工艺流程3.1.7氨合成塔3.1氨4（1）最大用途为氮肥，占总产量的85%（2）炸药（NH3、HNO3、硝酸铵等）（3）化纤及塑料（己内酸胺、尼龙6单体、己二胺、丙

2、烯腈等）（4）致冷剂（5）其他（磺胺类药物、维生素、氨基酸等）3.1.1概述一、用途51754年，Briestly将卤砂（氯化铵）和石灰共热，第一次制出了氨。1784年，Bertholet提出，氨系由氢和氮所组成。1809年，Henry测出氨中氢和氮之体积比为3:1。1898年，Frank等用焦炭和石灰石在电炉中烧制成炭化钙（电石），再由炭化钙和氮气反应生成氰氨化钙（石灰氮），作为氮肥使用。20世纪初，Brikeland和Eyde提出了电弧法，将空气通过电弧，在高温下使氮和氧化合成一氧化氮，再经氧化、水吸收

3、制成硝酸，而后加工成硝酸盐作氮肥用。二、合成氨的发展历程3.1.1概述61909年德国FrizHaber采用锇催化剂在高温高压下用氮气和氢气合成了浓度为6%的氨。BASF对Haber的研究发生了兴趣，购买了Haber的专利，研究比锇便宜得多而且容易获得的催化剂。经过5年的努力，开发了铁催化剂，并解决了廉价的原料制取氢氮混成气，以及设备结构材料的选用和工程设计等一系列问题。在1913年9月9日在Oppan建成了30t/d的第一套工业化合成氨的装置。从第一次实验室制氨到工业化生产氨，整整花了159年时间。弗里兹

4、.哈伯：(1868-1934)德国化学家，因化学合成氨而获1918年诺贝尔奖3.1.1概述7三、合成氨的基本生产过程（1）合成气的制取烃水蒸气空气造气煤气3.1.1概述8（2）合成气的净化（3）原料气的压缩和氨的合成①合成氨反应压力大多选用10～30MPa②氨合成率一般在10～20%，未反应的气体需循环使用3.1.1概述93.1.1概述3.1.2氨合成反应的化学平衡3.1.3氨合成反应动力学3.1.4催化剂3.1.5工艺条件3.1.6氨合成工艺流程3.1.7氨合成塔3.1氨10一、氨合成反应为：反应的化学平

5、衡常数为：3.1.2氨合成反应的化学平衡11②化学平衡常数Kp式中f和为各平衡组分的逸度和逸度系数。若已知各平衡组分的逸度系数g、由上式可计算加压下的Kp值。3.1.2氨合成反应的化学平衡氨合成反应适宜在高压下进行，而在高压下氢、氮、氨的性质与理想气体有很大的偏差。因此；平衡常数Kp不仅是温度的函数，而且与压力和气体组成有关，需要用气体组分的逸度代替分压。12求K*氨合成反应的逸度系数图3.1.2氨合成反应的化学平衡13氨合成的平衡常数Kp与温度和压力的关系/MPa-1压力，MPa0.110152030

6、40温度℃3500.2600.2980.3290.3530.4240.5144000.1250.1380.1470.1580.1820.2124500.06410.07130.07490.07900.08840.09965000.03660.03990.04160.04300.04750.05235500.02130.02390.02170.02560.02760.02993.1.2氨合成反应的化学平衡平衡常数Kp与温度和压力的关系14二、反应平衡组成①平衡氨含量是T、P和r（氢氮比）一定的条件下，反应所能

7、达到的最高浓度，是个极限值。3.1.2氨合成反应的化学平衡15②影响的因素(a)氢氮比的影响Kp为定值时有最大值的条件：解得r=3，即当氢氮比处于化学计量系数时，y*NH3最大。但因高压下Kp与p有关，故r不一定是3（略小于3）。3.1.2氨合成反应的化学平衡16(b)T和p的影响纯3H2-N2混合气体的平衡含量×1023.1.2氨合成反应的化学平衡17③反应热ΔH与p、T有关式中p—压力，atm；T—温度，K；高压下，生成的氨与氢、氮混合时要吸收热量，所以氨合成热效应较上式计算值略小。氨合成反应的热效应，

8、不仅取决于温度，而且与压力、气体组成有关。在不同温度、压力下纯氢氮混合气完全转化成氨的反应热△H可由下式计算：3.1.2氨合成反应的化学平衡18三、生产流程合成塔分离塔新鲜H2、N2混合气循环气，NR，产品NA驰放气氨净值=—10%~20%2%~6%3.1.2氨合成反应的化学平衡193.1.1概述3.1.2氨合成反应的化学平衡3.1.3氨合成反应动力学3.1.4催化剂3.1.5工艺条件3.1.6氨合成工艺流程3.