合成氨化工0902第七组

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1、指导老师：张桃先合成氨介绍合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：syntheticammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。合成氨原料成本价格政策技术方法环境一.合成氨的原料固体原料焦炭，煤（无烟煤，烟煤，褐煤等）液体原料重油，渣油，石脑油等气体原料焦炉气，天然气，石油炼厂气等1.以重油为原料部分氧化法制取氢气石油，又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演

2、化形成的混合物，属于化石燃料。重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油，均以烷烃、环烷烃和芳香烃为主。重油和氧气进行部分燃烧，由于反应放出热量，使部分碳氢化合物发生热裂解及裂解产物的转化反应，最终获得以氢气和一氧化碳，并含有少量二氧化碳和甲烷的合成气体。该法生产的氢气产物成本中，原料费约占三分之一，而重油价格较低，故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氢的原料。石脑油和重质油都属于石油。石油中的石油气经过以下反应：C3H8+H2O=3CO+7H2得到H22.以天然气或轻质油为原料制

3、取氢气天然气：地下采出的，以甲烷为主的可燃气体。它是石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体的混合气体.它在高温，一定的压力及催化剂作用下，烷烃和水蒸气得到含有H2、CO、CO2、N2、CH4的转化气，为氨的合成提供必须的元素。主反应：CH4(g)+H2O(g)↔CO(g)+3H2(g)-QCO(g)+H2O(g)↔CO2(g)+H2(g)+Q总反应式：CH4+2H2O↔CO2+4H2（无实际意义）析碳副反应在一定的条件下，甲烷蒸汽转化过程中可能发生下列析碳付反应付反应（析碳反应）：CH4(g)=C(s)+2H2(g)2

4、CO(g)=CO2(g)+C(s)CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)天然气中少量其他烷烃和烯烃同样要发生反应反应式为：烷烃：CnH2n+2+nH2O=nCO+(2n+1)H2或CnH2n+2+2nH2O=nCO2+(3n+1)H2烯烃：CnH2n+nH2O=nCO+2nH2或CnH2n+2nH2O(g)=nCO2+3nH2反应目的：使CH4转化。希望主反应尽最大可能的发生，并抑制负反应。以天然气为原料制氨气的流程图用该法制得的气体组成中，氢气含量可达74％（体积），其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油

5、价格高，制气成本贵，采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作，并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必用采高温合金转化炉，装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。3.以煤为原料制取氢气煤：一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤

6、的气化。焦化，是指煤在隔绝空气条件下，在90－1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60％（体积）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每吨煤可得煤气300－350m3，可作为城市煤气，亦是制取氢气的原料。煤的气化，是指煤炭或者焦炭在高温下与水蒸气发生反应，生成主要含有氢气，一氧化碳和二氧化碳的煤气，煤气再经过降温、除尘和脱硫后，与水蒸气混合进行变换反应一大部分一氧化碳转化为氢气和二氧化碳，称为变换气，然后，变换器通过变压吸附（PSA）过程得到高纯度的氢气。固体燃料气化法制氨气的流程4.N2的

7、制取工业制取氮气可以采用两种方法:1、先将空气加压降温变成液态空气,利用氧气与氮气的沸点不同（沸点氮气高于氧气）,来分离氧气与氮气。把氮气蒸发出来。（此法称为“分离液态空气法”。）2、第二种将空气通过灼热的煤层,再除去二氧化碳,得到氮气。二.原料气的净化一、原料气的脱硫1、干法脱硫(活性炭法、氧化铁法、氧化锌法、钴钼加氢脱硫法）2、湿法脱硫二、一氧化碳变换,二氧化碳的脱除在合成氨工业中，经变换和脱碳工艺处理，合成氨原料气中仍含有对氨合成催化剂有毒的CO和CO2气体，必须进一步处理将其降低至10mL／m3左右，以保护氨

8、合成催化剂。目前合成氨厂脱除微量CO、CO2的工艺方法较多，主要有醋酸铜氨液洗涤法(铜洗法)、低压甲烷化法、甲醇甲烷化法(双甲工艺)、醇化工艺、非等压醇烷化净化工艺等。三.合成氨的一些设备N2压缩机合成氨工厂合成氨分离器四.几种流程的投资比较几种流程装置相比，天然气装置的投资最省。天然气装置的投资远比煤头装置低，如果15万吨天然气为原料的合成氨