化工工艺学课件合成氨.ppt

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1、第八章合成氨1合成氨工业合成氨目录第一节: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合成氨工业第一节: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合成氨工业（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。（二）、化学性质（略）一、氨的

2、性质4合成氨工业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。二、氨的用途5合成氨工业（一）氰化法（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。三、生产方法6合成氨工业四、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。在原料构成

3、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合成氨工业中国合成氨简介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300kt以上）。80年代后，我国设计的装置开始用于生产。8合成氨工业

4、我国合成氨生产工艺技术现状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，设计能力为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。9合成氨工业第二节、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*10合成氨工业一、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

5、取粗原料气，都可用下式：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11合成氨工业二、煤气化原理1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：C+O2=CO2；△H0298=-393.77kJ/molC+1/2O2=CO；△H0298=-110.59kJ/molC+CO2=2CO；△H0298=-172.284kJ/molCO+1/2O2=CO2；△H0298=-283.183kJ/mol设CO2平衡转化率为α，总压为P则

6、（一）、化学平衡12合成氨工业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/molC+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。l13合成氨工业（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

7、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。14合成氨工业三、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15合成氨工业（二）、半水煤气