第2讲-合成氨原料气的造备方式


更新时间:2019-07-06    浏览次数:

  年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨出产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺分歧其出产流程也有必然的不同,但根基的出产过程 都大同小异,根基上由原料气的出产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合 成四个部门构成。 ? 原料气的合成 固体燃料出产原料气:焦炭、煤 液体燃料出产原料气:石脑油、沉油 气体燃料出产原料气:天然气 ? 原料气的净化 脱硫 CO 变换 脱碳 ? 合成气的压缩 ? 氨的合成 工业上因所用原料制备取净化方式分歧,而构成分歧的工艺流程,各类原 料制氨的典型流程如下: 1) 以焦炭(无烟煤)为原料的流程 50 年代以前,世界上大大都合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料 的吨氨能耗为 88GJ,比理论能耗高 4 倍多。 我国正在哈伯-博施流程根本上于 50 年代末 60 年代初开辟了碳化工艺和三催 化剂净化流程: ? 碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除 CO2 获得的碳酸氢铵经结晶, 分手后做为产物。所以,流程的特点是气体净化取氨加工连系起来。 ? 三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气 体,以替代保守的铜氨液洗涤工艺。 2) 以天然气为原料的流程 天然气先要颠末钴钼加氢催化剂将无机硫化物成无机硫,再用脱硫剂 将硫含量脱除到 0.1ppm 以下,如许不只了催化剂的一般利用,也为易 受硫的低温变换催化剂使用供给了前提。 3) 以沉油为原料的流程 以沉油做为制氨原料时,采用部门氧化法制气。从气化炉出来的原料气先 断根炭黑,经 CO 耐硫变换,低温甲醇洗和氮洗,再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方式简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、沉油、焦炭和煤,都是出产 合成氨的原料。除焦炭成分用 C 暗示外,其他原料均可用 CnHm 来暗示。它们呢 正在高温下取蒸汽感化生成以 H2 和 CO 为次要组分的粗原料气, 这些反映都应正在高温前提下发生,并且为强吸热反映,工业出产中必需供给热 量才能使其进行。 按原料分歧分为如下几种制备方式: ? 以煤为原料的合成氨工艺 各类工艺流程的区别次要正在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺次要包罗固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆 加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 -1- ① 固定床碎煤气化 ② 德士古水煤浆加压气化工艺 ③ 干煤粉加压气化工艺 ? 以渣油为原料的合成氨工艺 按照热能收受接管体例的分歧,分为德士古(Texaco)公司开辟的激冷工艺取壳牌 (Shell)公司开辟的废热汽锅工艺。这两种工艺的根基流程不异,只是正在操做压力 和热能收受接管体例上有所分歧。 ? 以天然气为原料的合成氨工艺 针对以天然气为原料的合成氨提出了一系列节能型工艺,有代表性的四种 是:Kellogg 公司的 MEAP 工艺,Topsoe 公司的节能工艺,Braun 公司的深冷净 化工艺以及 ICI 公司的 AMV 工艺。 三、烃类蒸汽法 目前合成氨出产工艺华夏料气的制备以天然气做原料为从, 国外几家大公司 针对天然气流程开辟了良多新型工艺,国表里合成氨安拆也大多是以天然气为 原料。 早正在 1913 年, BASF 公司就曾经提出了第一个蒸汽催化剂的专利。 30 年代初期,工业上曾经用甲烷做为原料取蒸汽进行催化反映制取氢气。 二次大和期间,合成氨工业起头采用天然气,取焦炭,煤原料比拟,它显示出 各种优越性。因而,天然气蒸汽法制氨获得普遍使用。1954 年当前,英国 ICI 公司先后开辟成功抗析碳的系列石脑油蒸汽催化剂, 60 年代合成氨原料 又起头扩大到石脑油。 蒸汽法制得的粗原料气应满脚下述要求: ? 甲烷含量不跨越 0.5%(体积) ? (H2+CO)/N2 比正在 2.8-3.1(摩尔比) 因而,合成氨厂的工序一般分为两段进行。一段炉中,大部门烃类取 蒸汽于催化剂感化下成 H2、CO 和 CO2;接着一段气进入二段炉,正在 此插手空气,有一部门 H2 燃烧放出热量,催化剂床层温度升高到 1200-1250℃, 并继续进行甲烷的反映;二段炉出口吻体温度约为 950-1000℃,甲烷 含量和(H2+CO)/N2 比均可达到上述目标。 气态烃原料是各类烃的夹杂物,除了次要成分甲烷外,还有一些其它烷烃, 有的以至还有少量烯烃。此外,当烃取蒸汽感化时,能够有几个反映同时发生。 因而,研究烃类反映起首该当会商气态烃类蒸汽过程的化学反映表达 形式。 (二)烃类蒸汽的工业出产方式 工业上含烃原料采用蒸汽催化法制取气能够分为一段和二段转 化。对合成氨出产,都采用二段流程。 工艺流程 取采用沉油或煤为原料出产合成氨比拟较,以轻质烃类为原料时,因为基建投 资省,能源耗损低,污染小,扶植进度快,因而工场数量多,所占氨产量 比沉最大。各公司开辟的蒸汽法流程,除一段炉炉型、烧嘴布局、是 否取燃气透平婚配等方面各具特点外,正在工艺流程上均大同小异,都包罗有一、 二段炉,原料气预热,余热收受接管取操纵。 四、沉油气化法(部门氧化法) 沉油是石油炼制过程中的一种产物, 按照炼制方式分歧, 分为常压沉油 (馏 -2- 分 350℃以上) 、减压沉油(馏分 520℃以上) 、裂化沉油。因为原油产地及炼制 方式分歧,沉油的化学构成取物质有很大不同,但以烷烃、环烷烃和芳喷鼻 族为从。除碳、氢外,沉油中还有硫、氧、氮等组分,还有微量的钠、镁、钒、 镍、铁和硅等成分。 沉油部门氧化是指沉质烃类和氧气进行部门燃烧,因为反映放出的热量, 使部门碳氢化合物发生热裂解以及裂解产品的反映,最终获得了以 H2 和 CO 为从体,含有少量 CO2 和 CH4(CH4 凡是正在 0.5%以下)的合成气。 。 (三) 、沉油气化的工艺流程 沉油部门氧化制取合成气(CO+H2)的工艺流程由四个部门构成: 原料油和气化剂(O2+H2O)的预热 油的气化 出口高温合成气的热能收受接管 炭黑断根取收受接管 按照热能收受接管体例的分歧,能够分为两类: 德士古公司(Texaco)开辟的激冷流程 谢尔公司(Shell)开辟的废热汽锅流程 这两种方式的根基流程不异,只是正在操做压力和热能收受接管体例上有所分歧。 也有以断根合成气中炭黑工艺分歧而分为水洗、油洗河石脑油、沉油萃取等多 种流程。 -3-

  第2讲-合成氨原料气的制备方式_化学_天然科学_专业材料。年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨出产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺分歧其出产流程也有必然的不同,但根基的出产过程 都大同小异,根基上由原料气的出产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合