第一篇 合成氨 造气

第一章 合成氨1.合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务？答：1.原料气制备，制备含有氢、氮的原料气。

用煤、原油或天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。

2.净化，因为无论用何种方法造气，原料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质，必须采取适当的方法除去这些杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

3.压缩和合成，将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁催化剂的作用下合成氨。

2.写出烃类蒸汽转化的主要反应。

CH 4+H 2O(g)=CO+3H 2，CH 4=2 H 2+C3.简述常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。

答：干法脱硫(氧化锌法脱硫；钴钼加氢脱硫法)是用固体吸收剂吸收原料气体中的硫化物一般只有当原料气中硫化氢质量浓度不高标准状态下在3-5g/m 3才适用。

特点：能脱除有机硫和无机硫而且可以把脱得很精细，但脱硫剂不能再生而且设备庞大占地多，不适用于脱除大量无机硫，只有天然气、油田气等含硫低时才使用；湿法脱硫（化学吸收法，物理吸收法，化学-物理综合吸收法）特点：脱硫剂是便于运输的液体物料，脱硫剂是可以再生并且能回收的硫磺，适用于脱除大量无机硫。

4.改良ADA 法脱硫的主要化学反应和脱硫原理是什么？ADA 法脱硫主要化学反应及脱硫原理：在脱硫塔中用PH 为8.5--9.2的稀碱溶液吸收硫化氢并生成硫化氢物： 液相中的硫化氢物进一步与偏钒酸钠反应，生成还原性焦性偏钒酸钠盐并析出无素硫 还原性焦性偏钒酸钠盐接着与氧化态ADA 反应，生成还原态的ADA 和偏钒酸盐 还原态的ADA 被空气中的氧气氧化成氧化态的ADA ，其后溶液循环使用 4.少量 CO 的脱除方法有哪些？答：铜氨液洗涤法、甲烷化法、液氮洗涤法。

5.以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？答：主反应：CO+H 2O(g)=H 2+CO 2 ,CH 4+H 2O(g)=CO+3H 2副反应：CH 4=2 H 2+C ，2CO=C+CO 2,CO+H 2=H 2O+C6.简述一段转化炉的炉型结构。

合成氨生产工艺介绍1、合成氨生产工艺介绍1）造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，主要过程为吹风和制气。

具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。

原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。

所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。

造气工艺流程示意图2）脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。

气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。

脱硫液再生后循环使用。

脱硫工艺流程图3）变换工段变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。

河南中科化工有限责任公司采用的是中变串低变工艺流程。

经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。

变换工艺流程图4）变换气脱硫与脱碳 经变换后，气体中的有机硫转化为 H 2S ,需要进行二次脱硫，使气 体中的硫含量在25mg/m 3。

脱碳的主要任务是将变换气中的 CO 2脱 除，对气体进行净化，河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱 碳工艺。

来自变换工段压力约为1.3MPa 左右的变换气，进入水分离 器，分离出来的水排到地沟。

变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后 送往精脱硫工段。

被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下， 将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步 减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收， 低于常压的解吸气经阻火器排入大气。

氨是一种制造化肥和工业用途众多的基本化工原料。

随着农业发展和军工生产的需要，20世纪初先后开发并实现了氨的工业生产。

从氰化法演变到合成氨法以后，近30年来，原料不断改变，余热逐渐利用，单系列装置迅速扩大，推动了化学工业有关部门的发展以及化学工程进一步形成，也带动了燃料化工中新的能源和资源的开发。

早期氰化法1898年，德国 A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙（又称石灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨：Ca(CN)2＋3H2O─→2NH3＋CaCO31905年，德国氮肥公司建成世界上第一座生产氰氨化钙的工厂，这种制氨方法称为氰化法。

第一次世界大战期间，德国、美国主要采用该法生产氨，满足了军工生产的需要。

氰化法固定每吨氮的总能耗为153GJ，由于成本过高，到30年代被淘汰。

合成氨法利用氮气与氢气直接合成氨的工业生产曾是一个较难的课题。

合成氨从实验室研究到实现工业生产，大约经历了150年。

直至1909年，德国物理化学家F.哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20MPa和500～600℃下直接合成，反应器出口得到6％的氨，并于卡尔斯鲁厄大学建立一个每小时80g合成氨的试验装置。

但是，在高压、高温及催化剂存在的条件下，氮氢混合气每次通过反应器仅有一小部分转化为氨。

为此，哈伯又提出将未参与反应的气体返回反应器的循环方法。

这一工艺被德国巴登苯胺纯碱公司所接受和采用。

由于金属锇稀少、价格昂贵，问题又转向寻找合适的催化剂。

该公司在德国化学家A.米塔斯提议下，于1912年用2500种不同的催化剂进行了6500次试验，并终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化剂。

而在工业化过程中碰到的一些难题，如高温下氢气对钢材的腐蚀、碳钢制的氨合成反应器寿命仅有80h以及合成氨用氮氢混合气的制造方法，都被该公司的工程师 C.博施所解决。

此时，德国国王威廉二世准备发动战争，急需大量炸药，而由氨制得的硝酸是生产炸药的理想原料，于是巴登苯胺纯碱公司于1912年在德国奥堡建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913年9月9日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。

造气工段3.1双一段甲烷转化天然气中的主要成分是甲烷,其中通常还含有少量C2H6、C3H8、C4H10等烷烃和CO、CO2、H2等组分。

在烃类转化制合成气的各种方法中，蒸汽转化工艺是最重要和最具有代表性的技术，玉龙化工采用的就是这一工艺就行原料气的生产。

在一段蒸汽转化炉中，气态烃中主要组分甲烷进行的主要反应如下：1.CH4+H2O = CO +3H2△H298=206.3 kJ2.CH4+2H2O= CO2+4H2△H298=165.3 kJ3.CO+H2O = CO2+H2△H298=-41.2 kJ4.CO2+CH4 = 2CO+2H2△H298=247.3 kJ在一定条件下，蒸汽转化过程中可能发生析碳反应，它们是蒸汽转化过程中应当重点防止的有害副反应：2CO = CO2+C △H298=-171kJCO+H2 = C+H2O △H298=-122.6kJCH4 = C+2H2△H298=82.4kJ甲烷蒸汽转化反应是强吸热反应，变换反应是中等放热反应，甲烷蒸汽转化总反应是强吸热反应。

二段转化是轻质烃蒸汽转化制氨合成气的第二步，其目的是为了进一步彻底转化一段转化气中残余甲烷，并添加一定量的氮气以满足合成氨所需之氢氮比。

二段转化炉内进行的主要反应如下：H2+O2 = H2O △H298=-241kJCO+O2 = CO2△H298=-283.2kJCH4+O2 = CO+2H2△H298=-35.6kJ在催化剂层进行转化及变换反应：CH4+ H2O = CO+3H2△H298=206.3kJCH4+CO2 = CO+3H2△H298=247.3kJCO+ H2O = CO2+H2△H298=-41.2kJ上诉反应中，氢气与氧气的燃烧反应的速率比其他反应的速率要快1×103~1×104倍，因而在二段炉的顶部空间中主要进行氢与氧的燃烧反应，反应中生成水并放出大量的热。

当混合气到达催化剂层时，几乎所有的氧气均已消耗掉了（氧的反应率达到99%以上）。

氮肥厂合成氨造气方法氨气是工业界中的一种重要的化学原料，它在制造肥料和合成其他化学物质过程中扮演着重要的角色。

化学工业最大的消费者是氮肥，氮肥的主要成分是氨。

为了生产足够的氨气以制造氮肥，氮肥厂需要建立高效的合成氨装置。

本文将介绍氮肥厂合成氨造气方法的相关内容，包括工艺流程、主要设备和优化方案。

工艺流程氮肥厂合成氨装置的工艺流程通常分为两个主要部分：制氢和合成氨。

制氢的过程主要是通过蒸汽重整和空气分离等方式产生氢气，氢气与氮气的混合物在合成氨反应器中进行充分的反应。

制氢氢气是合成氨反应的驱动力，因此氮肥厂必须要通过制氢的过程得到足够的氢气。

制氢的过程主要有以下几种方法：蒸汽重整蒸汽重整是一种将低分子烃类与水蒸汽反应产生氢气的方法。

在该过程中，通过加热天然气、液化石油气（LPG）或其他烃类和水蒸汽，可以得到高纯度的氢气。

蒸汽重整是氢气的主要制备方法之一，也是氮肥厂中最常用的方法之一。

空气分离空气分离是一种通过压缩、冷却和洗涤过程来分离空气中的氮气和氧气的方法。

由于氮气的沸点比氧气低，因此在一定的压力和温度条件下，可以分离空气中的氮气和氧气。

然后通过以下步骤将氧气排出，得到高纯度的氢气。

部分氧化部分氧化是一种将天然气或液化石油气（LPG）在空气或氧气气氛下部分燃烧产生氢气和一氧化碳的方法。

在该过程中，天然气或LPG在氧气或空气气氛下燃烧，产生混合气体，然后通过水蒸汽重整反应得到氢气。

合成氨在制备足够的氢气之后，氮肥厂就需要将氢气和氮气混合在一起，然后在合成氨反应器中进行充分的反应。

反应的主要步骤如下：压缩将氢气和氮气混合在一起后，需要将混合气体压缩到高压状态。

通常，氢气和氮气混合物的压力在150至200个大气压（atm）之间，温度在450至500°C之间。

解离在压缩后，混合气体通过加热解离，使氢气和氮气分离出来。

氢化氢气和氮气混合物在反应器中进行氢化反应，生成氨气。

通常需要使用一种催化剂，例如铁、铑或铂等催化剂。

氨是一种制造化肥和工业用途众多的基本化工原料。

随着农业发展和军工生产的需要，20世纪初先后开发并实现了氨的工业生产。

从氰化法演变到合成氨法以后，近30年来，原料不断改变，余热逐渐利用，单系列装置迅速扩大，推动了化学工业有关部门的发展以及化学工程进一步形成，也带动了燃料化工中新的能源和资源的开发。

早期氰化法1898年，德国 A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙（又称石灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨：Ca(CN)2＋3H2O─→2NH3＋CaCO31905年，德国氮肥公司建成世界上第一座生产氰氨化钙的工厂，这种制氨方法称为氰化法。

第一次世界大战期间，德国、美国主要采用该法生产氨，满足了军工生产的需要。

氰化法固定每吨氮的总能耗为153GJ，由于成本过高，到30年代被淘汰。

合成氨法利用氮气与氢气直接合成氨的工业生产曾是一个较难的课题。

合成氨从实验室研究到实现工业生产，大约经历了150年。

直至1909年，德国物理化学家F.哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20MPa和500～600℃下直接合成，反应器出口得到6％的氨，并于卡尔斯鲁厄大学建立一个每小时80g合成氨的试验装置。

但是，在高压、高温及催化剂存在的条件下，氮氢混合气每次通过反应器仅有一小部分转化为氨。

为此，哈伯又提出将未参与反应的气体返回反应器的循环方法。

这一工艺被德国巴登苯胺纯碱公司所接受和采用。

由于金属锇稀少、价格昂贵，问题又转向寻找合适的催化剂。

该公司在德国化学家A.米塔斯提议下，于1912年用2500种不同的催化剂进行了6500次试验，并终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化剂。

而在工业化过程中碰到的一些难题，如高温下氢气对钢材的腐蚀、碳钢制的氨合成反应器寿命仅有80h以及合成氨用氮氢混合气的制造方法，都被该公司的工程师 C.博施所解决。

此时，德国国王威廉二世准备发动战争，急需大量炸药，而由氨制得的硝酸是生产炸药的理想原料，于是巴登苯胺纯碱公司于1912年在德国奥堡建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913年9月9日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。