第二章_合成氨原料气的净化概要

合成氨几种原料气的净化工艺浅析摘要简述了铜洗、联醇、双甲、醇烃化等几种原料气净化的方法及其特点。

关键词合成氨原料气净化合成氨原料气的净化是生产中至关重要的工序，原料气微量(C0+C02)超高将导致氨合成催化剂中毒而无法运行，目前我国以煤为原料固定层气化的大多数中小氮肥厂采用铜洗法脱除微量(C0+C02)。

传统的铜洗法是一种较为落后的净化工艺，存在着设备多、工艺复杂、操作麻烦而物耗高，又是生产中的主要环境污染源等缺点。

随着耐硫低温变换催化剂的开发和精脱硫技术的发展，近期中小氮肥厂在原料气净化中相继出现各级压力的联产甲醇、甲烷化、双甲和醇烃化工艺替代铜洗净化，这些原料气净化工艺正逐渐完善和成熟，比传统铜洗法具有明显优势。

1 铜洗净化工艺的不足传统的铜洗净化工艺已在中小氮肥厂应用了几十年，现仍然继续在大多数厂中运行。

尽管铜洗净化在各厂运行效果不一，但普遍存在着许多不足。

1.1铜洗是合成氨生产事故的易发工序由于铜洗工艺流程长，设备多，铜液组分受各种因素的影响，各厂铜洗生产都出现过大小不同的事故。

许多厂都出现过微量(CO+CO2) 超高、铜塔带液、设备填料堵塞、铜液成分波动、铜比难调等问题，是事故易发工序。

1.2 铜洗法净化物耗高铜洗在气体净化过程中，铜液要补充氨、铜和酸，铜液在低温下吸收脱除微量而在高温下解吸再生，既消牦热量又消耗冷量(蒸汽和电)，铜液在净化过程吸收了(CO+CO2)，同时亦溶解了H2有效气体，即使设置了再生回收，仍然存在着气体的损失。

铜洗运行成本各厂水平不一物耗有所差异，但一般不低于50元/tNH3，甚至高达100元/tNH3以上。

1.3 铜洗是生产现场环境较差,污染多的工序铜洗现场的跑冒滴漏是管理难点。

铜液渗漏和再生气排放污染水体和大气，不利企业环保工作的提高。

2 联产甲醇减轻了铜洗净化的生产负荷目前已有相当多的中小氮肥厂于铜洗前增加了联产甲醇工艺，联醇生产不仅增加了企业化工产品，更为重要的是减轻了铜洗净化的负荷，变换和脱碳的生产亦相对变得宽松，其综合效益是明显的。

《合成氨原料气的净化》教案一、教学目标1. 让学生了解合成氨工业中原料气的来源和组成。

2. 掌握原料气净化的目的和意义。

3. 学习原料气净化的方法和工艺流程。

4. 能够分析评价净化效果和节能措施。

二、教学内容1. 合成氨工业的发展概况和原料气的来源。

2. 原料气的主要成分及其对合成氨反应的影响。

3. 原料气的净化方法：压缩、冷却、脱硫、分离等。

4. 净化工艺流程及其优化。

5. 节能措施及其在工业应用中的重要性。

三、教学重点与难点1. 教学重点：原料气的组成、净化方法及工艺流程。

2. 教学难点：净化方法的原理及其在实际生产中的应用。

四、教学方法1. 采用多媒体课件辅助教学，展示合成氨原料气的净化过程。

2. 结合实例分析，让学生了解净化方法在实际生产中的应用。

3. 开展小组讨论，分析评价净化效果和节能措施。

4. 布置课后作业，巩固所学知识。

五、教学安排1. 第一课时：介绍合成氨工业的发展概况和原料气的来源。

2. 第二课时：分析原料气的主要成分及其对合成氨反应的影响。

3. 第三课时：讲解原料气的净化方法及其原理。

4. 第四课时：介绍净化工艺流程及其优化。

5. 第五课时：讨论节能措施在工业应用中的重要性。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问学生，了解他们对合成氨原料气净化原理的理解程度。

2. 小组讨论：评估学生在小组讨论中提出的问题和解决方案，以及他们对净化效果和节能措施的分析能力。

3. 课后作业：检查学生完成的课后作业，评估他们对教学内容的掌握情况。

七、教学拓展1. 介绍其他相关的化学工业过程，如尿素生产、硝酸生产等，让学生了解合成氨工业在化学工业中的重要地位。

2. 探讨合成氨工业对环境的影响，以及环保措施在工业生产中的应用。

八、教学资源1. 多媒体课件：提供详细的合成氨原料气净化过程的图片和视频，帮助学生更好地理解教学内容。

2. 实例分析：提供实际生产中的合成氨原料气净化案例，让学生了解净化方法的应用。

学习情境三合成氨工作任务合成氨原料气的脱硫授课地点多媒体教室3-8教学方法讲授法课时 4任务描述及任务目标掌握干法脱硫、氨水催化法脱硫及两生过程的基本原理、主要设备和工艺条件的选择包含章节第三章第三节主要教具、设备、工具多媒体学习重点及难点脱硫方法的选择与对比碱法脱硫的原理及工艺指标的确定学生学习基础已具有无机化学,化工单元操作,物理化学,化工热力学等的学习基础，具有一定的自学能力，接受知识的能力也较强.知识点：第一节原料气的脱硫脱硫方法很多，主要可分为干法脱硫和湿法脱硫。

干法脱硫一般适用于含S量较少的情况。

湿法脱硫一般适用于含S量较大的场合。

一、干法脱硫（一）钴－钼加氢法钴钼加氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃，从而减少蒸汽转化工序析碳的可能。

钴钼加氢催化剂以氧化铝为载体，由氧化钴和氧化钼组成。

经硫化后活性组分为MoS2,Co9S8也是活性成份。

主要反应如下：RCH2SH+H2=RCH3 + H2SRCH2-S-CH2R´+2H2=RCH3 + R´CH3 +H2SRCH2S-SCH2R´+3H2=RCH3 + R´CH3 +2H2S操作温度一般在300 ~ 400°C,压力由不同催化剂而定，加氢量一般按照保持反应后气体中有5~10%氢为准。

（二）氧化锌法氧化锌脱除有机硫的能力很强，可使出口硫含量<0.1ppm，当原料气硫含量＜50×10-6时，仅用它一步脱硫就行了。

若硫含量较高，可先用湿法，再用此法。

其基本原理如下：ZnO(s)+H2S(g)=ZnS(s)+H2O(g)ZnO(s)+C2H5SH(g)=ZnS(s)+C2H5OH(g)氧化锌脱硫的反应速度主要是内扩散控制，所以氧化锌脱硫剂都做成高孔率的小颗粒。

氧化锌脱硫性能的好坏用硫容量表示。

所谓硫容就是每单位质量氧化锌能脱除S的量。

氧化锌脱硫性能的好坏用硫容量表示。

所谓硫容就是每单位质量氧化锌能脱除S的量二、湿法脱硫湿法脱硫可分为化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等。

《合成氨原料气的净化》教案一、教学目标：1. 让学生了解合成氨工业中原料气的来源和组成。

2. 使学生掌握原料气净化的必要性和主要方法。

3. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。

二、教学内容：1. 合成氨工业的发展历程和现状。

2. 原料气的来源和组成。

3. 原料气净化的重要性。

4. 常见的原料气净化方法及其原理。

5. 净化设备的选用和操作。

三、教学重点与难点：1. 教学重点：原料气的组成、净化方法及设备选用。

2. 教学难点：净化方法的原理和设备选用的依据。

四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解合成氨工业的发展、原料气的来源和组成、净化方法及设备选用。

2. 利用案例分析法，分析实际生产中原料气净化的问题和解决方法。

3. 开展小组讨论，让学生分享自己对原料气净化的理解和见解。

五、教学过程：1. 导入：通过介绍合成氨工业的发展历程和现状，引发学生对合成氨原料气净化的兴趣。

2. 讲解原料气的来源和组成，让学生了解原料气的特点和净化的重要性。

3. 讲解常见的原料气净化方法及其原理，如洗气、吸附、膜分离等。

4. 讲解净化设备的选用和操作，让学生掌握实际生产中的应用方法。

5. 利用案例分析，让学生学会分析实际生产中原料气净化的问题和解决方法。

6. 开展小组讨论，让学生分享自己的理解和见解，提高学生的分析和表达能力。

7. 总结本节课的主要内容，强调原料气净化在合成氨工业中的重要性。

8. 布置作业，让学生巩固所学知识，提高实际应用能力。

六、教学评估：1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对合成氨原料气净化基本概念的理解。

2. 案例分析报告：让学生课后分析特定案例，写出报告，评估学生对净化方法和原理的应用能力。

3. 小组讨论：评估学生在小组讨论中的参与度和提出的见解的合理性。

七、课后作业：1. 研究相关文献，了解合成氨工业的最新发展。

2. 设计一份原料气净化方案，包括选择的净化方法和设备，并说明理由。

3. 分析自己设计的净化方案在实际操作中可能遇到的问题，并提出解决方案。

高中工业合成氨的工艺流程工业合成氨呀，那可老有趣了呢。

那这工业合成氨是咋个流程呢？一、原料气的制取。

1. 制氮气。

氮气啊，在空气中老多了，差不多占了百分之七十八呢。

一般就是把空气压缩、冷却，让它变成液态空气，然后利用氮气和氧气沸点的不同，把氮气分离出来。

这就像是从一堆混合的糖果里，挑出自己想要的那种糖一样，是不是还挺好玩的？2. 制氢气。

制氢气可就稍微复杂点喽。

通常是用焦炭和水蒸气在高温下反应，这个反应就会产生一氧化碳和氢气，反应式大概就是C + H₂O(g) = CO + H₂，不过这时候的氢气还不纯呢。

还有一种方法是用天然气（主要成分是甲烷）和水蒸气反应，这个反应也能得到氢气，反应式是CH₄ + H₂O = CO + 3H₂。

然后啊，还要把一氧化碳转化成二氧化碳，再把二氧化碳除去，这样才能得到比较纯的氢气。

二、原料气的净化。

刚制取的原料气里有不少杂质呢，像硫化物啊，一氧化碳啊，二氧化碳啊啥的，这些杂质要是不去掉，就会让合成氨的催化剂“生病”，就像人吃了不干净的东西会生病一样。

所以得净化原料气。

比如说除去二氧化碳，就可以用碱性溶液来吸收，就像用洗洁精能把油污去掉一个道理。

三、氨的合成。

这可是最关键的一步啦。

把净化后的氮气和氢气按照1:3的体积比混合起来，然后把它们压缩到高压，一般是几百个大气压呢，这压力可老大了。

然后在高温（大概400 - 500℃）和有催化剂（铁触媒）的条件下反应，反应式是N₂ + 3H₂⇌2NH₃。

这个反应是个可逆反应哦，就像两个人互相给东西，给来给去的。

而且这个反应也不是一下子就能把氮气和氢气都变成氨的，要不断地调整条件，让反应尽量多地产出氨。

四、氨的分离。

合成反应得到的混合气体里有氨、氮气和氢气。

氨的沸点比较高，就可以利用这个特点，把混合气体冷却，氨就会变成液态，这样就可以把氨分离出来了，就像把油从油和水的混合物里分离出来一样。

分离出来的氮气和氢气还可以再循环利用，继续去合成氨，一点都不浪费呢。

合成氨原料气的生产与净化
不同合成氨厂，生产工艺流程不尽相同，但基本生产过程都包括以下
工序。

(l)原料气制各工序制各合成氨用的氢、氨原料气。

可将分别制得
的氢气和氨气混合而成，也可同时制得氢、氨混合气。

除电解水外，制取的氢、氨原料气都含有硫化物、一氧化碳、二氧化
碳等杂质，这些杂质不仅腐蚀设各，而且是合成氨催化剂的毒物。

因此，
必须除去，制得纯净的氢、氨混合气。

(2)脱硫工序除去原料中的硫化物。

(3)变换工序利用一氧化碳与蒸汽作用生成氢和二氧化碳，除去原料
气中的大部分一氧化碳。

(4)脱碳工序经变换工序，原料气含有较多的二氧化碳，其中既有原
料气制各过程产生的，也有变换产生的。

脱碳是除去原料气中的大部分二
氧化碳。

(5)精制工序经变换、脱碳，除去了原料气中大部分的一氧化碳
和二氧化碳，但仍含有0.3%-3%的一氧化碳和0.1%-0.3%的二氧化碳，需
进一步脱除以制取纯净的氢、氨混合气。

(6)压缩工序将原料气压缩到净化所需耍的压力，分别进行气体净化，得到纯净的氢、氨混合气，然后将纯净的氢、氨混合气压缩到氨合成反应
要求的压力。

(7)氨合成工序在高温、高压和有催化剂存在的条件下，氢气、氨气合成为氨。

在合成氨厂，原料气的制各也称为造气；而脱硫、变换、脱碳、少量
一氧化碳及二氧化碳的脱除等，则统称为原料气的净化。

可以说，合成氨生产是由原料气的制各、净化及氨的合成等步骤组成的。

第四节化学反应条件的优化——工业合成氨学习目标：1、研究如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。

（重点难点）2、研究应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法。

教学过程：【复习回顾】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?化学反应速率化学平衡温度气体压强催化剂浓度【新知导学】一．合成氨反应的限度1.反应原理N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= -92.2KJ·mol-1△S = -198.2J·K-1·mol-1 平衡常数K为4.1×10６（mol·L-1)-22．反应特点：①②③【交流·研讨】P65（1）请根据正反应的焓变和熵变分析: 298K下合成氨反应能否自发进行？（2）结合以上特点，请利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成．温度、压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，N2、H2体积比为时平衡混合物中氨的含量最高。

二．合成氨反应的速率【交流·研讨】P66（1）你认为可以通过控制那些反应条件来提高合成氨反应的速率？（2）实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为:ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)请你根据关系式分析：各物质的浓度对反应速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？（3）请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的影响：条件△ E /KJ/mol k(催)/k(无)无催化剂3353.4×1012(700k)使用Fe催化剂167【归纳】合成氨的适宜条件的选择：外界条件使NH3生产得快（速率分析）使NH3生产得多（限度分析）压强温度催化剂反应物的浓度生成物氨的浓度三．合成氨的适宜条件【交流·研讨】P67研讨的内容研讨的问题结论1、既然增大压强既可提高反应速率，又可压强怎么定？提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方温度怎么选择？向移动，那么生产中是否温度越低越好？3 、催化剂对化学平衡的移动没有影响，在要不要用催化剂？合成氨工业中要不要使用催化剂，为什么？4、反应物、生成物浓度，比例？N2和H2的比例怎么定？从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促进氨的合成。