合成氨生产技术.pptx

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工业合成氨简易流程ppt课件

K p 1 py1 H .y 5 2N y 3N 0 H .5 2(1 yy i Ny 3N H 3) H 2(r p r 1 1 .)5 2
(1yy i Ny3H N3H )2Kpp(rr 1.1 5)2
影响平衡氨含量的要素
a．压力和温度的影响
当r＝3时， yi =0时，不同温度、压力下的平衡氨含量值如下表：
快，外分散影响可忽略，但内分散阻力不能忽视，内分散速率影响氨合成反响的速率。改动催化剂粒度，调理对反响速率的影响。
第二节氨合成催化剂
氨合成反响必需用催化剂，没有催化剂，即使在很高压力下反响速度也很小，生成的氨浓度很低。可以作氨合成催化剂的物质很多，如锇〔Os〕、铁(Fe)、锰(Mn)、钨(W)和铀(U)等。但由于以铁为主体的催化剂具有原料来源广、价钱低廉、在低温下有较好的活性、抗毒才干强、运用寿命长等优点，广泛采用。
氧及含氧的化合物 CO、CO2、H2O
毒物
永久毒物
硫及其化合物氯及其化合物磷及其化合物
催化剂的改良： ①降低活性温度 ②改动外形降低催化剂床层阻力，节省功耗。
砷及其化合物
第三节氨合成的工艺条件
❖ 前面讨论过氨合成的热力学、动力学及催化剂，实践消费过程中，反响不能够到达平衡，合成工艺参数的选择除了思索平衡氨含量外，还要综合思索反响速率、催化剂运用特性以及系统的消费才干、原料和能量耗费等，以期到达良好的技术经济目的。需求选择氨合成的工艺参数。
确定复原条件的原那么：
使四氧化三铁充分复原为α-Fe，使复原生成的铁结晶不因重结晶而长大，以保证有最大的比外表积和更多的活性中心。
3、影响复原质量的要素
装入氨合成塔的催化剂在运用前需求进展H2复原，使四氧化三铁变为α-Fe 微晶才有活性。复原条件应使铁充分被复原，复原后比外表积最大。 ◆复原温度，复原为吸热反响，提高温度利于平衡右移，复原速度快，但生成的α-Fe 微晶颗粒较大，比外表积降低；复原温度过低，复原速度慢，复原时间长，复原不彻底。复原温度略低于合成氨操作温度。 ◆ 复原压力，提高复原压力，相当于提高H2分压，反响速度快，同时可使氨合成反响进展，放出部分热量弥补电加热器。但也提高了H2O的分压，添加了催化剂反复氧化复原程度，普通选1020MPa；

化学工艺学课件合成氨工艺30页PPT

生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
13、遵守纪律的风气的培养，只有领导者本身在这方面以身作则才能收到成效。—— 马卡连柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅精神以及同全世界劳动者的团结一致，是取得最后胜利的保证。—— 列宁摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
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化学工艺学课件合成氨工艺
11、战争满足了，或曾经满足过人的好斗的本能，但它同时还满足了人对掠夺，破坏以及残酷的纪律和专制力的欲望。 ——查·埃利奥特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段。纪律是教育过程的结果，首先是学生集体表现在一切生活领域—— 生产、日常生活、学校、文化等领域中努力的结果。— —马卡连柯(名言网)

合成氨工段生产工艺(PPT课件)

3.1合成氨定义氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行。 N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol
8
3/合成氨催化剂
3.2催化机理热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。
9
3/合成氨催化剂
2015
合成氨生产工艺
1
目录
1 氨的性质 2 合成氨工业产品的用途 3 合成氨催化剂 4 合氨的生产设备成 5 合成氨的生产工艺
2
1/氨的性质
氨的性质
分子式NH3，无色气体,有刺激性恶臭味，熔点-77.7℃。沸点33.35℃。蒸气与空气混合物爆炸极限16～ 25%(最易引燃浓度17%)
•液态氨将侵蚀某些塑料制品 , 橡胶和涂层。
14
3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
对于合成氨反应中的铁催化剂：O2、CO、 CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。这种中毒是暂时性中毒：利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复。
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3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性。
3
2/合成氨工业产品的用途
氨气用途
工业上用氨气来通过氧化制造硝酸，而硝酸是重要的化工原料。
还可以制造化肥。
氨水用途
广泛应用于实验室、军事、制药工业、纱罩业
4
2/合成氨工业产品的用途
氨水的用途
1
军事
作为一种碱性消毒剂，用倒和昏厥，并作皮肤刺激药和消毒药。
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全版合成氨工艺.ppt

好。合理的氨含量应由增产与能耗之间的经济效益来
定。在30 MPa左右，进口氨含量控制在 3.2%～3.8%；
15 MPa时为 2.8%～3%。
.精品课件.
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（2）合成塔
合成塔必须保证原料气在最佳条件下进行反应。氨合成是在高温、高压下进行，氢、氮对碳钢有明
显的腐蚀作用。将塔设计成外筒和内件两部分。外筒
.精品课件.
8
下表为纯3H2－N2混合气生成φNH3为17.6％系统反应的热效应。
（2）化学平衡及平衡常数应用化学平衡移动原理可知，低温、高压操作有利于
氨的生成。但是温度和压力对合成氨的平衡产生影响
的程度，需通过反应的化学平衡研究确定。其平衡常
数为：
.精品课件.
9
Kp
pNH3 pN0.25 p1H.52
6
.精品课件.
7
2．氨合成理论基础从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的确定，而确定反应的最佳工艺条件，需先从事反应热力学和动力学的研究。
（1）氨合成反应的热效应氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小的可逆反应，
反应式如下：
0.5N2＋1.5H2==NH3 ΔHӨ298=－46.22 kJ·mol-1 其反应热不仅与温度有关，还与压力和组成有关。
⑤惰性气体含量惰性气体在新鲜原料气中一般很低，只是在循环过程中逐渐积累增多，使平衡氨含量下降、反应速度降低。生产中采取放掉一部分循环气的办法。以增产为主要目标，惰气含量，约为 10%—14%，若以降低原料成本为主，约为 16%～20%。
⑥进口氨的含量进合成氨塔气体中的氨由循环气带入，
其数量决定于氨分离的条件。温度越低，分离效果越
实验结果证明,N2活性吸附是最慢的一步，即为表面反应过程的控制步骤。

合成氨工业生产课件

农药
合成氨是制造农药的重要成分。
医药
合成氨还可以用于制药中的合成反应。
工业生产
合成氨在提高工业生产效率中也具有重要的作用。
合成氨的生产工艺
1
氨的物理和化学性质
氨是一种无色、有强烈气味的气体。它的燃烧是生成水和氮氧化物。
2
氨的生产方法
合成氨的生产方法通常采用哈伯-玻斯曼过程，需要高压、高温、铁催化和氢气。
3
传统合成氨工艺
传统的合成氨工艺存在能源消耗高、开销大、环保问题等诸多问题。
4
新型合成氨工艺
新型合成氨工艺是一种绿色、高效、低耗的方法，采用先进的催化剂和反应条件实现合成氨的高效率转化。
合成氨工业生产的优势和挑战
优势：高效、节能、环保
合成氨工业生产具有高效、节能、环保等诸多优势，有助于推动工业绿色化发展。
技术进步和创新发展方向
新型催化剂和反应条件不断涌现，合成氨工业将朝着更加高效、节能、环保的方向发展。
总结
本课件介绍了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战，以及全球合成氨产能与消费量、合成氨的用途和市场需求、技术进步和创新发展方向。随着技术进步和新型催化剂的应用，合成氨工业将会越来越高效、节能和环保。
挑战：原料供应、装置设计、废气处理
合成氨工业生产面临原料供应的不稳定性、装置设计的复杂性、废气处理的环保问题等诸多挑战。
合成氨工业发展现状和趋势
全球合成氨产能与消费量
全球各国合成氨产能与消费量不断增长，中国是最大的生产和消费国家。
合成氨的用途和市场需求
肥料、农药、医药等行业对合成氨的市场需求逐年增长。
合成氨工业生产ppt课件
合成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是广泛应用于肥料、农药、医药等领域的重要化工原料。本课件介绍了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战、以及发展现状和趋势。

合成氨生产工艺讲义ppt课件

接下去的中温变换和低温变换（简称中变和低变），各自在不同的温度下使气体中的 CO与水蒸气反应，生成等量的CO2和H2,从而提供了更多的作为合成氨原料的氢气。这个反应叫做变换反应。
以上转化工序和变换工序构成了合成氨装置的造气系统，制出了合成氨所用的粗原料气，主要成分是H2和CO2
粗原料气进入脱碳工序，在这里用一种 MDEA溶液把气体中的CO2吸收掉，随后又使溶液加热并减压，把CO2释放出作为副产品。溶液循环使用。来自脱碳的工艺气，首先按氢氮比约为3：1 配入来自空分的氮气，然后进入甲烷化工序，把工艺气中残余的少量CO2和CO经甲烷化反应变成水蒸气和CH4。水蒸气经过冷凝排出，而CH4 对后续工序是无害的惰性气体。脱碳和甲烷化合称净化，即把粗原料气净化为合成氨所需要的纯净的氢氮混合气。
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300
500
500
1500

五、本装置生产规模（设计值）
合成氨产能年操作时间年操作时数 12万吨/年 333天 8000小时（小时产量15吨）

（日产量360.36吨）

第二节

本装置合成氨工艺全流程、装置特点和催化剂知识简介一、本装置合成氨工艺全流程方块示意图如下：

说明：来自焦化装置的焦炉气送入合成氨装置界区后，首先经过电捕焦油器和脱硫工序，脱除焦炉气中的焦油、尘及硫化物后，送至转化工序。在这过程中，焦炉气用焦炉气压缩机压缩3.75Mp（G）。压力3.75Mpa（G）焦炉气送入转化工序，先进入饱和塔被工艺水饱和增湿，然后经加热炉，再进入转化炉，在此引入来自空分的氧气。氧气在炉内燃烧掉一部分CH4，放出热量供转化反应。出转化炉的焦炉气中残余的CH4已经很少了。

合成氨工艺简介ppt

环境保护措施
减少能源消耗
优化工艺流程，提高能源利用效率，减少污染物排放。
污染物减排
采用低排放技术和设备，对产生的污染物进行治理和减排。
生态恢复
在生产过程中对受损生态系统进行恢复和补偿，加强生态保护。
安全风险评估
危险源辨识
识别出工艺过程中可能存在的危险源和风险点。
风险评估
对危险源和风险点进行评估，确定可能产生的安全事故及影响范围。
源进行制备。
氮气
氮气是合成氨的主要原料之一，主要从空气中分离得到。
天然气
天然气是一种重要的原料，可通过蒸汽转化或部分氧化等方
法制备合成气。
原料的来源与采购
01
02
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氢气
氢气主要通过天然气重整、水电解、生物质气化等方式制备。
氮气
氮气主要从空气中分离得到，一般采用深冷分离或膜分离等方法。
低碳化
研究开发低碳环保的合成氨工艺，降低碳排放和能源消耗，实现可持续发展。
资源循环利用
实现资源的循环利用，提高资源的利用率和经济效益，减少对环境的污染。
智能绿色工厂
应用智能化的信息技术和自动化技术，实现绿色工厂的智能化和自动化生产，提高生产效率和环保水平。
THANKS
感谢观看
合成氨工艺简介ppt
xx年xx月xx日
目录
• 合成氨工艺概述 • 合成氨工艺流程 • 合成氨工艺设备 • 合成氨工艺原料及产品 • 合成氨工艺的环境影响及安全措施 • 合成氨工艺的未来发展趋势及新技术的应用
01
合成氨工艺概述
定义与特点
定义
合成氨是指将氮气和氢气在一定条件下反应，生成氨气。
特点
合成氨是一种高能耗、高水耗、高投资的化工过程，是重要的基础化工原料生产过程。

《合成氨生产》PPT课件

精选PPT
15
精选PPT
11
（3）蓄热法
该法又称为间歇气化法。所用设备为煤气发生炉，内装固体燃料。往炉内先送入空气以提高燃料层温度，生成的气体（吹风气）大部分放空；然后送入水蒸汽进行气化反应，此时燃料层温度下降。如此间歇地往炉内送入空气和水蒸汽重复进行，所得水煤气配入部分吹风气即成半水煤气。该法是我国多数中小型合成氨厂采用的气化方法。
强调：温度升高，CO、H2的平衡含量增加， H2O（g）、CO2、CH4的平衡含量下降； 0.1MPa、900℃时，CO与H2的平衡含量相等，其它组分的平衡含量接近于0。
精选PPT
7
为什么提高反应温度能提高煤气中CO与H2 的含量、降低CO2和CH4的含量？
分析：综合前三个吸热可逆反应，有：
C ﹢ H2O（g） ≒ CO ﹢ H2 △H﹥0 吸热反应
（2）反应速率
气化剂粒度逐渐减小，不断生成气体产物。反应过程由五个步骤组成：扩散→表面吸附→表面反应→脱附→反扩散。
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气化速率取绝于气体扩散速率和化学反应速率。若气体扩散速率小于化学反应速率，此时为扩散控制，反之为反应动力学控制。
精选PPT
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（1）外热法
须采用高温热源（如原子能反应堆余热），以熔融盐、熔融铁作加热介质。由于固体导热性差，需优质耐火砖，故未推广。
（2）富氧空气氧化法
用富氧空气替代空气，可满足系统热量平衡及半水煤气成份的双重要求，实现连续制气。
在实际生产中，由于存在热损失，富氧空气中的O2含量控制在50％左右。
气化区：是气化反应的发生场所。以空气为气化剂时气化区的下部主要进行碳的燃烧反应，称为氧化层；上部主要进行碳与CO2的反应，称为还原层。以水蒸汽为气化剂时气化区进行碳与水蒸汽的反应，不再区分氧化层和还原层。

小合成氨厂生产原理及过程ppt课件

⑶.污染溶液
在脱除CO2的过程中，硫化氢被溶液吸收同时在再生过程中生成单质硫，在系统内积蓄，沉积在换热器中影响设备的换热效果；沉积在塔器内件中，影响塔器的吸收效率。因此严重的影响正常操作，使生成负荷下降。
⑷.污染环境
硫化氢是剧毒物质，人体吸收微量的硫化氢即发生头痛晕眩等症状，吸入过多可致猝死。放空气或设备、管道泄漏出来的气体中硫化氢均沉积在地面，对环境造成不同程度的污染。根据国家工业卫生标准，大气中硫化氢的含量不允许超过10㎎/m3。
煤气。一般而言，循环时间短，炉温波动小，气体质量和产量较
稳定。但是时间过短，会引起阀门频繁切换，易造成阀门损坏。小合成氨厂块煤气化根据煤质情况一般一个工作循环控制在2～2.5分钟。一个工作循环中的各阶段时间分配也随燃料的性质和工艺操作来制定。而煤气炉的制气过程控制是由微机控制系统来集中控制的。
小合成氨厂生产的基本条件和技术
1.原料气的制造
制造合成氨的基本原料是氢和氮，氮来自空气，而自然界没有元素态的氮可以直接获取，绝大部分氢均存在于各种燃料之中，也就是存在碳氢化合物之中。对于有些固体燃料而言，含氢很少或基本不含氢，例如焦炭，但也可以借助与水蒸气的化学反应而转化得到氢。因此可以说，只要有燃料就能获得氢气。
脱硫后的富液由塔底出来，进入富液槽，然后由富液泵加压送到喷射再生槽的喷射器，在喷射器内自吸空气并在喉管及扩散管内进行反应，然后液气一起进入再生槽，由底部经筛板上翻，进行PDS溶液的氧化再生和硫泡沫的浮选，再生后的贫液流入贫液槽，再由脱硫泵送入脱硫塔循环使用。
再生槽浮选出来的流泡沫自动溢流到硫磺泡沫槽，在硫回收岗位进行溶硫反应，提炼出固体硫磺，溶液回收回系统。
⑴.酸性气体的脱除

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合
成氨
任务二原料气的制备
一、固体燃料气化法
几个概念：气化剂煤气空气煤气水煤气混合煤气半水煤气
合
成
任务二原料气的制备
氨
1. 固定床间歇气化法
工作循环五个阶段：
①吹风阶段 ②蒸汽一次上吹 ③蒸汽下吹 ④蒸汽二次上吹 ⑤空气吹净
固定床间歇式气化煤气制取工艺对煤种要求苛刻，仅适用优质无烟煤和冶金焦，而且产气量低、总能耗高；间歇法是目前我国中、小型合成氨厂广泛采用的气化方法
➢ 烃类主要是天然气、石脑油和重油。重油一般采用部分氧化法，天然气和石脑油一般采用蒸汽转化法。石脑油的蒸汽转化原理与天然气蒸汽转化原理相近。
合
成
任务二原料气的制备
氨1、烃类蒸气转化法的化学反应
天然气的主要成分为CH4，以天然气为原料的蒸汽转化反应为：（1）一段转化反应
C H 4 + H 2 O ( g ) C O + 3 H 2 Δr H m =206 kJ/mol
合
成
任务二原料气的制备
氨 2.气流床连续气化法
被誉称为“第三代煤气化炉”的德士古造气技术，是当代国际上最富有竞争力的气流床连续气化法的一种。
德士古煤气化法原料煤种广泛，可利用劣质煤，只要灰熔点较低即可，碳转化率为98.5%~99.5%，且炉内耐火材料可以连续使用2年。该法气化强度高，可直接获得低含量烃（甲烷含量<0.1％）的原料气，无需加入蒸汽，不足之处是由于入炉水分大，氧耗较高。因此比较适合有廉价低灰熔点煤种的地区。
•
CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
• 但要完成这一工业过程，必须对可能发生
的主要反应及副反应进行详细研究。主要
的副反应有
•
CH4(g) = C (s) + 2H2(g)
•
2CO(g) = CO2(g) + C(s)
• CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g)
C O + H 2 O C O 2 + H 2 Δr H m =-41.2 kJ/mol
（2）二段转化反应
催化剂床层顶部空间燃烧反应：
2 H 2 + O 2 2 H 2 O Δr Hm = 484 kJ/mol
C O + O 2 C O 2 Δr H m = 566 kJ/mol
催化剂床层中进行甲烷转化和变换反应。
造气
除尘
脱CO2 压缩
脱硫
脱除少量 CO和CO2
CO变换合成
• 图1.1 合成氨的基本过程氨
任务二原料气的制取 Production of synthetic gases
• 合成氨的生产需要高纯氢气和氮气。
气态烃类转化
物理法转化空气
氮气的主要来源氢气的主要来源
固体燃料气化重质烃类转化
化学法转化空气
• (2) 净化将原料气中的杂质：CO、CO2、S等脱除到ppm级。
• (3)压缩和合成合成氨需要高温、高压，净化后的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、 450°Ｃ左右，在催化剂的作用下才能顺利地在合成塔内反应生成氨。
• (4)氨的分离
• 其主要过程如图1.1和图1.2。
空气、煤(或天然气)、蒸汽
能够分析如何选择工艺条件
能力目标
能够进行开停车操作
能够画出合成氨生产的工艺流程图
任务一概述 Introduction
• 空气中含有大量的游离氮，但是只有极少数农作物才能直接吸收空气中的氮。大多数作物只能吸收化合态氮来供给生长所需主要养分。固氮是化学化工研究中既古老又前沿的课题。
• 目前已投入工业生产的主要固氮方法： • 1. 电弧法 2. 氰氨法 3. 合成氨法 • 目前最重要最经济的方法是合成氨法。首例合成
化工生产操作与控制
应用化工技术专业
项目一合成氨 Synthesis of Ammonia
• 任务一概述
• 任务二原料气的制取 • 任务三原料气的净化 • 任务四氨的合成
了解国内外合成氨生产现状及主
要生产方法
知识目标
掌握合成氨生产的原理
熟悉合成氨的生产步骤及相关知识
根据化学反应规律，能够判断原料的优劣
• 扩散作用对甲烷蒸汽转化反应的影响
• 反应主要取决于在催化剂内表面的反应，所以该反应控制步骤为内表面控制。因此减小粒度增加内表面积有利于扩散过程和提高反应速率。
• 合成氨发展的三个典型特点：
• 1. 生产规模大型化。 1000~1500T/日
• 2. 能量的合理利用。用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力，基本不用电能。
• 3. 高度自动化。自动操作、自动控制的典型现代化工厂。
• 目前的主要生产过程：
• (1) 制气用煤或原油、天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。
C H 4 + H 2 O ( g ) C O + 3 H 2 Δr Hm =206 kJ/mol
C O + H 2 O C O 2 + H 2 Δr Hm =-41.2 kJ/mol
• 在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应：
•
CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)
动力学分析
• 烃类蒸汽转化反应是吸热的可逆反应，高温对反应速率和反应平衡都有利，但即使在1000时，反应速率仍然很低，因此，需用催化剂来加快反应速率，由于烃类蒸汽转化过程是在高温下进行的，且存在析碳问题，这样就要求催化剂除具有高活性、高强度外，还要具有较好的热稳定性和抗析碳能力，镍催化剂是目前工业上最常用的催化剂。
合
成
任务二原料气的制备
氨二、烃类蒸气转化法
➢ 烃类蒸气转化系将烃类与蒸汽的混合物流经管式
炉管内催化剂床层，管外加燃料供热，使管内大
部分烃类转化为H2、CO和CO2。然后将此高温（850~860℃）气体送入二段炉。此处送入合成
氨原料气所需的加N2空气，以便转化气氧化并升温至1000℃左右，使CH4的残余含量降至约0.3%，从而制得合格的原料气。
氨厂是1912年在德国建立的日产30砘合成氨的工厂。目前先进合成氨厂的规模已达到 1000~1500T/日。
• 合成氨首先为农业生产提供了充足的肥料，使农业生产产量大大提高，为人类社会发展和人口增长作出了巨大贡献。
• 氨除了主要用作化学肥料的原料外，还是生产染料、炸药、医药、有机合成、塑料、合成纤维、石油化工等的重要原料。