合成氨原料气的脱硫

合成氨工艺及反应原理简介合成氨工艺采用烃类蒸汽转化法。

天然气经加压至4.05MPa，经预热升温在脱硫工序脱硫后，与水蒸汽混合，进入一段转化炉进行转化制H2，随后进入二段转化炉，在此引入空气，转化气在炉内燃烧放出热量，供进一步转化，同时获得N2。

工艺气经余热回收后，进入变换系统，将CO变为CO2，随后经脱碳、甲烷化反应除去CO和CO2，分离出的CO2送往尿素工艺。

工艺气进入分子筛系统除去少量水份，为合成氨提供纯净的氢氮混合气。

氢氮混合气经压缩至14MPa，送入合成塔进行合成氨的循环反应，少量惰性气体经过普里森系统分离进行回收利用。

产品氨送往尿素工艺和氨罐保存。

合成氨工艺的5个过程：1、天然气脱硫：R-SH+H2＝RH+H2S H2S+ZnO＝H2O(汽)+ZnS2、转化CH4+H20(汽)＝CO+3H2 CH4+2H2O(汽)＝CO2+4H2 （H2+ 1/2 O2＝H2O）3、变换：CO+H2O(汽)＝CO2+H24、脱碳：1）K2CO3＋CO2＋H2O⇔2KHCO32KHCO3⇔K2CO3＋CO2＋H2O2）甲烷化：CO+3H2＝CH4+H2O CO2+4H2＝CH4+2H2O5、N2＋3H2＝2NH31 脱硫系统工艺流程及原理1.1流程天然气进入界区后分为两路：一路作原料气，另一路作燃料气。

原料天然气进入原料气压缩机吸入罐116-F，除去携带的液体，经过原料气压缩机102-J被压缩到4.05MPa(G)，经过原料气预热盘管预热到399℃，接着原料气与来自合成气压缩机103-J一段的富氢气混合。

经过Co-Mo加氢器101-D把有机硫转换成H2S，将3 ml/m3的有机硫转化为无机硫，原料气中总硫为30～90ml/m3左右，经氧化锌脱硫槽脱硫至总硫小于0.5mg/m3。

随后进入氧化锌脱硫槽，天然气中的硫化物被ZnO所吸附，制得合格原料气。

ZnO脱硫槽共二个，可以串联或并联操作，一般串联操作。

阀门及管线的配置可以使任何一个脱硫槽停止使用而另一个继续运转。

合成氨的冷冻流程包括以下几个步骤：
1. 原料气压缩和脱硫：原料天然气进入压缩机，经四段压缩至51×105Pa，温度加热至390℃，进入钴-钼加氢反应器中反应，将有机硫转化为无机硫，然后入氧化锌脱硫槽将硫脱除，控制硫含量小于0.1ppm。

2. 转化：经脱硫后的原料气在镍催化剂作用下进行一段、二段蒸汽转化，生成氢气和氮气。

3. 氨冷凝和分离：氨冷器（E5116）中冷却，并与来自冷交换器（E5115）的液氨混合，然后进入氨分离器（D5131）。

氨分离器（D5131）分离出的气体进入冷交换器（E5115）的壳程回收冷量。

由冷交换器出来的循环气返回合成气压缩机三段，与新鲜合成气混合并进一步压缩后，再次循环进入氨合成塔。

由氨分离器（D5131）分离出的高压液氨，经减压阀排放到氨闪蒸槽（D5132）。

氨闪蒸槽（D5132）的压力约为2.60 MPa(g)。

以上是合成氨冷冻流程的基本步骤，具体操作可能因实际情况而有所不同，请根据实际需求和条件进行调整。

合成氨气体脱硫技术的进展摘要全面回顾了国内、外湿式氧化法和干法脱硫技术的发展及技术进展,分析了各种技术的优势及存在的问题。

关键词气体净化脱硫进展在合成氨生产过程中,无论采用何种原料路线(煤、油、天然气)、何种工艺技术,其粗合成气中都含有大量的CO2,以煤为原料的合成气中还含有多种硫化物。

CO2和硫化物对氨合成催化剂有很强的毒性,因此在合成气进入氨合成塔之前,需将CO2和硫化物脱除,称为脱硫、脱碳工艺。

几十年来,脱硫、脱碳工艺不断发展、进步,新工艺的开发和老工艺的改进大量涌现,本文不可能一一论述,只将典型的、常用的工艺及其进展加以汇总,供选择工艺时参考。

1 脱硫技术的发展现状原料气脱除硫化物技术分为干法和湿法两大类,湿法脱硫又分为湿式氧化法和胺法。

湿式氧化法是溶液吸收H2S后直接转化为单质硫,单质硫分离后溶液循环使用;胺法是将吸收的H2S在再生系统释放,然后将H2S送至克劳斯装置再转化为单质硫,溶液则循环使用。

湿法脱硫多用于合成氨原料气中大量硫化物的脱除,干法脱硫则多用作精脱且对无机硫和有机硫都有较高的净化度。

1. 1 湿式氧化法脱硫技术的进展湿式氧化法脱硫是将硫化氢在液相中氧化成元素硫并予以分离,其特点为[1]:可将H2S直接转化为单质硫;脱硫效率高,净化后的气体残硫量低;既可在常压下操作,又可在加压下操作;脱硫剂可以再生循环使用,运行成本低。

(1)蒽醌二磺酸钠法(ADA法)蒽醌二磺酸钠法称为Stretford法或ADA法,近年来的技术进步主要体现在脱硫气体的预处理、硫回收、废液处理等方面。

该法以钒作为脱硫的基本催化剂,并采用蒽醌2, 7 -二磺酸钠(ADA)作为还原态钒的再生载氧体,吸收液由碳酸盐作介质。

ADA法的不足之处主要有:①悬浮的硫颗粒回收困难,易造成过滤器堵塞;②副产物使化学药品耗量增大;③脱有机硫和HCN的效率较低;④有害废液处理困难,可能造成二次污染;⑤细菌易积累;⑥腐蚀严重。

为克服该工艺存在的问题,又相继开发了Sulfolyn法和Unisulf法。

吉林化工学院课程设计题目年产20万吨合成氨脱硫工段工艺设计教学院化工与材料工程学院专业班级化工0904学生姓名鞠洪清学生学号 09110437指导教师刘艳杰2012年12月27日前言本设计是年产20万吨合成氨脱硫工段的工艺设计。

对合成氨和脱硫工艺的发展概况进行了概述。

着重详细介绍了脱硫工段的工艺流程、工艺条件、生产流程、技术指标等内容。

就脱硫车间的工艺生产流程，各脱硫方法对比, 栲胶脱硫, 三废治理及利用, 反应条件对反应的影响, 物料流程, 影响的因素, 着重介绍化工设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验。

设计总的指导思想是, 理论联系实际、简明易懂、经济实用。

目录前言 (1)摘要 (4)1．总论 (5)1.1.1栲胶法脱硫的发展 (6)1.1.2栲胶脱硫剂介绍 (6)1.1.3栲胶脱硫的反应机理 (7)1.1.4栲胶溶液的预处理 (7)1.1.5生产中副产品硫磺的回收工艺 (8)1.1.5.1劳斯法硫磺回收工艺 (8)1.1.5.2劳斯法硫磺回收工艺原理 (9)1.1.6生产中副产品硫磺的应用 (11)1.1.6.1硫磺的基本应用 (11)1.1.6.2硫磺的几种专门应用 (11)1.2文献综述 (14)1.2.1前言 (14)1.2.2脱硫法介绍 (15)2. 流程方案的确定 (16)2.1各脱硫方法对比 (16)2.2栲胶脱硫法的理论依据 (18)2.3工艺流程方框图 (19)3. 生产流程的简述 (20)3.1简述物料流程 (20)3.1.1气体流程 (20)3.1.2溶液流程 (20)3.1.3硫磺回收流程 (20)3.2工艺的化学过程 (22)3.3反应条件对反应的影响 (23)3.3.1影响栲胶溶液吸收的因素 (23)3.3.2影响溶液再生的因素 (25)3.4工艺条件的确定 (26)3.4.1溶液的组成 (26)3.4.2喷淋密度和液气比的控制 (26)3.4.3温度 (27)3.4.4再生空气量 (27)4. 物料衡算和热量衡算 (27)4.1物料衡算 (27)4.2热量衡算 (30)5. 车间布置说明 (34)6. 三废治理 (35)6.1废水的处理............................................................................. 错误！未定义书签。

工业制氨气的方法
工业合成氨生产工艺基本过程如下：
1.造气
合成氨原料气中的氮气一般来自空气，氢气则需要制备。

制氢的原料有天然气、石脑油、重质油、煤等。

2.脱硫
制氢的原料中，一般含有少量的硫化氢或硫化物，它们会进入原料气中，这些含硫物质，极易使后续阶段使用的催化剂中毒，必须首先将其除去，这个过程称为脱硫。

脱硫主要有物理吸收（用甲醇、聚乙二醇二甲醚作吸收剂）和化学吸收两种，后者常用的有氨水催化法和改良蒽醌二磺酸法等。

3.变换
经脱硫后的原料气中，除氢气外，还含有一定量的一氧化碳。

为提高氢气产量，利用水蒸气和一氧化碳反应，使之转化成氢气，该过程称为变换。

4.精炼
经过上述几个过程得到的氮、氢原料气中还含有少量的一氧化碳和二氧化碳，而合成反应使用的催化剂要求碳的氧化物总量不能大于10ppm，必须进一步脱去;少量水分对催化剂的活性等也有影响，同样要除去。

除去这些微量有害物质的过程，称为精炼。

合成
经过上述处理并经过多级压缩后达到指定高压（一般为32MPa）的氮、氢混合气，送到合成塔中在一定温度（～500℃）范围内，经催化剂（Fe2O3为主体）作用，进行合成反应。

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。

合成氨的脱硫过程的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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合成氨的工艺流程氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。

除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。

合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。

于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。

这是目前工业普遍采用的直接合成法。

反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式如下:N2+3H2=2NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:"高温，高压",下为:"催化剂")合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

合成氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

别名:氨气。

分子式NH3英文名:synthetic ammonia。

世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。

合成氨装置模型图: 1.工业生产上合成氨装置图2、合成氨工艺流程叙述:(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。

对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

? 一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。

合成氨原料气净化脱硫工段合成氨原料气中的硫是以不同形式的硫化物存在的，其中大部分是以硫化氢形式存在的无机硫化物，还有少量的有机硫化物。

具体来说作为原料气的半水煤气中都含有一定数量的硫化氢和有机硫化物(主要有羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等)，能导致甲醇、合成氨生产中催化剂中毒，增加液态溶剂的黏度，腐蚀、堵塞设备和管道,影响产品质量。

硫化物对合成氨的生产是十分有害的，燃烧物和工业装置排放的气体进入大气，造成环境污染，危害人体健康。

硫也是工业生产的一种重要原料。

因此为了保持人们优良的生存环境和提高企业最终产品质量，对半水煤气进行脱硫回收是非常必要的。

合成氨原料气(半水煤气)的净化就是清除原料气中对合成氨无用或有害的物质的过程，原料气的净化大致可以分为“热法净化”和“冷法净化”两种类型，原料气的净化有脱硫，脱碳，铜洗和甲烷化除杂质等，在此进行的气体净化主要是半水煤气的脱硫的净化。

煤气的脱硫方法从总体上来分有两种：热煤气脱硫和冷煤气脱硫。

在我国，热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段，还有待于进一步完善，而冷煤气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也很多。

冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。

煤气干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。

干法脱硫既可以脱除无机硫，又可以脱除有机硫，而且能脱至极精细的程度，但脱硫剂再生较困难，需周期性生产，设备庞大，不宜用于含硫较高的煤气，一般与湿法脱硫相配合，作为第二级脱硫使用。

湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气，脱硫剂是便于输送的液体物料，可以再生，且可以回收有价值的元素硫，从而构成一个连续脱硫循环系统。

现在工艺上应用较多的湿法脱硫有氨水催化法、改良蒽醌二磺酸法（A.D.A法）及有机胺法。

合成氨生产是一个复杂的过程，包括三个主要阶段：原料气制备、净化、氨的合成。

以下是每个阶段的详细描述：一、原料气制备合成氨生产的第一步是制备原料气，即氮气和氢气的混合气体。

这个过程通常使用天然气或煤作为原料。

天然气蒸汽转化法：天然气的主要成分是甲烷，通过蒸汽转化反应，甲烷与水蒸气在催化剂的作用下反应生成一氧化碳和氢气。

然后，一氧化碳通过变换反应转化为二氧化碳，氢气则被回收利用。

煤为原料：以煤为原料时，首先通过气化炉将煤转化为煤气，煤气中含有大量的氢气和一氧化碳。

然后，一氧化碳通过变换反应转化为二氧化碳，氢气则被回收利用。

二、净化在合成氨生产中，原料气需要经过净化处理，以除去其中的杂质。

脱硫：硫化物是原料气中的主要杂质之一，必须将其除去。

通常使用催化剂或化学吸收剂将硫化物转化为硫化氢，然后通过酸碱洗涤法将其除去。

脱碳：一氧化碳是原料气中的另一种杂质，它会对氨的合成反应产生不利影响。

通过使用催化剂或化学吸收剂将一氧化碳转化为二氧化碳，然后通过碱洗法将其除去。

氢气提纯：经过脱硫和脱碳处理后，原料气中的氢气纯度仍然不够高。

因此，需要进行氢气提纯，通常使用变压吸附或低温分离等方法将氢气纯度提高到99%以上。

三、氨的合成经过净化的原料气进入氨的合成阶段。

合成反应：在高温高压下，氮气和氢气在催化剂的作用下反应生成氨气和水蒸气。

这个反应是放热反应，需要控制温度和压力以确保反应的顺利进行。

气体分离：合成反应完成后，气体混合物需要进行分离。

通常使用冷凝法将水蒸气冷凝成液体水，然后通过蒸馏法将氨气从气体中分离出来。

氨的精制：经过气体分离后得到的氨气可能含有其他杂质，如硫化氢、二氧化碳等。

因此，需要进行氨的精制，通常使用化学吸收法或物理吸附法将杂质除去，以提高氨的纯度。

产品储存和运输：经过精制后的氨可以储存在专门的储罐中，也可以通过管道输送到下游用户。

在储存和运输过程中，需要注意安全措施，防止泄漏和事故发生。

总之，合成氨生产是一个复杂的过程，包括原料气制备、净化和氨的合成三个主要阶段。

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。

第七章脱硫工段第一节工艺流程及主要设备一、本工段任务从造气工段来的半水煤气中，除氢和氮外，还含有27％左右的CO,8％左右的C02,以及少量的硫化物和氧等。

硫化物（主在是仏5，约占半水煤气中硫总量的90％左右，其次还有CS2,COS和RSH等）含量约为1.0〜4.Og/Nm3。

这些硫化物对合成氨生产是有害的。

它会腐蚀设备、管道；会引起变换、合成、甲醇等工段触媒中毒、降低活性或失去活性；会破坏铜液成份。

H2S与铜液中的Cu2+和CU+作用生成CuS和Cu2S 沉淀，堵塞设备管道与阀门，使精炼操作条件恶化。

生产过程中，h2s从溶液中解吸出来，或从设备管道中泄漏出来，会污染环境，影响人体健康。

本工段的主要任务，就是用脱硫液将半水煤气中的硫化物脱除至0.07g/Nr^以下，使半水煤气得到净化，以满足后工段生产工艺的要求。

吸收硫化氢的脱硫液经再生后循环使用，再生析出的硫回收成硫磺。

本工段要根据全厂生产情况,调节罗茨风机气垴。

脱硫的方法很多，根据脱硫剂的形态可分为湿法和干法两大类。

干法以固体为吸收剂，如活性碳法、分子筛法等。

湿法以液体为吸收剂，如氨水液相催化法、氨水中和法、ADA法，近年来还发展了拷胶法、PDS法等。

B前，小氮肥厂脱硫采用较多的是氨水液相催化法。

现以本法为例，简述脱硫过程。

二、工艺流程简述氨水液相催化法脱硫是用脱硫液（贫液）吸收半水煤气中的硫化氢。

吸收硫化氢后的脱硫液（富液），在对苯二酚载氧体的催化作用下，经氧化再生后循环使用。

再生析出的硫泡沫经分离，熔融精制成硫锭。

主要反应方程式如下：NH4OH+H2S==MH4HS+H2O（脱硫反应）2NH4OH+CO2==(NH4)2CO3+H2O2NH4HS+Oz==2NH4OH+2S| （再生反应）2NH4HS+202=（NH4）2S203+H20来自造气工段的半水煤气，经除尘器除去所含的部份粉尘，煤焦油等杂质后，由罗茨鼓风机增压送入气体冷却器冷却，然后在喷旋脱硫塔的喷射器中与贫液并流接触而下，从喷旋塔底部进入，在旋流板中气液转为逆流接触，半水煤气中的硫化氢被贫液吸收。