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。