合成氨原料气详解

1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2：将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。

H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。

用煤和水制H2的主要反应为：(3)制得的H2、N2需净化、除杂质，再用压缩机制高压。

(4)氨的合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。

(5)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔，使之充分利用。

2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点：合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应：(2)合成氨生产的要求：合成氨工业要求：○1反应要有较大的反应速率；○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。

(3)合成氨条件选择的依据:运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。

反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中NH3的产量压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等的要求高，因此，工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中NH3的含量，因此合成氨时温度要适宜，工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时，催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动，但能缩短反应达到平衡的时间，工业上一般选用铁触媒作催化剂，使反应在尽可能低的温度下进行。

○1温度：500℃左右○2压强：20MPa—50MPa ○3催化剂：铁触媒除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气，以有利合成氨反应。

(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度)，然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。

合成氨原料气的生产一．煤气化（1）气化原理煤在煤气发生炉中由于受热分解放出低分子量的碳氢化合物，而煤本身逐渐焦化，此时可将煤近似看作碳。

①反应速率以空气为气化剂C+O2→CO2 △H=-393.770kJ/molC+1/2O2→CO △H=-110.595kJ/molC+CO2→2CO △H=172.284kJ/molCO+1/2O2→CO2 △H=-283.183kJ/mol在同时存在多个反应的平衡系统，系统的独立反应数应等于系统中的物质数减去构成这些物质的元素数。

以水蒸气为气化剂C+H2O→CO+H2 △H=131.39kJ/molC+2H2O→CO2+2H2△H=90.20kJ/molCO+H2O→CO2+H2△H=-41.19kJ/molC+2H2→CH4△H=-74.90kJ/mol②反应速率气化剂和碳在煤气发生炉中的反应属于气固相非催化剂反应。

随着反应的进行，碳的粒度逐渐减小，不断生成气体产物。

反过程一般由气化剂的外扩散、吸附、与碳的化学反应及产物的吸附，外扩散等组成。

反应步骤分为：A. C+O2→CO2 的反应速率研究表明，当温度在775O C以下时，其反应速率大致表示为：R=ky o2式中 r-碳与氧生成二氧化碳的反应速率k-反应速率常数y o2- 氧气的速率B.C+CO2→2CO的反应速率此反应的反应速率比碳的燃烧反应慢得多，的一级反应。

在2000O C以下属于化学反应控制，反应速率大致是CO2C.CO+H2O→CO2+H2的反应速率碳与水蒸气之间的反应，在400-1000O C的温度范围内，速度仍较慢，因此为动力学控制，在此范围内，提高温度是提高反应速率的有效措施。

二．制取半水煤气的工业方法由以上可知，空气与水蒸气同时进行气化反应时，如不提供外部热源，则气+CO)的含量大大低于合成氨原料气的要求。

为解决气体成分与热量化产物中(H2平衡这一矛循，可采用下列方法：(1)外热法如利用原子能反应堆余热或其他廉价高温热源，用熔融盐、熔融铁等介质为热载体直接加热反应系统，或预热气化剂，以提供气化过程所需的热能。

工艺流程 1.合成氨的工艺流程(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。

①一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%。

合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。

变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。

第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO 含量降至0.3%左右。

因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

②脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。

工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。

粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。

CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。

因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。

一般采用溶液吸收法脱除CO2。

根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。

一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。

年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选合成氨生产工艺流程简介合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。

原料气的合成固体燃料生产原料气：焦炭、煤-液体燃料生产原料气：石脑油、重油1■-气体燃料生产原料气：天然气原料气的净化I脱硫1 CO变换I脱碳合成气的压缩氨的合成工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下：1）以焦炭（无烟煤）为原料的流程50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。

以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。

我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程：碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除 C02得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作为产品。

所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。

三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代传统的铜氨液洗涤工艺。

2）以天然气为原料的流程天然气先要经过钻钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到 O.lppm以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。

3）以重油为原料的流程以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。

从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。

二、合成氨原料气的制备方法简述天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。

除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用 C n H m来表示。

它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO 为主要组分的粗原料气，这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。

按原料不同分为如下几种制备方法：以煤为原料的合成氨工艺各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。

工业合成氨知识点总结一、引言合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于化肥、塑料、药品和其他化工产品的生产中。

而工业合成氨主要是通过哈伯-玻斯曼过程进行生产。

在这个过程中，氮气和氢气以高压、高温和催化剂的作用下，发生反应，生成氨气。

因此，工业合成氨的生产涉及了高压、高温、催化剂和气体分离等方面的工艺技术。

二、合成氨的反应原理工业合成氨的反应过程是氮气和氢气在催化剂的作用下，发生氧化还原反应，生成氨气。

这是一个放热反应，反应方程式为：N₂ + 3H₂ → 2NH₃ + 92.6kJ/mol从反应方程式可以看出，该反应需要大量的氢气，而氮气对反应也起到了催化作用。

在实际生产过程中，合成氨的反应条件一般为300-500°C的温度和100-250atm的压力，同时需要使用铁、钨或镍等金属为催化剂。

三、工业合成氨的生产工艺工业合成氨的生产工艺主要包括氢气制备、氮气制备、合成氨反应和氨气的提取等步骤。

1. 氢气制备氢气是工业合成氨的主要原料之一，通常是通过天然气重整法或电解水法进行制备。

a. 天然气重整法天然气经催化剂重整反应制得合成气，合成气中含有一定比例的氢气。

然后通过甲醇水煤气变换反应得到富含氢气的气体。

b. 电解水法将水分解为氧气和氢气的方法，使用电解槽进行电解水反应，得到纯度高的氢气。

2. 氮气制备氮气是工业合成氨的另一主要原料，一般是从空气中分离得到。

a. 常用的氮气制备方法包括分子筛吸附法、柱塔分离法等。

b. 分子筛吸附法：将空气经过分子筛吸附塔，通过吸附分离得到富含氮气的气体。

c. 柱塔分离法：通过茧状分离塔或塔内吸附塔将空气中的氮气和氧气分离出来。

3. 合成氨反应使用氢气和氮气作为原料，在高压、高温和催化剂（通常是Fe3O4、K₂O、CaO、Al₂O₃或者Ni）的作用下进行反应，得到氨气。

合成氨反应通常分为两个主要阶段：合成氨反应和氨气的提取。

在合成氨反应过程中，氮气和氢气以1:3的比例进入反应器，在压力为100-250bar、温度为300-500°C下进行化学反应。

合成氨原料气合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化肥生产和工业领域。

合成氨的原料气是合成氨过程中至关重要的一环，直接影响合成氨的产量和质量。

本文将围绕合成氨原料气展开讨论，探讨其来源、成分和影响因素。

合成氨原料气的主要成分是氮气和氢气。

氮气主要来自空气，而氢气则通常采用天然气蒸汽重整或煤气化等方法生产。

氮气和氢气按一定比例混合后，经过催化剂的作用，反应生成合成氨。

因此，保证原料气中氮气和氢气的纯度和比例是合成氨生产的关键。

合成氨原料气的品质也受到其他杂质的影响。

例如，原料气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等杂质会影响催化剂的活性，降低合成氨的产率。

因此，在生产过程中需要通过各种方法去除这些杂质，确保原料气的纯净度。

原料气的温度和压力也会影响合成氨的产率和质量。

在反应中，适当的温度和压力能够提高反应速率，增加产量，但过高或过低的温度和压力会导致反应失控或产物质量下降。

因此，控制原料气的温度和压力是合成氨生产中需要重点关注的问题。

合成氨原料气的来源也值得关注。

传统的合成氨生产通常采用化石燃料为原料生产氢气，但这种生产方式会产生大量二氧化碳等温室气体，对环境造成严重影响。

因此，近年来越来越多的合成氨生产商开始使用清洁能源，如风能、太阳能等替代传统原料气，以减少对环境的影响。

合成氨原料气是合成氨生产中至关重要的一环，其成分、纯度、温度、压力和来源都会直接影响合成氨的产量和质量。

生产商需要密切关注原料气的质量和来源，采取有效措施确保原料气的纯净度和稳定性，以提高合成氨的生产效率和产品质量，同时减少对环境的影响。

希望通过本文的讨论，读者能更加深入了解合成氨原料气的重要性和影响因素，为相关领域的研究和生产提供参考。

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。

合成氨原料气一、合成氨原料气合成氨是以氮气为原料、通过氧化还原反应转化而来的一种气体，它是精细化工及冶金工业的重要原料。

合成氨是广泛应用于热轧钢、电镀、薄膜锡、磷化、电子材料等技术和产品，是种新型环保型化工原料，比传统原料更加安全、有效。

1、氮气原料氮气（N2）是天然空气中最常见的化学元素，其含量超过78%，是合成氨催化氧化还原反应的重要原料。

因此，合成氨的原料氮气必须满足一定的质量要求，如氧碳比、氮气纯度、水分含量等。

2、还原剂原料还原剂是指用来把氮气氧化成氨的一种物质，能将氮气催化还原变成氨的有很多，但最常见的是甲烷（CH4）、煤烟气（CO2H2）、汽油烃（C3H8）等，这些都是能够把氮气催化还原成氨的原料。

3、催化剂原料催化剂是指可以促进和加速氧化还原反应的物质，一些金属物质如铁、锆、钴、钼、铬、锰等常被用作催化剂，同时也可以使用一些有机或无机复合物作为催化剂，如有机氯化物、硫酸盐类、氢氧离子液体等。

二、合成氨的工艺流程合成氨的工艺流程主要包括：消化炉氧化、气体再生、催化反应等几个步骤，主要包括以下步骤：1、消化炉氧化将氮气和还原剂（甲烷）以一定的比例投入熔化锅中，加入钼催化剂，经蒸汽重力进料后升温到大于930℃，在熔化锅中氧化还原同时发生，其中氮气被氧化成NO和NO2，甲烷被还原成NH3，最终形成氨气。

2、气体再生将氨气通过重力冷凝器冷凝成液态氨水，将氨水再经由干燥机蒸发，形成蒸气，再转入冷凝器，经过再凝和稳定过程，生成控制室外温度的氨气。

3、催化反应将经过再生后的氨气和还原剂通过加热重力进料进入合成炉内，加入钼催化剂，经过800℃以上的温度，氮气和甲烷在合成炉内发生反应，形成氨气，最后再由加热重力进料进行冷却，形成可用于生产的氨气。