化工工艺学第1章合成氨全解

十分钟了解合成氨的生产过程，全面又详细，不得不看！
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。

现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。

合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务，第一次世界大战结束后，转向为农业、工业服务。

随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。

今天为大家介绍合成氨工艺，主要内容包括以下几个方面：合成氨概述、原料气的制取、脱硫、变换、脱碳、精制、氨的合成。

化工工艺学合成氨知识点总结一、合成氨的定义和应用合成氨是一种无色气体，化学式为NH3，具有强烈的刺激性气味。

合成氨广泛应用于农业、化工和医药等领域。

在农业中，合成氨作为氮肥的主要成分，用于提高作物产量；在化工中，合成氨用于制备尿素、硝酸等化工产品；在医药中，合成氨用于制备药物原料和医疗设备。

二、合成氨的制备方法1. 海勃基法：通过合成氢气和氮气的混合气体，经过高温高压的反应，生成合成氨。

该方法具有反应效率高、产品纯度高的优点，但设备复杂、生产成本较高。

2. 卡斯纳赫法：通过在催化剂的作用下，使氮气和氢气发生反应生成合成氨。

该方法具有反应速度快、催化剂使用量少的特点，但合成氨的纯度较低。

3. 氨合成过程：氨合成是一种重要的合成氨方法，其主要步骤包括氮气和氢气的吸附、氢气的解离、氮气和氢气的氧化反应、氮气和氢气的反应等。

三、合成氨工艺流程1. 氢气制备：通过甲烷重整反应或气化反应，将天然气或煤制气产生的合成气转化为氢气。

2. 氮气制备：通过空分设备或压缩空气制氮设备，将空气中的氮气分离出来。

3. 氢气和氮气的混合：将制备好的氢气和氮气按照一定的比例混合。

4. 反应器反应：将混合气体送入反应器中，在催化剂的作用下进行氨合成反应。

5. 分离和纯化：将反应产生的氨气通过冷凝和吸附等分离技术，去除杂质，提高氨的纯度。

6. 储存和运输：将纯净的合成氨储存于气体储罐中，通过管道或压缩瓶等方式进行运输。

四、合成氨工艺的优化和改进1. 催化剂的研发与改进：不断研发新型催化剂，提高反应速率和选择性，降低能耗和催化剂使用量。

2. 反应条件的优化：通过调节反应温度、压力和气体比例等参数，优化反应条件，提高合成氨的产率和纯度。

3. 能源利用的改进：采用新型的能源供应方式，如使用太阳能、风能等可再生能源，减少对传统能源的依赖。

4. 废气处理的改进：对于合成氨生产中产生的废气进行处理，减少对环境的污染。

5. 生产工艺的改进：通过改进工艺流程和设备结构，提高生产效率，降低生产成本。

化工工艺学教案（无机部分）学院、系：化学与制药工程学院任课教师：赵风云授课专业：化学工程与工艺课程学分：课程总学时： 64 课程周学时： 42008年 9月 2日河北科技大学教案用纸河北科技大学教案用纸第一章绪论一、氨的发现与制取氨是在1754年由普里斯特利(Priestey)发现的。

但直到本世纪初哈伯(Haber)等人才研究成功了合成氨法，1913年在德国奥保(OPPau)建成世界上第一座合成氨厂。

1909年．哈伯用俄催化剂，在17.5-20.0MPa和500-600温度下获得6％的氨，即使在高温高压条件下，氢氮混合气每次通过反应器也只有小部分转化为氨，为了提高原料利用率，哈伯提出氨生产工艺为(1)采用循环方法；(2)采用成品液氨蒸发实现离开反应器气体中氨的冷凝分离，(3)用离开反应器的热气体预热进入反应器的气体，以达到反应温度。

在机械工程师伯希(Bosch)的协助下，1910年建成了80g。

h-1的合成氨试验装置。

1911年，米塔希〔M心asch）研究成功了以铁为活性组分的氨合成催化剂，这种催化剂比饿催化剂价廉、易得、活性高且耐用，至今，铁催化剂仍在工业生产中广泛应用。

1912年，在德国奥堡巴登苯胺纯碱公司建成一套日产30t的合成氨装置。

1917年，另一座日产90t的合成氨装置也在德国洛伊纳建成投产。

合成氨方法的研究成功，不仅为获取化合态氮开辟了广阔的道路，而且也促进了许多科技领域(例如高压技术、低温技术、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理利用等)的发展。

二、合成氨的原料空气：氮气的来源水：氢气的来源。

燃料：天然气、煤、焦炭、石油炼厂气、焦炉气、石脑油等是氢气来源的原料。

三、合成氨的主要生产过程和生产工艺分类合成氨的生产过程包括三个主要步骤。

第一步是原料气的制备。

制备含氢和氮的原料气可同时制得氮、氢混合气。

氮气主要来源于空气。

用空气制氮气，多用以下两种方法：1、化学法：在高温下，以固体燃料煤、焦炭) 液体烃和气体烃与空气作用，以燃烧除去空气中的氧，剩下的氮即可作为氮氢混合气中的氮。

40第一章原料加工工段第一节工艺流程及主要设备 一、本工段任务小氮肥厂除一小部分用油、气为原料外，大多数厂采用以煤为原料。

用煤气发生炉生产半水煤气，经后工段加工净化，作为生产合成氨的原料气。

煤的质量和煤加工的好坏，在很大程度上决定了煤气炉产气的数量和质量，也决定了合成氨原料煤消耗量的高低，燃料煤的消耗也主要决定于造气，因此原料加工将直接影响企业的经济效益。

煤气炉采用常压、间歇固定床制气，炭层内要有良好的通气性，要求用粒度Φ25〜75mm 的无烟块煤或焦炭，做到煤干、粉尽、石块少。

进厂的煤，一般都是块煤和粉末混在一起的。

为了解决能源紧缺，必须把过筛下来的粉煤成型利用。

有的厂加工成清水煤棒，有的厂用黄泥、白泥等作粘结剂加工成煤球，本章主要叙述用石灰作粘结剂，生产石灰碳化煤球，供煤气炉制气。

原料加工的任务有以下几个方面：（一）混煤过筛和块煤加工 混煤进厂经过磅后，分品种堆放，然后进行过筛，捡去煤矸石。

筛出来的块煤加工成粒度为Φ25〜75mm 的均匀块子，堆放在干煤棚里，计量后，直接供煤气炉作原料制气。

过筛下来的粉煤作生产碳化煤球之用。

（二）生产生石灰和石灰窑气以石灰石为原料，无烟小籽煤为燃料，在石灰窑内煅烧，制得合格的生石灰和石灰窑气。

生石灰经消化后作制煤球的配料，多余的作商品石灰出售；石灰窑气供煤球碳化之用。

（三）石灰消化将生石灰进行粉碎和喷水消化，并经堆放充分熟化，加工成合格的熟石灰，供制煤球时作粘结剂用。

（四）煤球制作以无烟粉煤为原料，熟石灰为粘结剂，掺以适量回收的煤气炉集尘屑，经充分混合和粉碎后，压制成合格的生球，装入碳化罐内。

（五）煤球石灰窑气碳化在加热的条件下，石灰窑气中的二氧化碳与生球里的氢氧化钙进行碳化反应，同时进行干燥，制得合格的碳化煤球。

碳化罐出来的石灰窑气，经冷却、除尘，加热后循环使用。

碳化反应使煤球里形成坚固的碳酸钙“骨架”，使煤球获得了较高的冷态和热态的机械强度。

一般要求单球强度大于40kgf ，以满足煤气发生炉制气需要。

第一章 合成氨1.合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务？答：1.原料气制备，制备含有氢、氮的原料气。

用煤、原油或自然气作原料，制备含氮、氢 气的原料气。

2.净化，由于无论用何种方法造气，原料气中都含有对合成氨反响过程有害的 各种杂质，必需实行适当的方法除去这些杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体 精制过程。

3.压缩和合成，将纯洁的氢、氮混合气压缩到高压，在铁催化剂的作用下合成氨。

2.写出烃类蒸汽转化的主要反响。

CH 4+H 2O(g)=CO+3H 2，CH 4=2 H 2+C3. 简述常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。

答：干法脱硫(氧化锌法脱硫；钴钼加氢脱硫法)是用固体吸取剂吸取原料气体中的硫化物一 般只有当原料气中硫化氢质量浓度不高标准状态下在3-5g/m 3 才适用。

特点：能脱除有机硫和无机硫而且可以把脱得很精细，但脱硫剂不能再生而且设备浩大占地多，不适用于脱除大 量无机硫，只有自然气、油田气等含硫低时才使用；湿法脱硫〔化学吸取法，物理吸取法， 化学-物理综合吸取法〕特点：脱硫剂是便于运输的液体物料，脱硫剂是可以再生并且能回 收的硫磺，适用于脱除大量无机硫。

4. 改进 ADA 法脱硫的主要化学反响和脱硫原理是什么？ADA 法脱硫主要化学反响及脱硫原理：在脱硫塔中用 PH 为 8.5--9.2 的稀碱溶液吸取硫化氢并生成硫化氢物：H S + Na CO 2 2 3 = NaHS + NaHCO 3 液相中的硫化氢物进一步与偏钒酸钠反响，生成复原性焦性偏钒酸钠盐并析出无素硫 2NaHS +4NaVO + H O = NaVO +4NaOH +2S ↓ 3 2 2 4 9复原性焦性偏钒酸钠盐接着与氧化态ADA 反响，生成复原态的ADA 和偏钒酸盐 NaV O + 2ADA + 2NaOH + H O ＝ 4NaVO + 2ADA(H) 2 4 9 2 3 复原态的ADA 被空气中的氧气氧化成氧化态的ADA ，其后溶液循环使用2 ADA (H) + O 2 = 2 ADA + 2 H O 24. 少量 CO 的脱除方法有哪些？答：铜氨液洗涤法、甲烷化法、液氮洗涤法。