第二章_合成氨原料气的净化

模块一：合成氨生产1、三大步骤：原料气的制取、原料气的净化和氨的合成。

2、合成氨的原料：煤、天然气和重油。

3、半水煤气的组成：CO+H2/N2=3.1—3.2.。

4、为解决供热与制气的矛盾，可采用两种方法解决：间歇制气法和富氧空气或纯氧连续氧化法。

5、间歇式造气炉的工作循环：5个阶段为吹风、一次上吹、下吹、二次上吹和空气吹净。

6、原料气中的硫化物主要分为两大类：无机硫H2S和有机硫，如二硫化碳、硫氧化碳、硫醇和噻吩。

硫化氢含量最多。

7、脱硫方法分为湿法脱硫和干法脱硫。

湿法脱硫主要有栲胶脱硫技术、改良ADA法脱硫技术和PDS法脱硫。

干法脱硫按其性质分为三种类型：加氢转化催化剂型、吸收型或转化吸收型和吸收型；主要技术有：活性炭脱硫技术、有机硫加氢转化脱硫法和氧化锌脱硫法。

8、湿法脱硫三个基本步骤：a、在脱硫塔中脱硫剂的碱性吸收剂将原料气中的硫化氢吸收b、在再生塔中通入空气将吸收到溶液中的硫化氢氧化，以及吸收剂的循环回收c、单质硫的浮选和净化凝固。

9、基本原理：一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。

这是一个需要催化剂参与的可逆、放热、等体积的化学反应。

10、变换反应催化剂：铁镁系催化剂（主要成分是氧化铁，对有机硫有较好的转化能力）、铁铬系催化剂和钴钼耐硫催化剂（不仅能耐高硫原料气，而且对有机硫有70%的转化率，有很宽的活性温度范围）。

11、耐硫变换催化剂的特点：有很好的低温活性、有突出的耐硫和抗毒性、强度高、可再硫化。

主要不足：使用前必须经过硫化处理。

12、中变催化剂的升温还原：氧化铁必须还原为四氧化三铁才具有催化活性。

13、脱碳方法分为湿法脱碳法和干法脱碳法。

湿法脱碳主要有碳酸丙烯酯脱碳法（物理吸收）、NHD脱硫脱碳（物理吸收）和改良热钾碱法（化学法）。

干法脱碳技术有变压吸附和变温吸附。

14、改良热钾碱法基本原理：碳酸钾和二氧化碳反应生成碳酸氢钾。

体积缩小、气液相放热反应；加压、降温操作有利于脱碳反应向右边移动，有利于提高溶液中碳酸钾的转化率。

合成氨“双甲”工艺在原料气净化中的优势分析摘要：合成氨原料气净化工序在工业生产领域具有相当重要的地位，其中超高的原料气微量必然会引起氨催化剂中毒，同时会影响净化工序的正常运行。

其次，原料气净化的经济性对合成氨的经济效益具有决定性的作用。

基于此，“双甲”（甲醇化-甲烷化）工艺应运而生，该新型净化工艺研发的基础为深度低变甲烷化工艺，其凭借着自身独特的优越性而被广泛应用。

本文结合实际案例，就合成氨“双甲”工艺在原料气净化中的优势展开讨论。

关键词：合成氨原料气“双甲”工艺经济性一、研究背景我厂年产合成氨约18万t、年产尿素约30万t。

我厂原料净化变换工段为全低变工艺，由于该净化工艺采用全低变工艺蒸汽消耗大、变换气指标要求低造成触媒更换频繁。

其次，由于采用3.3mpa 甲烷化没有甲醇化造成精制气中甲烷在2.0%、合成氨塔后放空气量在16000～17000m3/h，合成氨产量665t/天（640t/天），有效气体成份浪费较多。

针对变化工段净化工艺的诸多弊端，其一方面造成了大量资源浪费，用时也对经济效益的增长造成了不良的影响。

基于此，我厂决定将现有甲烷化工段净化工艺改为“双甲”净化工艺，其中净化变换工段工艺基本不变，由脱碳出口直接进合成气压缩机提压至7.1mpa，经过双甲工段副产粗甲醇1万吨/年，同时甲烷化工段蒸汽（5.0mpa）使用以后送变换工段进行二次使用。

我厂双甲工段由上海国际化建设计，中国化学工程第十六化建设有限责任公司2012年10月安装结束，同年10月30日满负荷生产，运行至今达到了设计要求和效果，满足了工艺要求。

二、“双甲”净化工艺的化学反应机理与工艺流程1.“双甲”净化工艺的化学反应机理2.1来自造气的半水煤气进入洗涤塔除去部分灰尘和冷却降温之后，半水煤气再通过入口水封流至脱硫塔底部，然后半水煤气经塔内填料与钠碱液逆流接触，除去半水煤气内富含的大部分硫化氢，此时需把出口气内的硫化氢质量浓度控制到≤100mg/m3以内，而硫化氢再通过气柜进入电滤器除尘岗位。

合成氨生产企业中的气体精制摘要：对合成氨原料气体精制的几种工艺：醋酸铜氨液精制法、低温甲醇洗串液氮洗涤净化精制法、醇烷化和醇烃化法进行比较，从而对未来合成氨原料气体精制发展方向做出分析判断。

关键词：合成氨铜洗液氮洗醇烷化醇烃化工业生产合成氨原料气在合成氨过程中，因还原态铁触媒对环境气体要求苛刻性，需要将原料气中含氧分子去除至百万分之十的数量级，气体精制就是将原料气中含有的较多的H2O、CO、CO2处理到合成反应要求含量的过程，工业应用精制方法主要有：醋酸铜氨液精制法，低温甲醇洗串液氮洗涤净化精制法，醇烷化和醇烃化精制法。

一、几种精制方法介绍1、醋酸铜氨液精制法醋酸铜氨液精制法，简称“铜洗”法，原理是利用醋酸铜氨液来脱除原料气中的少量CO、CO2，达到精制原料气的目的。

铜氨液吸收CO是在游离氨存在下，依靠低价铜离子进行的，其反应如下：CO（液相）+Cu（NH3）2Ac +NH3?Cu（NH3）3Ac·CO+Q铜氨液吸收CO的作用，先是CO与铜氨液接触被溶解，CO再和低价铜离子作用生成络合物，并放出热量。

铜氨液吸收二氧化碳是依靠铜氨液中的游离氨，反应如下：CO2+2NH3+ H2O?（NH4）2CO3+Q生成的（NH4）2CO3会继续吸收CO2而生成NH4HCO3CO2+（NH4）2CO3+ H2O?2NH4HCO3+Q以上反应都是放热反应，而铜液温度升高，将影响吸收能力。

生成的碳酸铵和碳酸氢氨在温度较低时易于结晶；当铜液中乙酸和氨含量不足时，铜液吸收CO2后又会生成碳酸铜沉淀，这些结晶和沉淀，都将造成设备和管道堵塞，影响生产，所以进入铜洗系统原料气中CO2含量不能太高，并且铜液中应有足够乙酸和氨含量。

吸收了CO和CO2的铜氨液在减压、与再生气逆向接触、加热后，再生彻底的铜氨液继续进行CO和CO2吸收。

2、低温甲醇洗串液氮洗净化精制方法液氮洗涤原理是多组分精馏，是利用合成氨原料气中H2与CO、CH4、Ar 沸点相差较大，通过做功将温度降低到-194℃左右时，将CO、CH4、Ar从气相中溶解到液氮中，达到脱除CO、CH4、Ar等杂质目的，此过程是在液氮洗工序氮洗塔中完成。