化工合成氨工艺原理及流程分析PPT(34张)

数据分析与优化
通过大数据和人工智能技术，对合成氨生产过程 进行实时监测和数据分析，实现生产过程的优化 和智能化决策。
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合成氨的发展历程
总结词
合成氨的发展经历了多个阶段，技术的不断改进和创 新推动了合成氨工业的发展。
详细描述
合成氨技术的发展历程可以追溯到19世纪末期，当时 科学家们开始探索将氮气和氢气合成为氨气的方法。经 过多次试验和改进，1909年德国化学家哈伯（Fritz Haber）开发出了采用铁催化剂的高压合成氨工艺，并 在随后的几年中不断完善。随着技术的不断改进和创新 ，合成氨的产量和效率逐渐提高，推动了合成氨工业的 发展。如今，合成氨技术已经广泛应用于全球范围内， 为人类的生产和生活提供了重要的化工原料。
少对环境的污染。
废水处理
建立废水处理设施，对工艺过程中 产生的废水进行处理，达到排放标 准后再排放。
废弃物回收利用
对工艺过程中产生的废弃物进行回 收利用，减少对环境的负担。
04
合成氨工艺的未来发展
新技术的研发与应用
新型催化剂
研发高效、低成本的新型催化剂 是合成氨工艺未来的重要方向， 以提高合成氨的效率和选择性。
二氧化碳脱除
采用化学或物理方法脱除原料气中的二氧化碳，以防止其在 后续的合成过程中形成氨的碳化物。
氨的合成
01
02
03
合成塔
原料气在高温、高压条件 下进入合成塔，与催化剂 接触，发生反应生成氨。
氨的分离
从合成塔出来的气体中， 氨被冷凝分离出来，未反 应的氢气和氮气循环回到 合成塔继续反应。
氨的储存与运输
研究新型高效催化剂，降 低反应活化能，提高原料 的转化率。
降低能耗

净 化
合 成
分 离
液氨
合成氨的实地照片
(五)合成氨工业的发展

阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
小结：
工业合成氨:
(1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理:

练习：


１．合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得， 其中一步的反应为： （正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率 的是（ Ｃ ） A．增大压强 B．降低温度 C．增大水蒸气浓度 D．加催化剂
催化剂
CH4+2H2O===4H2+CO2
催化剂
(四)工业合成氨的四个生产过程:
想一想:制取原料气的过程中常混有 CO,CO2 和H2S 的气体杂质有__________
四个生产过程:
造气, 净化，合成，分离
(五)工业合成氨的工业流程:
(五)工业合成氨的工业流程:
1、用图式表示合成氨的流程：
原料气 的制取

N2(g) + 3H2(g)
高温高压
催化剂
2NH3 (g) (放热)
(三)工业合成氨的原料选择
思考: 工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来 源于哪里?
N2主要来源于空气 ____ (从空气中分离出N2有哪些方法?) 氢气主要来源于水和碳氢化合物 ____ C+H2O===CO+H2
CH4+H2O===3H2+CO
２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨 的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其 先后顺序为（ Ｂ） A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。 N2 + O2 ====

3.1合成氨定义 氨合成反应在较高压力和催化剂存在的 条件下进行。 N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol
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3/合成氨催化剂
3.2催化机理 热力学计算表明，低温、高压对合成氨 反应是有利的。当采用铁催化剂时，由 于改变了反应历程，降低了反应的活化 能，使反应以显著的速率进行。
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3/合成氨催化剂
2015
合成氨生产工艺
1
目录
1 氨的性质 2 合成氨工业产品的用途 3 合成氨催化剂 4 合氨的生产设备成 5 合成氨的生产工艺
2
1/氨的性质
氨的性质
分子式NH3，无色气体,有刺激性 恶臭味，熔点-77.7℃。沸点33.35℃。 蒸气与空气混合物爆炸极限16～ 25%(最易引燃浓度17%)
•液 态 氨 将 侵 蚀 某 些 塑 料 制 品 , 橡 胶和涂层。
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3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
对于合成氨反应中的铁催化剂：O2、CO、 CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。这 种中毒是暂时性中毒：利用纯净的氢、 氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化 剂的活性又能恢复。
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3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
含P、S、As的化合物则可使铁催 化剂永久性中毒。催化剂中毒后， 往往完全失去活性。
3
2/合成氨工业产品的用途
氨气用途
工业上用氨气来通过氧化制造硝 酸，而硝酸是重要的化工原料。
还可以制造化肥。
氨水用途
广泛应用于实验室、军事、制药 工业、纱罩业
4
2/合成氨工业产品的用途
氨水的用途
1
军事
作为一种碱性 消毒剂，用倒和昏厥， 并作皮肤刺激 药和消毒药。
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四、氨合成与分离的工艺流程
（一）气体的压缩和除油
（二）气体的预热和合成
（三）氨的分离
合成塔出口气体氨含量一般为10~20%因此将氨分离出来。 1.水吸收法 2.冷凝 该法是将合成气体降温，使其的气氨冷凝成液氨，后 在氨分离器中，从不凝气体中分离出来。目前主要采用冷却法 分离循环气中的氨。
在氨冷凝过程，部分氢氮气及惰性气体溶解在液氨中。
缺氮的棉花
智利硝石(NaNO3)
氮的固定： 把大气中的氮转化为氮的化合物叫做氮的固定。
包括： ① 自然固定：豆科植物固氮、雷雨天产生NO气体； ② 人工固定：合成氨等。
二、合成原理及条件
N2+3H2
2NH3 (正反应为放热反应)
特点： a、可逆反应 b、正反应为放热反应
c、正反应是气体体积缩小的反应。
高温
C＋H2O(g) → CO＋H2
CO＋H2O(g)催→化剂CO2＋H2
4.合成氨工艺条件：
4.1操作压力
在一定的空速下，合成压力越高，出口氨浓度越高，氨 净值(合成塔出入口氨含量之差)越高，合成塔的生产能力也 就越 大。
氨合成系统的能量消耗主要包括原料气压缩功、循环气 压缩功和氨分离的冷冻功。 生产实践证明：操作压力在20～35MPa时总能量消耗比较 低。
4.2温度
将某种催化剂在一定成产条件下具有最高氨生成率 的温度称为最适宜的温度。
最适宜温度还和空间速度、压力等有关
经生产实践得出氨合成操作温度控制在470~520度较为
适宜。
4.3空间速度
当操作压力、温度及进塔气组成一定时，空速增加，氨 净值降低。由于氨净值降低的程度比空间速度的增大倍数 少，所以空间速度增加时氨合成生产强度有所提高及氨产 量有所增加。