【正文】 2023年 3月 29日星期三 上午 4時(shí) 52分 27秒 04:52: ? 1最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。 2023年 3月 29日星期三 4時(shí) 52分 27秒 04:52:2729 March 2023 ? 1空山新雨后，天氣晚來秋。 , March 29, 2023 ? 很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。 :52:2704:52Mar2329Mar23 ? 1故人江海別，幾度隔山川。 冷激式合成塔主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、催化劑分布和溫度分布均勻、控溫調(diào)溫方便、床層通氣面大阻力小?？偰芎男?。中小合成氨廠廣泛采用兩級分氨流程。 ? 冷卻分離過程是一個(gè)能耗較大的過程，較高溫度時(shí)可用水冷，冷至較低溫度一般用氨冷。不能使這一區(qū)域的局部溫度過高，以破壞催化劑。但現(xiàn)代設(shè)計(jì)并不盲目高壓力，而是綜合考慮全廠經(jīng)濟(jì)效益，選擇壓力比以前有所降低。 ?????????????????? 123322HNHNHHN ppkpppkr??221 HN ppkr ???() 影響反應(yīng)速率的因素 ? 1. 空間速度 ? 空速增加，生產(chǎn)強(qiáng)度提高 。 ? 氨合成催化劑也有中毒問題，與前面討論過的催化劑中毒情況差不多，只是要針對鐵催化劑而言。 ? CaO的作用是降低熔融物的熔點(diǎn)和粘度，提高催化劑的熱穩(wěn)定性。 反應(yīng)熱的計(jì)算 ? 氨合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ? 式中溫度單位為 K，壓力單位為 MPa，計(jì)算所得反應(yīng)熱單位是 kJ/kmol。這是由反應(yīng)本身為放熱反應(yīng)和反應(yīng)減少分子數(shù)決定的。 ????KKppppK pNHNHNHNHf000223223 ??00ln ff GKRT ???? ????????? ??????RTAyATCRTABPRT iiiiiii3ln ? ? 實(shí)際計(jì)算時(shí)，由于組成不知，必須用迭代法。 ? 4. 轉(zhuǎn)化度 ? 貧液 半貧液 5. 再生溫度及壓力 ? 再生溫度取決于壓力，壓力略高于大氣壓，在此壓力溶液沸點(diǎn)下操作。 ? 壓力等其它影響反應(yīng)速率因素不再討論。C 加入少量 DEA可以增加吸收系數(shù)，降低二氧化碳的平衡分壓。 ? 本菲爾法脫碳 ? 1. 基本原理 表 ? 主要化學(xué)反應(yīng)為： ? CO2(g) → CO2(aq) ? CO2(aq)+K2CO3(aq)+H2O(aq)=2KHCO3(aq) ? 為了提高反應(yīng)速度和增加碳酸氫鉀的溶解度， ? 常采用較高溫度 (105~130 ?C)，所以稱為熱鉀堿法。 圖 2. 多段變換流程 ? 適用于 CO含量高，如半水煤氣為原料氣的情況。水碳比一般為 . ? 可通過調(diào)節(jié)床層溫度來調(diào)節(jié)水碳比。 12120ln1EEEERTTTee???() ? 中變反應(yīng)溫升大，通常采用分段式，如圖實(shí)際工作曲線圍繞最佳溫度線。 ? 溫度在 400500176。 ? 對變換反應(yīng)，一般認(rèn)為內(nèi)擴(kuò)散的影響不能忽略。 ? 以干原料為基準(zhǔn)，設(shè)轉(zhuǎn)化率為 x,干變換氣中 CO組成為 y180。 圖 一氧化碳變換 ? 變換的作用是將原料氣中的 CO變成 CO2和 H2。一些數(shù)據(jù)見圖 。+2H2=RCH3 + R180。 ? 2. 鈷鉬加氫脫硫法 溫度／ 176。C含水 20％時(shí)， S＜ 106，因此氧化鋅也用在變換工序作變換催化劑的保護(hù)劑。 表 氧化鋅脫除有機(jī)硫的能力很強(qiáng)，可使出口硫含量 ，當(dāng)原料氣硫含量＜ 50106時(shí)，僅用它一步脫硫就行了 。這兩種工藝的基本流程相同，只是在操作壓力和熱能回收方式上有所不同。根據(jù)煉制方法不同，分為常壓重油、減壓重油、裂化重油。分析特點(diǎn)和熱充分利用、能量質(zhì)量合理安排等。 ? 空速 ? 基準(zhǔn)：以整個(gè)原料氣的干基、濕基，或以甲烷、氮?dú)鉃榛鶞?zhǔn)。實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化爐出口溫度比達(dá)到出口氣體濃度指標(biāo)對應(yīng)的平衡溫度高，這個(gè)差值叫平衡溫距。C ? 原因：一段爐最重要最貴的合金鋼管在溫度為950176。 ? 通常反應(yīng)溫度在 1000176。因此減小粒度增加內(nèi)表面積有利于擴(kuò)散過程和提高反應(yīng)速率。此處送入合成氨原料氣所需的加 N2空氣，以便轉(zhuǎn)化氣氧化并升溫至 1000℃ 左右，使 CH4的殘余含量降至約 %，從而制得合格的原料氣。 ? (4)氨的分離 ? 其主要過程如圖 。 1000~1500T/日 ? 2. 能量的合理利用。大多數(shù)作物只能吸收化合態(tài)氮來供給生長所需主要養(yǎng)分。 ? 合成氨首先為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了充足的肥料，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量大大提高，為人類社會(huì)發(fā)展和人口增長作出了巨大貢獻(xiàn)。 ? (2) 凈化 將原料氣中的雜質(zhì)： CO、 CO S等脫除到 ppm級。因此比較適合有廉價(jià)低灰熔點(diǎn)煤種的地區(qū)。 合成氨 CH4+H2O(g)CO+3H2 mrΔ = 20 6 k J/m olH?+22C r = 41 .2 kJ/m ol?CH4+H2(g)CO+3H2 mr = 20 6 k J/m olH ?O+H22CO2 mrΔ = 41 .2 kJ/m ol?? 在 高溫有催化劑存在的條件下可實(shí)現(xiàn)下述反應(yīng)： ? CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) ? CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) ? 但要完成這一工業(yè)過程，必須對可能發(fā)生的主要反應(yīng)及副反應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)研究。 ? NiO(s) + H2(g) = Ni(s) + H2O(g) ? 作業(yè)：設(shè)上述反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，請根據(jù)平衡原理計(jì)算氫氣、水蒸氣混合氣中，氫氣濃度應(yīng)為多少才能使 NiO還原。C左右，對合金鋼管要求低，材料費(fèi)用降低。壓力和水碳比確定后，按平衡甲烷的濃度來確定溫度。 ? 水碳比 ? 水碳比高，殘余甲烷含量降低，且可防止析碳。 圖 圖 工藝流程 ? 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法制原料氣流程均大同小異，都包括一、二段轉(zhuǎn)化爐，原料氣預(yù)熱，余熱回收與利用。因而通入的空氣先要經(jīng)一空氣分布器。 重油部分氧化是指重質(zhì)烴類和氧氣進(jìn)行部分燃燒，由于反應(yīng)放出的熱量，使部分碳?xì)浠衔锇l(fā)生熱裂解及裂解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，最終獲得以 H2和 CO為主要組分，并含有少量 CO2和 CH4（ CH4通常在 ％以下）的合成氣 。 ? 濕法脫硫一般適用于含 S量較大的場合。 ? 一些條件下平衡 S含量的計(jì)算值如下： ? 水蒸氣含量 /% 平衡硫含量 /106 ? 實(shí)際上天然氣等原料中水蒸氣含量很低，所以即使溫度在 400176。C 10 20 ? 氧化鋅脫硫性能的好壞用硫容量表示。 ? 鈷鉬加氫催化劑以氧化鋁為載體，由氧化鈷和氧化鉬組成。 濕法脫硫 濕法脫硫可分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和化學(xué)物理綜合吸收法等。C 硫代物轉(zhuǎn)化量/% 8 6 4 2 0 加壓和常壓均可，取決于流程其它工序?qū)毫Φ囊?。和初始濃?(注意實(shí)際生產(chǎn)中 4種物質(zhì)均有初始濃度值 )，按平衡常數(shù)表達(dá)式容易計(jì)算出平衡組成和轉(zhuǎn)化率。 m=~。 Cr2O3 711%。從熱力學(xué)上看，溫度上升，平衡常數(shù)下降；但從動(dòng)力學(xué)因素看，溫度升高，反應(yīng)速度增加。 ? 3. 水蒸氣比例 ? 以水蒸氣摩爾數(shù)與 CO摩爾數(shù)之比表示，稱為水碳比。C，經(jīng)換熱后溫度約 220 176。 物理吸收的特點(diǎn)是熱耗低、但 CO2回收率不高。 KxxCpHKCCxxCpOHKKHKCOaOHKOHKKHKCO22222220222)1(4)1(4??????????x 70176。2? ? r? ? 加入活化劑后，改變了反應(yīng)機(jī)理，使反應(yīng)速率大大增加。C。下面分析一下氨合成的原理。設(shè)進(jìn)口氫氮比為 3，平衡混合氣中 NH3的平衡組成為yNH3，惰性氣體組成為 yi，則 ? 代入平衡常數(shù)表達(dá)式可得： ? 進(jìn)氣組成已知時(shí)， yi可確定，此式為一元二次方程，求解無困難。增加惰性氣體含量相當(dāng)于降低了反應(yīng)物的分壓，對平衡不利。 Al2O3,其結(jié)構(gòu)與FeOC，根據(jù)反應(yīng)式可確定 H2/H2O之比要盡可能高。 ?? ???????????????????132223123322HNHNHHN ppkpppkr? 上式 只適用于壓力較低的的接近平衡的情況，壓力較高時(shí)，要用實(shí)驗(yàn)得出的速率常數(shù)與壓力的關(guān)系加以校正。一般空速值為： 30MPa 2023030000h1 15MPa 10000h1 )1(17)1(17)1)(1(173333333,12,21,2,10NHN