合成氨工藝第三節(jié)(編輯修改稿)
2025-03-28 04:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生產(chǎn)上選擇壓力的主要依據(jù)是能源消耗。能源消耗主要包括原料氣的壓縮功、循環(huán)氣的壓縮功和氨分離的冷動(dòng)功。提高壓力，原料氣壓縮功增加、循環(huán)氣壓縮功和氨分離冷動(dòng)功卻減少。 在 15～ 30 MPa區(qū)間，總能量消耗相差不大，且數(shù)值較??；就綜合費(fèi)用而言，將壓力從 10 MPa提高到 30MPa時(shí)，其值可下降 40％左右。因此， 30 MPa左右是氨合成的適宜壓力，為國(guó)內(nèi)外普遍采用 (中壓法 )。 但從節(jié)省能源的觀點(diǎn)出發(fā)，合成氨的壓強(qiáng)有逐漸降低的趨勢(shì)，許多新建的廠采用 15～ 20 MPa的壓力。 b. 溫度 催化劑在一定溫度下才具有較高的活性，但溫度過高，也會(huì)使催化劑過早失活。合成塔內(nèi)的溫度應(yīng)維持在催化劑的活性溫度范圍 (400520℃ )內(nèi)。 c. 空間速度 在其它條件一定下，空速越大，反應(yīng)時(shí)間越短，轉(zhuǎn)化率越小，出塔氣中氨含量降低。然而，增大空速，催化劑床層中對(duì)應(yīng)于一定位置的平衡氨濃度與混合氣體中實(shí)際氨含量的差值增大，即推動(dòng)力增大，反應(yīng)速率增加；同時(shí)，增大空速意味著混合氣體處理量提高、生產(chǎn)能力增大。 采用中壓法合成氨，空間速度為 2023030000 h1較適宜。 d. 氫氮比 由氨合成熱力學(xué)，氫氮比是 3，可獲得最大的平衡氨濃度；但動(dòng)力學(xué)指出，氮的活性吸附是控制階段，適當(dāng)增加原料氣中氮的含量有利于反應(yīng)速率提高。 實(shí)驗(yàn)證明，在 32 MPa、 450℃ 、催化劑粒度為 mm、空速為 24000 h1的條件下，氫氮比為 ，出口氨濃度最大。 e. 惰性氣體含量 惰性氣體含量在新鮮原料氣中一般很低，只是在循環(huán)過程中逐漸積累增多，從而使平衡氨含量下降、反應(yīng)速度降低。為使循環(huán)氣中惰性氣體含量不致過高，生產(chǎn)中采取放掉一部分循環(huán)氣的辦法。 f. 進(jìn)口氨的含量 進(jìn)合成氨塔氣體中的氨由循環(huán)氣帶入，其數(shù)量決定于氨分離的條件。氨分離的方法是降溫液化法。溫度越低，分離效果越好，循環(huán)氣中含氨越低，進(jìn)口氨濃度越小，從而可以加快反應(yīng)速度和氨產(chǎn)量，但分離冷凍量也勢(shì)必增大。 在 30MPa左右，進(jìn)口氨含量控制在 %；15 MPa時(shí)為 ％。 合成塔結(jié)構(gòu)：外筒和內(nèi)件 外筒一般為圓筒形，為保證塔身強(qiáng)度，氣體進(jìn)出口設(shè)在塔上、下兩端的頂蓋上；內(nèi)件置于外筒內(nèi)，其外面設(shè)有保溫層，以減少向外筒散熱。 進(jìn)入塔的較低溫度氣體先引入外筒和內(nèi)件的環(huán)隙，由于內(nèi)件的保溫措施，外筒只承受高壓而不承受高溫，可用普通低合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼制造。而內(nèi)件只承受高溫而不承受高壓，亦降低了材質(zhì)的要求，用合金鋼制造便能滿足要求。
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