合成氨工藝流程-wenkub.com
2025-08-07 14:50 本頁(yè)面
【正文】 合理確定循環(huán)機(jī)、新鮮氣體的補(bǔ)入及惰性氣體排放位置以及氨分離的冷凝級(jí)數(shù)、冷熱交換器的安排和熱能回收方式，是流程組織與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 氨合成系統(tǒng)是在高壓下進(jìn)行的，必須用壓縮機(jī)加壓。氨合成的平衡氨含量取決于反應(yīng)溫度、壓力、氫氨比及惰性氣體含量，當(dāng)這些條件一定時(shí)，平衡氨含量就是一個(gè)定值，不論進(jìn)口氣體中有無(wú)氨存在，出口氣體中氨含量總是一定值。因此，研制具有較強(qiáng)抗毒能力的新型催化劑，是一個(gè)重要的課題。相反，含P、S、As的化合物則可使鐵催化劑永久性中毒。一般認(rèn)為是由于催化劑表面的活性中心被雜質(zhì)占據(jù)而引起中毒。實(shí)際上許多催化劑在使用過(guò)程中，其活性從小到大，逐漸達(dá)到正常水平，這就是催化劑的成熟期。第一階段的反應(yīng)活化能為126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二階段的反應(yīng)活化能為13 kJ/mol。目前認(rèn)為，合成氨反應(yīng)的一種可能機(jī)理，首先是氮分子在鐵催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)吸附，使氮原子間的化學(xué)鍵減弱。 目前，合成氨工業(yè)中普遍使用的主要是一鐵衛(wèi)主題的多成分催化劑，又稱鐵觸媒。但是溫度過(guò)低時(shí)，反應(yīng)速率很小，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡狀態(tài)。氣流程圖如下：氨合成反應(yīng)式如下：N2+3H2→2NH3(g) =1壓強(qiáng)：增大壓強(qiáng)有利于增大合成氨的反應(yīng)速率，又能使化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于氨的合成。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物(CO+CO2)含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性氣體CH4的含量。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制過(guò)程。反應(yīng)原理：R2CH3N+CO2+H2O==R2CH3NH+.HCO3 （1）這是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，實(shí)際過(guò)程是分步進(jìn)行的，即：CO2+H2O==H2CO3 （2）H2CO3==H++HCO3 （3）H++R2CH3N==R2CH3NH+ （4）反應(yīng)式（2）即CO2水合反應(yīng)很慢，是整個(gè)過(guò)程的控制步驟，加入活化劑后，吸收CO2的反應(yīng)按下面歷程進(jìn)行：R2NH+ CO2==R2NCOOH （5）R2NCOOH== R2NCOO+ H+ （6）R2CH3N+ H+== R2CH3NH+ （7）R2NCOO+ H2O== R2NH+ HCO3 （8）由可見(jiàn)，R2NH是循環(huán)使用的，其中（5）是全過(guò)程的控制步驟，但比（2）的反應(yīng)速度快的多，活化劑起了傳遞CO2的作用，加快了反應(yīng)速度，同時(shí)活化劑也降低了溶液中CO2的平衡分壓，提高了原料氣的凈化度。一般采用MDEA溶液吸收法脫除CO2。吸收硫化氫后的栲膠溶液經(jīng)塔底自調(diào)閥調(diào)節(jié)，保持一定液位，靠塔內(nèi)壓力和位差進(jìn)入再生泵，由再生泵加壓后打入再生槽，完成脫硫溶液的再生和析硫過(guò)程，再生后的貧液通過(guò)再生槽的液位調(diào)節(jié)器進(jìn)入循環(huán)槽，經(jīng)脫硫泵打入脫硫塔循環(huán)使用。 各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過(guò)程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除。合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。但過(guò)高的空速會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化管內(nèi)阻力增加，而對(duì)裝置來(lái)說(shuō)合適的阻力降是確定空速最重要的因素。~。3水炭比水碳比是轉(zhuǎn)化爐進(jìn)口氣體中，水蒸氣與含烴原料中碳物質(zhì)量之比，它
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