原料气精制答辩

合成氨原料气精制工艺指导老师：李永真学生：贾方梁王叶涛徐乔红时笑丹王彦斌CompanyLogo第一章绪论氨的性质及用途.氨具有强烈的毒性，空气中含有体积分数氨的分子式为NH3,在标准状态下为无色气体，比空气轻，具有刺激性气体，氨易溶于水，并放出大量的热，可产生15%~30%的氨水，氨水溶液显弱碱性。易挥发，氨易液化，在0.1MPA的压力下，将氨冷却至-33.5度，或在常温下加压到0.7~0.8mpa，氨就能冷凝成无色液体，同时释放出大量的热。液氮是一种优良的溶剂。CompanyLogo合成氨工业是基础化学工业之一，其提供的氢在工农业及日常生活中用途极其广泛，对国民经济的发展起到举足轻重的作用。合成氨是重要的无机化工产品之一，其产量居各种化工产品首位。氨主要用于制造化学肥料，在农业上应用广泛。氨还可以加工成硝酸，进而制造硝酸铵、硝化甘油、三硝基甲苯等炸药，在国防工业中也占有极其重要的地位。氨的工业地位CompanyLogo精制的重要性合成氨原料气精制工序在工业生产领域具有相当重要的地位。其中原料气中含有少量残余的一氧化碳和二氧化碳，这些微量一氧化碳和二氧化碳的存在，对氨合成的催化剂有着相当大的毒害作用。故要求进入氢合成塔原料气中的一氧化碳和二氧化碳含痒化合物总量小于0.000001，氧含量过高也会使催化剂中毒，故要求氧气含量小于0.2%。同时会影响精制的运行。其次，原料气精制的经济性对合成氨的经济效益，具有决定性作用。在者精制工艺在进入合成工序之前，所以它将直接影响合成质量。CompanyLogo醇烃化工艺铜氨液吸收工艺液氮洗涤工艺甲烷化工艺醇烷化工艺第二章合成氨原料气精制工艺12345CompanyLogo铜氨液吸收工艺早在1913年就开始应用，铜洗法以其工艺成熟，操作弹性大，长期在中小型合成氨厂占据主导地位，但国外早在20世纪60年代逐步淘汰这种落后的工艺。工艺原理：合成氨脱碳原料气中含有少量的一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和极少量的氧气，经过压缩至10~13mpa压力后，进入铜液塔与温度在150度左右的铜氨液中的有效成分发生了化学吸收反应。铜洗的流程由吸收和再生两部分组成。脱碳后原料气经油分离器后送入铜洗塔底部。铜液与气体进行逆流接触吸收杂质气。氢氮混合气从塔顶出来，经分离器后送往压缩。铜液经减压送再生系统。再生的铜液，经过铜液过滤器出去杂质再利用。CompanyLogo铜洗工艺的不足铜洗的不足易发生事故污染环境物耗高生产环境差，污染工序多.生产工序繁杂铜氨液需要不断补充CompanyLogo铜洗联产甲醇工艺流程联产甲醇反应式：CO+2H2—CH3OHCO2+3H2—CH3OH+H2O工艺流程：

油分醇洗塔醇分循环机水冷排合成塔CH3OH中间槽稀醇去精馏去铜洗脱盐水泵CompanyLogo液氮洗涤工艺原理：该工艺是一种深冷分离法，是基于各种气体的沸点不同这一特性进行的。一氧化碳具有比氮的沸点高以及能溶解于液态氮的特性，同时考虑到氮气是合成氨的直接原料之一，从而在工业上实现以液态氮洗涤微量一氧化碳的方法。用液氮洗涤时一氧化碳冷凝在液相中，而一部液氮蒸发到气相中。如果进入氮洗系统的气相中含有少量的一氧化碳，甲烷和氩，由于它们的沸点都比一氧化碳高。故在脱除一氧化碳的同时也将这些组分除去。CompanyLogo液氮洗涤工艺工艺特点优点：工艺流程简单，易控制干净脱除COCH4Ar吨合成氨消耗原料气少不足：低温会使H2OCO2冷凝影响传热，阻塞管路耐低温材料价格昂贵，设备投资大CompanyLogo甲烷化工艺1、甲烷化适用工艺：传统制氢装置或氨合成造气过程

特点：

①原料中CO+CO2含量低于0.3%

，0.7%以下②反应放热量少，③反应器为单绝热床目的：保护后续氨合成或加氢催化剂

CompanyLogo主要反应方程式主反应：

CO+3H2=CH4+H2O+2.06×105J/molCO2+4H2=CH4+2H2O+1.65×105J/mol副反应：

CO+H2O=CO2+H2+0.41×105J/mol2CO=C+CO2+1.71×105J/molCH4=C+2H2-0.75×105J/molCompanyLogo

甲烷化工艺流程简单，采用甲烷化技术的关键是将变化气CO含量稳定在0.003以内，确保甲烷化催化剂床层温度稳定，其技术措施为：1.变换系统尽量采用多段反应，降低末段反映温度；2.采用二次变换和脱碳工艺相结合，将变换气中的CO2脱除后再进行末段变换反映，利于变换反应平衡，降低CO含量。工艺流程CompanyLogo甲烷化生产操作甲烷化生产使用镍催化剂，生产前还原成金属镍，在180℃Y以下时会与CO生成羰基镍。甲烷化炉温控制在280-320℃之间，，把（CO+CO2）含量控制在10*10-6以内。原料气中（CO+CO2）变化会造成催化剂床层温度波动，是引发甲烷化生产事故的主要因素。成本很低，主要是甲烷化反应消耗了有效气H2而产生无用的CH4，所以甲烷化净化的合成氨系统必须配以合成氨放空气氢回收装置CompanyLogo醇烷化“双甲”工艺1.双甲新工艺开发合成氨原料气双甲精制新工艺，即用甲醇化、甲烷化净制精炼合成原料气中CO、CO2，使之小于10PPM，并副产甲基化合物。此工艺简称双甲新工艺，是湖南安淳高新技术有限公司开发成功的一项新技术。该技术是1990年提出，1991年进行工业化设计，1992年9月第一套工业化装置在湖南衡阳市氮肥厂投产成功，国际上属于首先提出，最先进行工业化生产。双甲新工艺净化精制原料气比传统铜洗法和深度低变──甲烷化法比较有着明显优点，有广阔的应用前景。CompanyLogo双甲工艺流程1甲醇化甲烷化2甲醇化甲烷化甲醇化3甲醇化甲醇化甲烷化CompanyLogo主要反应过程

甲醇化：原料气中CO、CO2与H2在催化剂作用下和一定温度下生成粗甲醇，经过冷却、分离送入中间贮糟。主要反应方程式如下：主反应CO＋2H2→CH3OH＋102.37KJCO2＋3H2→CH3OH＋H2O＋59.45KJ

甲烷化：经甲醇化工序后的醇后气，含CO＋CO2为0.1～0.3%，经换热后温度达到280℃，进入甲烷化工序，净化气中CO、CO2在催化剂的作用下，与H2生成甲烷。其反应方程如下：CO＋H2→CH4＋H2O＋115.69KJCO2＋4H2→CH4＋2H2O＋72.77KJ

CompanyLogo（1）和（2）甲醇化与甲烷化串联，是以气体净化为主，以产甲醇次之。醇化系统以自热平衡以循环气量来控制温度。醇化气碳含量低时，难达到自热平衡，需要借助外热源；含碳量高时，虽甲烷化借助外热源少，但生产CH4增多，入合成氨系统CH4增多。若“双甲”单系串联，入甲烷化中碳含量应尽量降低，减少外热量用量，以免生成过多CH4。（3）两醇化一甲烷化系统串联是以产甲醇为主，在一级醇化系统用循环气来控制温度生产较多的甲醇，入二级醇化碳含量调节温度稳定，入甲烷化碳含量仍需尽量降低，以减少甲烷的生成。两醇化系串联与甲烷化串联，生产上调节余量大，适应性强，碳微量稳定，是较为广泛的主要原因之一。流程简介CompanyLogo“双甲”工艺的优点和不足

优点：生产稳定，操作简单，适应性强，生产弹性大，经济效益好，投资少，建设周期短不足：因为甲烷化反时反应热很小，1%的一氧化碳反应温度只增加70℃左右。加之散热损失多，就要开电炉，从而增加电耗。CompanyLogo醇烃化工艺

针对双甲工艺存在的一些问题，湖南安淳公司把双甲工艺做了改进，即升级成为醇烃化工艺。工艺原理醇烃化工艺就是醇醚化、醇烃化精制工艺。第一步将双甲工艺中甲醇化催化剂更换成醇醚催化剂，使CO和CO2与H2反应生成甲醇。醇烃化工艺灵活性强，原料气中一氧化碳含量范围较宽，最高达8%，最低可至1%，即能产粗甲醇；又可产醚含量很高的醇醚混合物。CompanyLogo醇烃化反应式醇醚化：CO+2H2==CH3OHCO2+3H2==CH3OH+H2O2CH3OH==(CH3)2O+H2O2CO+4H2==(CH3)2O+H2O醇醚化后碳氧化合物应控制在0.2%~0.4%烃化反应式(2n+1)H2+nCO==CnH(2n+2)+nH2O2nH2+nCO==CnH2n+nH2O(3n+1)H2+nCO2==CnH(2n+2)+2nH2O烃化反应后气体碳氧化物可控制在每立方米10毫升左右CompanyLogo醇烃化流程示意图油分水冷醇化塔预热器醇分预热器烃化塔水冷氨冷烃分CompanyLogo醇烃化工艺特点醇烃化工艺灵活性很强，原料气中一氧化碳含量范围较宽，最高达8%，最低可至1%，既能产粗甲醇，又可产醚含量很高的醇醚混合物。“醇烃化工艺”中烃化流程与“双甲工艺”中甲烷化流程基本类似，烃化较甲烷化在工业上优点多，工艺流程简化，是今后原料气精制的主要发展方向。CompanyLogo醇烃化工艺流程优点催化剂价格低催化剂活性范围宽，不易烧结老化，使用寿命长烃化操作较甲烷化低60~80℃，更易维持稳定