化工合成氨工艺原理及流程分析(ppt 34页)

化工合成氨工艺原理及流程分析目录：
一、原料气压缩和脱硫
二、转化
三、变换
四、脱碳
五、甲烷化
六、合成气的压缩
七、氨的合成
八、冷冻
九、氨回收
十、氢回收
十一、氨的贮存

 

化工合成氨工艺原理及流程分析内容提要：
原料气脱硫：
天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。
加氢转化  指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。
氧化锌  是一种内表面积大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将出口气中硫含量降至0.1PPm以下。
原料气的一段蒸汽转化：
经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1PPm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应，生成氢气和CO （CO 将在下一变化工序中去除）：
CH4+H2O ＝ CO+3H2
CnH2n+2+nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2
由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是在一段炉和二段炉中完成。
在一段炉中 ，烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。
4转化气的二段转化：
为了进一步转化，需要更高的温度。在二段炉中加入预热后的空气，利用H2和O2的燃烧反应，产生高热，促使CH4进一步转化。
出二段炉的工艺气残余甲烷含量0.3％左右，经并联的两台第一废热锅炉回收热量，再经第二废热锅炉进一步回收余热后，送去变换。
变换：
经蒸汽转化后的工艺气含有12～15％的CO，变换工序的任务是使CO在有催化剂存在的条件下与水蒸汽进行反应：
CO + H2O ＝ CO2 + H2
这样即能把一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时又可制得合成需要的原料氢。
变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变的化学反应。
5．变换
整个变换过程是由高温变换和低温变换组成。
高温变换炉，所用的催化剂是以Fe3O4为活性组分的，它的活性温度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此温度下，可以取得较高的反应速度，但不能达到较低的CO浓度。
为了进一步取得较低的CO浓度，还要以铜为活性组分的催化剂作用下，进行低温变换 。它的变换温度一般在200～250℃，这样的低温下，就能使CO的变换进行的比较彻底，可以使CO浓度降至0.3％以下。
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