合成氨工艺流程
合成氨生产工艺流程

合成氨生产工艺流程合成氨是一种重要的化学原料,在许多行业中被广泛应用。
本文将介绍合成氨的生产工艺流程,以及其中涉及到的化学反应和工艺设备。
生产工艺流程合成氨的生产工艺流程可以分为以下几个步骤:1.准备原料:其中主要原料是氢气和氮气,同时需要一定的催化剂。
2.压缩空气:将空气压缩到一定程度,将其中的氧和氩排除掉,以保证原料中的氮气含量高达99%以上。
3.合成反应:在特定的反应器中,将氢气和氮气进行反应,并通过催化剂加速反应过程,生成合成氨。
该反应通常采用哈伯-卡西反应。
4.分离纯化:将合成氨从反应器中分离出来,并通过分离纯化设备进行纯化。
5.尾气处理:将反应器中剩余的气体进行处理,通常采用吸收、脱附等方法,以减少尾气对环境的污染。
化学反应哈伯-卡西反应是合成氨生产的核心化学反应,其化学方程式为:N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)该反应是一个可逆反应,所以产物中可能存在一定量的氮气和氢气。
催化剂通常采用铁-铝-钾等复合催化剂,以加速反应并提高反应的选择性。
工艺设备在合成氨生产过程中,涉及到以下几个主要的工艺设备:1.压缩机:用于将氧、氩等杂质气体排除,将气体压缩。
2.反应器:用于进行哈伯-卡西反应,通常采用固定床反应器,反应器内填充着催化剂。
3.分离塔:用于从反应器中分离出合成氨。
4.吸收塔:用于处理反应器中剩余的尾气。
合成氨是一种十分重要的化学原料,其生产工艺流程麻烦且多种化学反应涉及其中,因此需要一系列的工艺设备来完成整个生产过程。
哈伯-卡西反应是该生产过程的核心反应,通过复合催化剂加速反应过程并提高反应的选择性。
通过合理的工艺流程设计和设备选型,能够实现高效、稳定的合成氨生产。
合成氨的工艺流程

合成氨的工艺流程1. 空气分离:首先,空气中的氮气和氧气需要被分离。
这可以通过空气压缩和冷却,然后用分子筛或液化分离技术将氮气和氧气分离出来。
2. 氮气制备:通过空气分离得到的氮气需要被进一步提纯。
这可以通过低温分馏或其他技术将氮气提纯到适当的纯度。
3. 氢气制备:氢气可以通过天然气蒸汽重整反应或者电解水得到。
4. 催化剂制备:制备出合成氨反应所需的催化剂,通常是以铁为主要成分的铁钼镍催化剂。
5. 合成氨反应:将氮气和氢气在高压高温的条件下通过催化剂进行反应,生成合成氨。
6. 分离纯化:将合成氨经过冷却和减压,然后通过吸收剂、冷却和压缩等工艺步骤来分离纯化合成氨。
7. 储存和运输:将合成氨储存于合适的储罐中,并通过管道或其他运输方式将其运输到需要的地点。
以上就是合成氨的工艺流程,通过这个工艺流程可以高效地制备出高纯度的合成氨,供给各种化工生产需要。
合成氨的工艺流程是一个复杂而精细的过程,其中的每一步都需要严格控制,以确保产出的合成氨的纯度和质量能够满足工业需求。
在合成氨的工艺中,采用了一系列先进的化工技术和设备,以下将进一步细说合成氨的工艺流程过程。
8. 催化剂再生:在合成氨反应中使用的催化剂需要不断地被再生。
随着反应进行,催化剂表面会积聚一定量的杂质物质,从而影响催化剂的活性和选择性。
因此,通过热气流或蒸汽来清洁催化剂表面,以恢复催化剂的活性和选择性。
9. 热力学控制:合成氨的反应是放热反应,因此需保持适宜的温度。
以确保反应不至于过热,影响产品的选择性及催化剂的稳定性。
使用适当的冷却系统来维持反应温度,是非常关键的。
10. 蒸汽重整制氢:氢气是合成氨反应的一种重要原料。
而氢气通常是通过天然气蒸汽重整反应得到的。
在这个过程中,通过加热天然气并与水蒸气反应,生成氢气和二氧化碳。
11. 压缩系统:由于合成氨反应需要高压,所以需要使用高效的压缩系统,来将氮气和氢气压缩至合适的反应压力。
一般情况下,合成氨反应的压力约为100至200大气压。
合成氨的工艺流程

合成氨的工艺流程1. 原料准备:合成氨的原料是氮气和氢气。
氮气通常是从空气中提取,而氢气则是通过蒸汽重整或其他化学反应得到。
这两种气体需要经过净化和压缩处理以确保其纯度和适当的压力。
2. 氮氢混合:氮气和氢气按照一定的比例混合到合成氨反应器中。
通常情况下,氮气和氢气的摩尔比是3:1,经过混合后形成氢气和氮气的混合气体。
3. 合成氨反应:混合气体经过压缩以提高反应速率,并在高温(通常在400-500摄氏度)和高压(通常在100-250大气压)下进入合成氨反应器。
在反应器中,混合气体经过催化剂的作用,发生一系列的化学反应,最终生成合成氨。
4. 分离和提纯:合成氨反应产物中还包含未反应的氮气和氢气,以及少量的副产物。
通过冷凝和减压操作,将未反应的气体和副产物从合成氨中分离出来。
之后,通过蒸馏或其他分离技术提纯合成氨,以得到符合工业标准的合成氨产品。
5. 储存和运输:合成氨产品可以被存储在压力容器中,并通过管道或其他方式进行运输到需要的地方,用于化肥生产或其他工业应用。
以上是合成氨的基本工艺流程,工艺中还有一些细节操作和工艺条件的优化,以确保合成氨的产率和纯度达到要求。
合成氨是一种重要的工业气体,广泛用于农业和工业领域。
它通过哈贝-玻斯过程(Haber-Bosch process)进行生产。
这个过程是由德国化学家弗里茨·哈贝和卡尔·博世于20世纪初发现的,如今,仍然是工业生产合成氨的主要方法。
在合成氨的工艺流程中,反应器是一个关键的组成部分。
工业上通常使用固定床催化剂反应器,其在高压和高温下通过催化剂的作用来促进氮气和氢气之间的反应。
这个过程对反应条件的要求极为严格,既要求高温高压,又要求催化剂的有效性和稳定性。
随着全球工业化的不断发展,对合成氨生产过程的节能减排和工艺的优化也提出了更高的要求。
在现代的合成氨生产过程中,节能减排已经成为了一个重要的发展趋势。
通过改进反应条件和提高生产效率,减少能源消耗,降低碳排放已经成为了工业化生产合成氨的重要目标。
合成氨的工艺流程

工艺流程 1.合成氨的工艺流程(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。
对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化对粗原料气进行净化处理,除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
①一氧化碳变换过程在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。
合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。
变换反应如下:CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。
第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO 含量降至0.3%左右。
因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。
②脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气,都含有一些硫和碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒,必须在氨合成工序前加以脱除,以天然气为原料的蒸汽转化法,第一道工序是脱硫,用以保护转化催化剂,以重油和煤为原料的部分氧化法,根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。
工业脱硫方法种类很多,通常是采用物理或化学吸收的方法,常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。
粗原料气经CO变换以后,变换气中除H2外,还有CO2、CO和CH4等组分,其中以CO2含量最多。
CO2既是氨合成催化剂的毒物,又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。
因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。
一般采用溶液吸收法脱除CO2。
根据吸收剂性能的不同,可分为两大类。
一类是物理吸收法,如低温甲醇洗法(Rectisol),聚乙二醇二甲醚法(Selexol),碳酸丙烯酯法。
合成氨各工序工艺详细流程

合成氨各工序工艺详细流程合成氨是一种重要的化工原料,广泛用于合成各类农药、肥料、化学品等。
下面将详细介绍合成氨的工序和流程。
合成氨的工艺主要分为三个步骤:气体净化、气体压缩和反应制氨。
1.气体净化:合成氨的原料气体主要有空气和甲烷。
在进入反应装置之前,需要进行气体净化处理。
空气首先经过过滤装置去除微小杂质、灰尘和固体颗粒物。
然后通过制冷装置降低气体温度,使其中的水蒸气凝结成液体,然后被排放。
甲烷通过碳分子筛吸附去除杂质。
这样可以保证反应装置中气体的纯度和稳定性。
2.气体压缩:经过气体净化后的空气和甲烷被分别压缩到一定压力,以满足反应器中的需求。
通常使用压缩机进行压缩,然后将压缩后的气体分别输送到反应器中。
3.反应制氨:反应制氨是整个过程的关键步骤。
通常采用哈柏法(Haber-Bosch)来实现反应制氨。
反应器中,高温高压的空气与甲烷的混合气体通过催化剂床进行催化反应。
常用的催化剂是铁与铁-铝的混合物,也可以加入少量的钾、镁等元素。
反应是一个放热反应,反应温度一般在380-550°C 之间,压力一般在1.7-3.5 MPa之间。
催化剂的存在可以提高反应速率,但也会增加反应的等离子体强度,导致了碳催化剂和蒸汽的选择性降低,产生非氮气杂质。
反应过程中,氮气与氢气进行反应生成氨气。
原料气体经过催化剂床后,反应转化率不高,需要多次通过催化剂床进行反应。
一般采用多级反应器和中间冷却装置,提高氨气的产率和纯度。
经过多级反应后,氨气还需要进行冷却和净化处理,以达到合成氨的纯度要求。
以上是合成氨的工序和流程的详细介绍。
合成氨的过程需要进行气体净化、气体压缩和催化反应制氨。
这个过程需要确保原料气体的纯度和稳定性,通过压缩提高原料气体的压力,催化剂的存在可以提高反应速率和转化率。
经过多级反应,最终得到高纯度的合成氨。
合成氨工艺的不断优化和改进,可以提高合成氨的生产效率和氨气的纯度,降低生产成本。
合成氨工艺流程

合成氨工艺流程1. 简介合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于农药、涂料、塑料、制冷剂等工业领域。
合成氨工艺是通过催化剂在适当的温度和压力下将氮气和氢气合成氨气的过程。
本文将介绍合成氨工艺的流程及其相关操作步骤。
2. 合成氨工艺流程合成氨工艺流程主要包括气体净化、气体压缩、催化反应、分离纯化等环节。
2.1 气体净化合成氨工艺的第一步是将氮气和氢气进行净化,去除其中的杂质和不纯物质,以保证催化剂的正常使用。
常见的气体净化方法包括吸附、吸收、脱水等。
在吸附过程中,氮气和氢气通过吸附剂床层,吸附剂可以去除其中的水分、氧气、二氧化碳等杂质。
在吸收过程中,气体经过溶剂床层,其中的硫化氢等有毒气体被吸收掉。
同时,还可以使用脱水剂去除气体中的水分。
2.2 气体压缩在气体净化后,将净化后的氮气和氢气进行压缩,提高其压力,以便后续的催化反应。
氮气和氢气分别进入压缩机进行压缩,压缩机通常采用多级压缩,保证气体压力的稳定和可控。
2.3 催化反应经过气体压缩后的氮气和氢气进入催化剂床层,进行合成氨的催化反应。
催化剂通常采用铁、钼或镍等金属催化剂,催化剂在适当的温度和压力下,使氮气和氢气发生反应,生成合成氨气。
催化反应是一个放热反应,需要控制温度以避免过高的温度导致副反应的发生。
2.4 分离纯化经过催化反应生成的合成氨气含有大量的副产物和未反应的氮气、氢气等杂质。
在分离纯化环节中,需要进行吸附、压缩、蒸馏等操作,将合成氨气中的杂质去除,提高纯度。
常见的分离纯化方法包括低温吸附法、压缩法和蒸馏法。
3. 工艺条件和参数合成氨工艺的实施需要满足一定的工艺条件和参数,以确保反应的进行和产出的质量。
常见的工艺条件和参数包括温度、压力、催化剂种类和配比、气体流速等。
3.1 温度催化反应的温度是合成氨工艺中的关键参数之一。
温度过高会导致副反应的发生,影响合成氨气的产量和纯度;温度过低则会降低反应速率。
一般情况下,催化反应的温度在300-500°C之间控制。
合成氨的工艺流程

合成氨的工艺流程合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于农药、化肥、塑料、纺织品和燃料电池等工业领域。
合成氨的工艺流程主要包括催化剂的选择、反应条件的控制、氨的分离和纯化等几个关键步骤。
下面将详细介绍合成氨的工艺流程。
1.催化剂的选择:2.原料准备:合成氨的原料主要包括空气和氢气。
空气中的氮气和氧气是制取氨的主要原料,而氢气则是为了提供还原剂。
为了保证原料的纯净度,通常会进行空气分离和氢气净化处理。
3.原料压缩:由于合成氨反应需要较高的压力,所以需要将原料气体进行压缩。
通常采用多级压缩机将氮气和氢气分别压缩到较高压力下。
4.原料进料与预热:将压缩后的氮气和氢气分别进入合成氨反应器前的预热器进行预热,提高其反应温度。
预热器中通常使用废热回收的方式,将反应后的热量传递给进料气体,以提高能量利用效率。
5.反应器:合成氨反应通常采用通过铁-铝催化剂催化的低温高压合成方法。
反应器中的催化剂床层通常采用多层填料堆积,以增加反应面积和接触时间,提高反应效率。
同时,反应器内部的温度和压力需要严格控制,一般为300-400℃和100-250atm。
6.反应气体的冷却与净化:经过反应后,反应气体中除了产生的氨气外,还会有未反应的氮气、氢气以及其他杂质气体。
这些气体需要经过冷却器和废热回收器进行冷却和净化处理,以去除其中的杂质。
7.氨的分离与纯化:在反应气体中,氨气的浓度相对较低,需要进行分离与纯化。
常用的方法是采用低温吸附分离技术,将氨气吸附在吸附剂上,然后通过加热解吸的方式将氨气从吸附剂中释放出来。
8.尾气处理:总的来说,合成氨的工艺流程包括催化剂的选择、原料准备、压缩、进料与预热、反应器、冷却与净化、分离与纯化以及尾气处理等主要步骤。
合理控制每个步骤的条件和参数,能够提高合成氨的产率和质量,减少能源消耗和环境污染。
合成氨工艺

合成氨工艺————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:合成氨工艺流程(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。
对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化对粗原料气进行净化处理,除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
①一氧化碳变换过程在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。
合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。
变换反应如下:CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。
第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO含量降至0.3%左右。
因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。
②脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气,都含有一些硫和碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒,必须在氨合成工序前加以脱除,以天然气为原料的蒸汽转化法,第一道工序是脱硫,用以保护转化催化剂,以重油和煤为原料的部分氧化法,根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。
工业脱硫方法种类很多,通常是采用物理或化学吸收的方法,常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。
粗原料气经CO变换以后,变换气中除H2外,还有CO2、CO和CH4等组分,其中以CO2含量最多。
CO2既是氨合成催化剂的毒物,又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。
因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。
一般采用溶液吸收法脱除CO2。
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将无烟煤(或焦炭)由炉顶加入固定床层煤气发生炉中,并交替向炉内通入空气和水蒸汽,燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。
半水煤气由气柜进入电除尘器,除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段,加压到1.9~2.0Mpa,送入脱硫塔,用A.D.A.溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢,随后,气体经饱和塔进入热交换器,加热升温后进入一氧化碳变换炉,用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。
变换后的气体,返回热交换器进行降温,并经热水塔的进一步降温后,进入变换器脱硫塔,以除去变换时产生的硫化氢。
然后,气体进入二氧化碳吸收塔,用水洗法除去大部分二氧化碳。
脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段,升压到压缩机12.09~13.0Mpa后,依次进入铜洗塔和碱洗塔,使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20(ppm)以下,以满足合成氨的要求。
净化后的原料气进入压缩机的最后一段,升压到30.0~32.0MPa进入滤油器,在此与循环压缩机来的循环气混合,经除油后,进入冷凝塔和氨冷器的管内,再进入冷凝塔的下部,分离出液氨。
分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间,与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。
在高温高压并有催化剂存在的条件下,将氮氢气合成氨。
出合成塔的气体中,约含氨10~20%,经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后,其气体进入循环压缩机循环使用。
分离出的液氨进入液氨贮槽。
原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气
即造气。
将无烟煤(或焦炭)由炉顶加入固定床层煤气发生炉中,并交替向炉内通入空气和水蒸汽,燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。
整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。
固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成,为了调节氢氮比,在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气,这个过程通常称为吹风回收。
吹风阶段:空气从煤气炉的底部吹入,使燃料燃烧,热量贮存于燃料中,为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。
吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。
上吹制气阶段:从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽,和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。
向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。
下吹制气阶段:将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入,生成的半水煤气由炉底引出。
二次上吹制气阶段:水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层,将炉底残留的半水煤气排净,为下一步送入空气创造安全条件。
空气吹净阶段:从炉底部吹入空气,所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源,并将残留的半水煤气加以回收。
以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程,然后重新转入吹风阶段,进入下一个循环。
原料气的净化:除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质,将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗(脱除二氧化碳)、铜洗(脱除一氧化碳)、碱洗(脱除残余二氧化碳)等几个工段构成,主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。
脱硫:原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀,而且能引起催化剂中毒,必须予以除去。
脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。
干法脱硫是用固体硫化剂,当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附,脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。
一般先进行湿法脱硫,再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。
湿法脱硫所用的硫化剂为溶液,当含硫气体通过脱硫剂时,硫化物被液体剂吸收,除去气体中的绝大部分硫化氢。
CO变换:一氧化碳对氨催化剂有毒害,因此在原料气进入合成氨工序之前必须将一氧化碳彻底清除。
除去一氧化碳的方法,工业上采用两段法。
第一步是把一氧化碳与水蒸汽作
用生成氢和二氧化碳;第二步采用铜氨液洗涤法,液氨洗涤法或甲烷化法除去变换中残余的少量一氧化碳。
一氧化碳变换反应是在催化剂存在条件下进行的.以三氯化二铁为主体的催化剂,使用温度在350℃~550℃称为中温变换;使用活性高的氯化铜作催化剂,操作温度控制在180℃~260℃之间时称为低温变换.采用铜氨液洗涤法或液氨洗涤法除去残余一氧化碳要求一氧化碳的含量小于4%,只采用中温变换即可达到要求。
而甲烷化法要求变换气中的一氧化碳含量小于0.5%,应采用中温变换串联低温变换方法。
工业中,变换过程都有中温变换而并非所有过程都有低温变换。
水洗:脱除二氧化碳。
经过一氧化碳变换后的气体中一般含有15~18%的二氧化碳,二氧化碳的存在会使氨合成的催化剂中毒,并且对进一步脱除少量的一氧化碳过程带来许多困难,因此必须脱除中变气中的二氧化碳。
另一方面,二氧化碳又是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵等的重要原料,应完全回收利用。
工业上把脱除中变气中二氧化碳的过程称为脱碳。
脱除二氧化碳的方法分为物理吸收法、化学吸收法和物理化学吸收法三种,它们均属于溶液吸收过程,利用了各种成分在溶剂中的溶解度不同或化学反应特性不同这一基本原理。
工业生产中以水洗法和有机胺催化热钾碱法应用最为广泛。
少量一氧化碳及二氧化碳的脱除:脱除残余一氧化碳和二氧化碳。
经过脱碳后的合成氨原料气中尚含3%左右的一氧化碳、0.1~0.3%左右的二氧化碳、0.1~0.2%左右的氧和微量的硫化氢等有害气体。
进一步清除这些有害气体,防止氨合成催化剂中毒,是原料气最后的净化步骤。
一般大型合成氨厂要求合成工序的原料气一氧化碳和二氧化碳总量应小于10ppm,中、小型厂要求不大于25ppm。
用含有铜盐的氨溶液吸收原料气中的一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和氧的工艺过程,通常称为铜洗或精炼,净化后的气体成为铜洗气或精炼气,铜洗气含一氧化碳量应小于10ppm。
在适当的温度和催化剂存在的条件下,一氧化碳、二氧化碳与氢作用生成甲烷,称为甲烷化法。
与铜洗方法相比,它具有工艺简单、操作方便、费用低的优点。
另外,原料气的最后净化方法还有液氨洗涤法。
详细资料请看帮助氨的合成:
氨的合成是合成氨生产的最后一道工序,其任务是将经过精制的氢氮混合气合成为氨。
工业上合成氨的各种工艺流程一般以压力的高低来分类。
高压法:操作压力70~100MPa,温度为550~650度。
这种方法的主要优点是氨合成效率高,混合气中的氨易被分离。
故流程、设备都比较紧凑。
但因为合成效率高,放出的热量多,催化剂温度高,易过热而失去活性,所以催化剂的使用寿命较短。
又因为是高温高压操作,对设备制造、材质要求都比较高,投资费用大。
目前工业上很少采用此法生产。
低压法:操作压力10MPa左右,温度为400~450度。
由于操作压力和温度都比较低,故对设备要求低,容易管理,且催化剂活性较高,这是此法的优点。
但此法所用催化剂对毒物很敏感,易中毒,使用寿命短,因此对原料气的精制纯度要求严格。
又因操作压力低,氨的合成效率低,分离较困难,流程复杂。
实际工业生产上此法已不采用了。
中压法:操作压力20~60MPa,温度为450~550度。
其优缺点介于高压法与低压法之间,目前此法技术比较成熟,经济性比较好。
因为合成压力的确定,不外乎从设备投资和压缩功耗这两方面来考虑。
从动力消耗看,合成系统的功耗占全厂总功耗的比重最大。
但功耗决不取决于压力一项,还要看其它工艺指标和流程的布置情况。
总的看来,在15~30MPa的范围内,功耗的差别是不大的,因此世界上采用此法的很多。