制氨的工艺流程图
知识讲解-化学反应条件的优化—工业合成氨(提高)
化学反应条件的优化—工业合成氨 编稿：宋杰 审稿：张灿丽【学习目标】1、能用平衡移动原理（勒夏特列原理）解释一些生活、生产问题；2、理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件；3、了解合成氨生产的适宜条件和工艺流程。
【要点梳理】要点一、合成氨反应原理和特点。
1、反应原理：N 2（g ）+3H 2（g ）,高温高压催化剂2NH 3（g ）。
2、反应特点。
①可逆反应；②正反应是放热反应；③正反应是气体体积缩小的反应；④氨很容易液化。
要点二、合成氨适宜条件的选择。
1、适宜生产条件选择的一般原则。
对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率，故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如合成氨中氮气与氢气的配比为1∶2.8。
选择条件时既要考虑反应的快慢——反应速率越大越好，又要考虑反应进行的程度——使化学平衡尽可能向正反应方向移动，来提高氨在平衡混合物中的体积分数。
2、合成氨条件选择的依据。
运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
[归纳] 合成氨的适宜条件： （1）温度：500℃左右；（2）压强：20 MPa ～30 MPa ；（3）催化剂：铁触媒（500℃时其活性最强）。
除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气（N 2和H 2），以有利于合成氨反应。
要点三、合成氨工业的简介。
合成氨工业的简要流程：合成氨生产示意图2-4-1：1、原料的制取氮气：将空气液化、蒸馏分离出氮气或者将空气中的氧气与碳作用生成CO 2，除去CO 2后得氮气。
氢气：用水和燃料（煤、焦炭、石油、天然气等）在高温下制取。
主要反应有： C+H 2O （g ）高温CO+H 2CO+H 2O （g ）∆催化剂CO 2+H 2CH 4+H 2O （g ）700C 900C︒︒催化剂CO+3H 22CH 4+O 2950C︒催化剂2CO+4H 22、制得的氮气和氢气需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
合成氨生产技术 合成氨生产工艺条件
氨合成操作温度应视催化剂型号而定，一般控制在400-500℃。
3、空速
一般操作压力为30MPa左右的中压法合成氨，空速在20000～ 30000／h； 操作压力为15MPa的轴向冷激式合成塔，空速为10000／h； 操作压力26.9 MPa的径向冷激式合成塔，空速为16200／h。
临界温度/℃
临界压力/ Mpa
临界比体积/(L/kg)
数值 17.3 82.2 22.08
性
质
临界密度/g/cm3
临界压缩系数pV=ZRT
临界热导率〔kJ/(Kkm)〕
数值 0.235 0.242 0.522
0.7714 0.6818
沸点(,0.1Mpa)/ ℃
-33.35
蒸发热(（-33.4℃）/ (kJ/kg) 1368.02
教学目标
知 ➢了解合成氨生产中的各种影响 识 因素 目 ➢理解各种因素影响对合成氨生 标 产的影响
能
力 ➢能够对合成氨生产中各种工艺
目
参数进行分析、确定
标
工作任务:
结合教材内容，查找相关文献资料，学 习影响合成氨生产的工艺因素种类的相关 知识 ，并完成表格内容。
完成下表内容并交流:
问题
内容
反应温度如何影响氨合 成反应
工艺因素 对反应的影响
选择原则
反应温度
化学反应速率随温度的 升高而加快
氨合成反应尽可能控制在最适宜 温度附近，以使反应速率保持最 快
压力
提高压力可加快总反应 综合考虑其它因素前提下选择较
速率
高的压力
氢氮比
要始终保持反应速率最 在反应初期，氢氮比γ＝1；当
1.21_合成氨 纯碱的生产_基础
1.21合成氨 纯碱的生产【学习目标】1、了解合成氨的反应原理、基本生产过程和合成氨工业发展中需要解决的问题；2、通过纯碱的两种典型生产过程及其演变的学习，了解化学工艺改进的原因、思路、条件以及由此带来的社会和经济效益。
【要点梳理】要点一、合成氨的反应原理1．合成氨适宜条件选择的依据合成氨的反应原理：3H 2 (g)+N 2 (g)垐垐垎噲垐高温高压催化剂2NH 3 (g)；ΔH =―92.4 kJ·mol ―1；特点：这是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应。
工业上合成氨，既要使反应进行得快，又要使平衡混合物中氨的含量高，还要考虑生产中的动力、材料、设备等因素，以取得最佳效益。
因此必须根据化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，对合成氨的条件进行选择。
要点诠释：勒夏特列原理主要解决的是平衡问题，主要包括平衡移动、平衡转化率、产率等问题。
但以下几方面问题，则不能用勒夏特列原理解释：①是否需要催化剂及催化剂的催化效率问题；②反应速率进行的快慢、达到平衡时间长短问题；③与勒夏特列原理相矛盾的实际应用问题。
（1）合成氨时，压强是否越大越好，为什么使用了高温、高压还要用催化剂？选择合成氨的条件时，应以提高综合经济效益为选择生产条件的目的。
目前，合成塔的耐压钢板厚度已达10 cm ，如压强过大，H 2还是会穿透钢板。
由于N 2十分稳定。
即使用了高温、高压，反应速率仍然十分缓慢，需要很长时间才能达到平衡，这在工业生产上是很不经济的，目前，我国合成氨厂通常采用20～50 MPa 。
综合考虑上述因素，在实际生产中，合成氨反应一般选择在500℃左右，为加快反应速率，仍需使用催化剂。
（2）合成氨时，为什么选择500℃的高温，为什么不采用过量的N 2以提高H 2的转化率？500℃的高温，可以加快反应速率，此温度时，催化剂铁触媒的活性最高。
由于氮气的特殊稳定性，即使增大氮气的浓度，对反应速率及氨的产率都影响不大。
合成氨工艺
合成氨的介绍 基本简介： 生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。 ①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化 碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳 和二氧化碳约 0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔 比为 3 的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑 油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
合成氨反应式如下：N2+3H2≒2NH3(该反应为可逆反应，等号上反应 条件为：“高温高压”，下为：“催化剂”)
合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百 年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但 都是由三个基本部分组成，即原料气制备过，各台炉之间必须进行吹风排队顺序 控制。 控制方案： 1、造气工段 H2/N2 控制方案 造气工段是通过加减氮操作来进行氢氮比控制的，而加减氮操作又是通过 调节上下吹加氮时间和吹风回收时间来实现的，因此，该控制系统最终得 到的控制量要转化为上下吹加氮时间或吹风回收时间。本系统的氢氮比控 制采用调节吹风回收时间来实现。
CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ (3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成 氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。 氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨 含量不高，一般只有 10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成 反应式如下： N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol 合成工艺： 以煤为主要原料，采用固定层间歇气化法制造合成氨原料气。从原料气的 制备、净化到氨的合成，经过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合 成等工段。工艺流程简图如下所示：
年产30万吨合成氨合成工段-物料衡算部分
年产30万吨合成氨合成工段设计物料衡算部分1 总论氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位; 同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10 %的能源用于生产合成氨。
氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70 %的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30 %的比例,称之为“工业氨”。
世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。
根据合成氨技术发展的情况分析, 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变, 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性”的基本目标, 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发[1]。
(1) 大型化、集成化、自动化, 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。
以Uhde公司的“双压法氨合成工艺”和Kellogg 公司的“基于钌基催化剂KAAP 工艺”,将会在氨合成工艺的大型化方面发挥重要的作用。
氨合成工艺单元主要以增加氨合成转化率(提高氨净值) ,降低合成压力、减小合成回路压降、合理利用能量为主，开发气体分布更加均匀、阻力更小、结构更加合理的合成塔及其内件; 开发低压、高活性合成催化剂, 实现“等压合成”。
(2) 以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整,是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。
实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。
生产过程中不生成或很少生成副产物、废物,实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。
提高生产运转的可靠性,延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。
合成氨工艺及节能改造对策
合成氨工艺及节能改造对策摘要：合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工和能源等领域。
然而，传统的合成氨工艺存在能源浪费和环境污染的问题。
为了提高合成氨工艺的能源利用效率和减少环境影响，需要进行节能改造和技术创新。
本文探讨了合成氨工艺的基本原理，现有的节能改造技术，并提出未来的发展方向。
关键词：合成氨；节能改造；工艺1合成氨工艺的基本原理合成氨的工艺主要包括催化剂反应、压缩、冷却和分离等步骤。
在传统的哈柏－博斯曼工艺中，通过在高温高压下将氮气与氢气催化反应来合成氨。
这个过程需要大量的能量和催化剂，且产生大量的二氧化碳排放。
为了改善工艺的能源效率和环境友好性，需要进行节能改造。
图1为合成氨工艺流程图。
图1合成氨工艺流程图2现有的节能改造技术2.1催化剂改进研发高效的催化剂是提高合成氨工艺能源效率的关键。
近年来，一些新型的催化剂被开发出来，具有更高的催化活性和选择性。
例如，采用过渡金属催化剂的合成氨工艺可以在较低的温度和压力下进行，从而减少能源消耗。
合成氨工艺中存在一些有害物质，如硫化物、氯化物和氧化物等，它们会中毒催化剂，导致催化活性下降【1】。
因此，改进催化剂的抗中毒性能是关键之一。
通过引入抗中毒组分或者改变催化剂的物理和化学性质，可以增强催化剂对有害物质的抵抗能力，延长催化剂的使用寿命。
2.2压缩技术改进在合成氨工艺中，气体的压缩是一个能量密集型的过程。
通过改进压缩机的设计和运行参数，可以减少能源消耗。
例如，采用多级压缩和高效压缩机可以降低压缩过程中的能量损失。
2.3余热回收在合成氨工艺中，有大量的热量会被废气和冷却水带走。
通过利用余热回收技术，可以将废气和冷却水中的热能回收利用，减少能源的浪费。
例如，采用换热器和蒸汽发生器等设备，可以将废气和冷却水中的热量转化为有用的能源。
2.4改进分离技术在合成氨工艺中，需要将产生的氨与未反应的氮气和氢气进行分离。
传统的分离技术消耗大量的能量传统的分离技术消耗大量的能量，例如通过冷凝和吸附等方法进行气体分离。
年产20万吨合成氨合成工艺设计
Harbin Institute of Technology课程设计课程名称：氨合成工段工艺设计设计题目：年产20万吨合成氨合成工段工艺设计院系：化工学院化学工艺系班级：1214221设计者：学号：11214203指导教师：设计时间：2015.6目录课程设计任务书 (1)第一章综述 (2)1.1 氨的研究背景 (2)1.2氨的用途 (2)1.3氨的生产方法的选择 (3)第二章氨合成过程的步骤及工艺流程 (5)2.1氨合成的步骤 (5)2.2氨合成工艺流程简述 (7)第三章工艺计算 (8)3.1 原始条件 (8)3.2 物料衡算 (8)3.2.1 合成塔物料衡算 (8)3.2.2氨分离器气液平衡计算 (9)3.2.3冷凝塔气液平衡计算 (10)3.2.4液氨贮槽气液平衡计算 (11)3.2.5液氨贮槽物料计算 (13)3.2.6合成系统物料计算 (14)3.2.7合成塔物料计算 (15)3.2.8水冷器物料计算 (16)3.2.9氨分离器物料计算 (17)3.2.10冷凝塔物料计算 (18)3.2.11氨冷器物料计算 (20)3.2.12 冷凝塔物料计算 (22)3.2.13液氨贮槽物料计算 (23)3.3 热量衡算 (25)3.3.1合成塔热量计算 (25)3.3.2 废热锅炉热量计算 (27)3.3.3 热交换器热量计算 (28)第四章设备的计算与选型 (30)4.3校核总传热系数K (30)4.3.1 官内给热系数α计算 (30)4.3.2 管外给热系数αo (34)4.3.3 总传热系数K (37)4.4管子拉脱力的计算 (37)4.5 计算是否安装膨胀节 (38)4.6换热器主要结构尺寸和计算结果 (39)结论 (40)参考文献 (41)附录 (42)带控制点的工艺流程图 (42)课程设计任务书课程任务：合成氨合成工段工艺设计设计题目：年产20万吨合成氨合成工段工艺设计设计条件：(1)年产量200kt，年生产时间扣除检修时间后按300天计，则产量为：27.778t/h(2)新鲜补充气组成表3.1新鲜补充气组成(摩尔分数%)组分H2N2CH4Ar 总计含量74.45 24.12 1.10 0.33 100(3)合成塔入口中氨含量：NH3入=2.5%(4)合成塔出口中氨含量：NH3出=16.5%(5)合成塔入口惰性气体含量：CH4 +Ar=15%(6)合成塔操作压力：32Mpa(7)精练气温度：35℃(8)水冷器出口气体温度35℃(9)循环机进出口压差1.47MPa(10)年工作日300 d(11)计算基准生产1t氨第一章综述1.1 氨的研究背景世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。
苯胺生产工艺流程图
苯胺生产工艺流程图一、引言苯胺，化学式为C6H5NH2，是一种重要的有机化学原料，也是许多药物和染料的主要中间体。
在工业生产中，苯胺主要通过氨化苯的方式合成。
本文将详细介绍苯胺生产的工艺流程图，并对每个步骤的操作原理和注意事项进行分析。
1.苯胺合成步骤：苯➝氨化苯➝还原➝结晶➝精制2.氨化苯步骤：苯➝氨乙酸铜催化剂➝氨化➝过滤➝干燥3.还原步骤：氨化苯➝催化剂（如铂催化剂）➝还原苯胺➝还原液分离➝水洗➝干燥4.结晶步骤：还原液➝结晶事件（如甲醇结晶事件）➝过滤➝干燥5.精制步骤：结晶产物➝二次结晶➝过滤➝干燥三、操作原理和注意事项1.氨化苯步骤的操作原理和注意事项：氨化苯是将苯和氨反应，催化剂一般选用氨乙酸铜。
操作时，苯和氨乙酸铜催化剂按一定比例加入反应釜中，加热至一定温度进行反应。
注意控制反应温度和时间，以避免产生副产物。
2.还原步骤的操作原理和注意事项：还原步骤是将氨化苯中的氮氢官能团还原成氨基官能团。
常用的还原剂是铂催化剂。
操作时，将氨化苯与铂催化剂按一定比例加入反应釜中，控制温度和反应时间，使反应进行到位。
注意控制还原液的pH值，以避免产生分解产物。
3.结晶步骤的操作原理和注意事项：结晶步骤是通过溶剂结晶的方式分离和提纯还原液中的苯胺产物。
常用的溶剂是甲醇。
操作时，将还原液与甲醇按一定比例混合，加热至一定温度进行结晶。
注意控制结晶条件，如温度和冷却速度，以获得高纯度的苯胺结晶。
4.精制步骤的操作原理和注意事项：精制步骤是通过二次结晶和过滤的方式进一步提高苯胺的纯度。
操作时，将结晶产物与溶剂（如甲醇）按一定比例混合，加热至一定温度进行结晶。
然后将产生的苯胺晶体通过过滤分离出来，再次进行干燥。
注意控制结晶和过滤条件，以避免杂质的污染。
四、结论本文详细介绍了苯胺的生产工艺流程图及每个步骤的操作原理和注意事项。
通过合理控制每个步骤的条件和注意事项，可获得高纯度的苯胺产品。
苯胺作为有机化学原料，在医药、染料、涂料等领域有着广泛的应用。
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制氨的工艺流程图
制氨是一种重要的化学工业工艺，用于生产氨气。
下面是制氨的工艺流程图及其步骤的简要说明。
制氨工艺流程图如下：
1. 空气压缩：首先，需要将大气中的氮气和氧气通过空气压缩机进行压缩，提高氮气和氧气的压力。
2. 空气分离：经过空气压缩后的混合气体经过空分设备，主要通过冷却和压缩等工艺步骤进行气体分离。
在空分设备中，通过分子筛等物质将氮气和氧气分离开来。
3. 氮气回收：通过分离后的氮气需要进行进一步的处理和回收。
主要的处理方法包括冷却和净化等步骤，以保证氮气的纯度和质量。
4. 氮气和氢气混合：经过回收后的氮气和通过气化设备产生的氢气进行混合，以形成合适的比例和浓度。
5. 合成氨反应：混合好的氮气和氢气进入一个高温高压的反应器中，通过合成氨反应生成氨气。
6. 氨气处理：合成氨反应生成的氨气还需要经过一系列的处理步骤，以提高氨气的纯度和净化程度。
包括冷却、净化和干燥等工艺。
7. 氨气压缩：经过处理后的氨气需要经过氨气压缩机进行压缩，提高氨气的压力。
8. 氨气贮存：压缩后的氨气可以暂时贮存起来，以备后续使用或出售。
贮存方式通常使用压力罐或储罐等设备。
以上是制氨的主要工艺流程，每个步骤都需要严格控制操作条件和过程参数，以确保制氨反应的高效和安全性。
同时，在整个制氨过程中还需要监测和控制气体流量、温度、压力等参数，确保制氨工艺的稳定性和可持续发展。
制氨的工艺流程图为了简洁起见，并未包括所有的细节步骤和设备，实际工厂中的制氨流程图会更加复杂和详细。