合成氨工艺精品课件

1、合成氨工艺第1页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二1 概述一、合成氨的重要性生产氮肥、硝酸盐、胺、纤维、染料等。二、原料路线直接原料：氢和氮以下方法获得粗原料气：氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳第2页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二粗原料气变换：变换气以氢气、氮气、二氧化碳为主，其中氢分子与氮分子之比为：3:1除杂净化得到合乎要求的氢氮混合气。第3页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二三、氨合成原则流程和各化学反应过程相互关系 氨合成这一步最困难，工艺条件要求也最严格，是主 要化学反应过程，应首先进行优化。第4页，共23页，2022年，

2、5月20日，7点52分，星期二2 氨合成的热力学基础一、氨合成反应与反应热第5页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二二、反应平衡常数第6页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二三、影响平衡时氨浓度的因素1、氢氮比R：R=3(此时y最大)2、温度：温度越低，Kp越大。低温催化剂为发展方向。3、压力：压力越大，平衡浓度越大。4、惰性气体含量：有较大的影响。第7页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二3.氨合成动力学一、催化剂 铁催化剂： A10型催化剂：活化能约170KJ/mol，起燃温度370度，耐热温度510度，活性最高时的温度450度左右，粒

3、径2.213mm.第8页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二二、反应动力学第9页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二第10页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二不同粒度催化剂、压力30MPa、空速30000h-1时，不同温度下的反应结果：低温时：化学动力学控制，氨含量不受颗粒大小影响；高温时：内扩散控制，小颗粒催化剂效果较好。第11页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二4. 氨的合成与分离一、工艺条件的优化1、温度：400510度（可逆放热反应，最快反应速率时的反应温度随转化率的提高而降低）第12页，共23页，2022年，

4、5月20日，7点52分，星期二2、压力：加压有利于提高转化率。 20世纪：1015MPa; 近年：34MPa3、空间速度： 气固相催化反应空间速度越大，反应时间越短，生产强度越大。第13页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二4、氢氮比：氮的活性吸附为合成反应的控制阶段，氮的含量对反应速率影响较大，略低于3可加快反应速率。实践：32MPa、450度、催化剂粒度1.22.5mm 空速24000(1/h)、R=2.5出口氨浓度最大采取的方法：新鲜原料气比为3，混合后的循环气在合成塔入口的比约为2.8。5、进塔气中的惰性气体含量：一般2%6、催化剂颗粒：反应初期：温度440470度粒

5、径0.63.7mm;反应后期：温度420440度粒径816mm第14页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二二、氨的分离方法：降低温度使氨液化通过气液分离器使液氨与其他气体分离。第15页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二四段冷激轴向合成塔第16页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二原料气主进气口沿环隙至顶部换热器管间预热420度，与冷激气混合温度降为410度第一段催化剂床层，温度由410上升到496度再与冷激气混合降至430度，此时NH3%为6.9%二段、三段、四段中心管换热器管内出塔（130200度）第17页，共23页，2022年，5月2

6、0日，7点52分，星期二径向塔：气体的走向是径向，每段催化剂的厚度只有塔径的30%70%。径向塔的优点：1、阻力小：通气面积大、催化剂床层薄；2、空速高；3、催化剂活性高第18页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二第19页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二四、合成与分离循环流程第20页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二一次分离流程只进行压缩和冷却液化分离。适于合成压力较低（约10-15MPa)出塔气中氨%12%第21页，共23页，2022年，5月20日，7点52分，星期二二次分离流程适用于压力较高（约30MPa）的场合。处理过程中出塔气氨%15%，第一次分离是在水冷的条件下使近一半的氨液化分离出去，气体中剩余的