合成氨生产工艺流程PPT

1、合成氨生产工艺流程、内容、氨合成基本理论1、氨合成动力学(反应机理) 2、氨合成操作条件的选择(温度、压力、催化剂)氨合成工艺流程、阿摩尼亚的合成工艺在适宜的温度、压力和催化剂存在的条件下纯化并从混合气体中冷凝分离生成的气体氨，得到产品液氨。 第一节氨合成的基本理论是，氨合成反应的特征3H2 N2=2NH3 Q (1)是可逆反应。 也就是说，氢瓦斯气体和氮瓦斯气体反应生成阿摩尼亚后，在云同步，阿摩尼亚也分解为氢瓦斯气体和氮瓦斯气体。 (2)为发热反应。 生成阿摩尼亚后向云同步放出热量，反应热与温度、压力有关。 (3)是体积缩小的反应。 (4)快速进行反应需要催化剂。 二、氨合成反应的化学平衡、

2、1 .平衡常数：降温、平衡常数增大2 .平衡阿摩尼亚含量反应达到平衡时混合瓦斯气体中阿摩尼亚的含量、平衡阿摩尼亚含量或氨的平衡收率。 提高平衡阿摩尼亚含量的措施是降低温度，提高压力，保持氢氮比在3:1。 三、氨合成动力学，一、反应机理是催化的作用，氢和氮生成阿摩尼亚的反应是一多相瓦斯气体催化反应。 (1)瓦斯气体反应物扩散到催化剂外表面，(1)瓦斯气体反应物扩散到催化剂的外表面，(2)瓦斯气体反应物扩散到催化剂的外表面，(3)瓦斯气体反应物扩散到催化剂的外表面，(2)反应物从催化剂外表面扩散到毛孔内表面，(3)瓦斯气体被活性吸附(通常(4)吸附状态的瓦斯气体在催化剂表面发生化学反应，生成生成物

3、(5)生成物从催化剂表面脱离(6)脱离后的生成物从催化剂毛孔向外面扩散(7)生成物从催化剂外面向气相主流扩散。 以上7个步骤中，(1)、(7)是外扩散过程，(2)、(6)是内扩散过程，(3)、(4)和(5)统称为化学动力学过程。四氨合成操作条件的选择、氨合成生产工艺条件必须满足产量高、消费定额低、工艺流程和设备结构简单、操作方便、安全可靠等要求。 决定生产条件的最重要因素有压力、温度、空间速度、瓦斯气体组成、催化剂等。 (1)、压力、一定的空速，合成压力越高，出口阿摩尼亚浓度越高，阿摩尼亚纯(合成塔出入口阿摩尼亚含量的差)越高，合成塔的生产能力也越大。 氨合成系统的能源消费主要包括原料气体压强

4、缩功、循环气体压强缩功、阿摩尼亚分离制冷功。 生产实践证明，操作压力为2035MPa，总能量消耗相对较低。 (二)、温度将某催化剂在一定生产条件下具有最高阿摩尼亚生成率的温度称为最佳温度。 最适温度通过空间速度、压力等生产实践得到的氨合成操作温度也控制在470520度比较合适。 三、当空间速度操作压力、温度和进气瓦斯气体组成恒定时，空速增加，阿摩尼亚净收益降低。 由于阿摩尼亚净下降程度小于空间速度的增大倍数，因此空间速度增加时氨合成生产强度提高，阿摩尼亚产量增加。 (3)催化剂多为铁元素、白金、锰、钨、铀等可作为氨合成催化剂使用的物质。 但是，以铁元素为主体的催化剂由于原料广泛、廉价，因此在低

5、温下具有良好的活性抗毒能力强、寿命长等优点，被广泛采用。 1、为了在短时间内投入产出催化剂的预还原合成氨系统，在合成塔外预先还原铁元素催化剂，即进行催化剂的预还原。 2催化剂钝化还原后的活性铁元素与空气接触时会发生强烈的氧化反应，释放出的热量会使催化剂的烧结失活。 钝化方法是将压力降低到0.51MPa，温度降低到5080度，用氮瓦斯气体置换系统后，逐渐导入空气使氮瓦斯气体中的氧含量达到0.20.5%，催化剂中毒和老化，1催化剂中毒进入合成塔新鲜空气中进行了净化，但仍含有微量有毒瓦斯气体，催化剂逐渐老化2催化剂老化催化剂长期使用后，活性逐渐下降，生产能力逐渐下降的现象称为催化剂老化。 催化剂中毒

6、和老化几乎都是免不得，但选择耐热性能好的催化剂，可改善瓦斯气体质量和稳定操作，大幅度延长催化剂寿命。 第四节，氨合成工艺流程，一、氨合成基本工艺步骤(一)瓦斯气体压缩和驱油(二)瓦斯气体预热和合成(三)阿摩尼亚分离合成塔出口瓦斯气体阿摩尼亚含量一般为1020%，并分离氨。 1 .水吸收法2 .凝结该方法是将合成瓦斯气体降温，使其瓦斯气体阿摩尼亚凝结形成液体阿摩尼亚后，用阿摩尼亚分离器从非凝结瓦斯气体中分离出来。 目前主要采用蒸发制冷法分离循环瓦斯气体中的阿摩尼亚。 在阿摩尼亚凝结的过程中，一部分氢氮瓦斯气体和惰性瓦斯气体溶解于液体阿摩尼亚，当液体阿摩尼亚处于“储藏罐瓦斯气体”时。 (1)、瓦斯

7、气体循环、氢气混合气体通过阿摩尼亚合成塔后，略微合成为阿摩尼亚。 分离阿摩尼亚后，剩馀的氢氮瓦斯气体为了降低惰性瓦斯气体含量，除去了少量的空气，大部分与新鲜的原料瓦斯气体汇合后返回合成塔进行阿摩尼亚合成，构成了循环法生产流程。 (二)、排除惰性瓦斯气体、氨合成循环系统的惰性瓦斯气体由三条途径提出：1.一部分从系统中泄漏；2 .一部分溶解在液体阿摩尼亚中带走；3 .大部分采用放空的方法，即断断续续或连续地从系统中排出。 放空的位置必须在阿摩尼亚大部分分离后，新鲜空气进入之前。 (3)、反应前的回收利用、反应热的回收利用方法主要有以下几种1 .预热反应前的前氢氮混合气。 在塔内设置热交换设备，为了使反应前的氢氮混合气体达到催化剂的活性温度，用反应的高温瓦斯气体进行预热。 2 .预热反应前的氢氮混合气体和副生成蒸汽塔内同时设置热交换设备预热反应前的氢氮混合气体和佘热副生成蒸汽。 3 .预热反应前的氢氮混合气体和预热高压锅炉给水反应后的高温瓦斯气体首先用塔内的热交换设备预热反应前的氢氮混合气体，然后用塔外热交换设备预热高压锅炉给水。 二、由于压缩机型式、操作压力、阿摩尼亚分离冷凝段数、热能回