合成氨的原料气.ppt

1、合成氨原料气设计方案,脑无极限,创意无止境,刀锋 精英团队,一、绪论,二、设备选取,三、生产原理,四、工艺条件,五、工艺流程,六、结果分析,德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下：N2+3H22NH3 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，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。,合成氨的

2、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。,氢的来源,天然气制氢,2、天然气制氢： 天然气制氢工艺（制氢设备，制氢工艺）原理： 在800高温，一定的压力及催化剂作用下，天然气中烷烃和水蒸气发生化学反应。得到含有H2、CO、CO2、N2、CH4的转化气。转化气经过废热锅炉换热、进入变换炉使CO变换为H2和CO2。再经换热、冷凝、汽水分离，自动程序控制回收CO2后将气体依序通过装有多种特定吸附剂的吸附塔，由变压吸附(PSA

3、)升压吸附N2、CO、CH4、CO2等杂质提取产品氢气。降压解析放出杂质并使吸附剂得到再生。,特点：1、天然气既是原料气也是燃料气无需运 输，氢能耗低、消耗低、氢气成本最 低更适合于较大大规模制氢。 2、自动化程度高、安全性能高。 3、与煤造气比较：占地面积小，无污染、 无废渣、环保性能好。,氮的来源,膜分离空分制氮与氮纯化装置相组合,碳脱氧法： 在碳载型催化剂作用下（在一定温度下），普氮中之残氧和催化剂本身提供的碳发生反应，生成CO2。反应式：CO2CO2。再经过后级除CO2和H2O获得下列组成的高纯氮气：N299999，O25106，CO25106，H2O107106。制氮成本在06元m3

4、左右。,氮气的净化,成品氮的质量完全可满足磁性材料的用气要求，工艺中不使用H2，无加氢法带来的问题，氮中无H2且成品氮的质量不受普氮波动的影响，故和其他氮气纯法相比，氮气质量更加稳定，是最适合磁性材料行业中一种氮气纯化方法。,膜分离空分制氮与氮纯化装置相组合 膜分离空分制氮也是非低温制氮技术的新的分支，是80年代国外迅速发展起来的一种新的制氮方法，在国内推广应用还是近几年的事。,膜分离制氮是以空气为原料，在一定的压力下，利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。它与上述两种制氮方法相比，具有设备结构更简单、体积更小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快（3min以内）、

5、增容更方便等特点，但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严，膜易老化而失效，难以修复，需要换新膜，膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在98左右的中小型用户，此时具有最佳功能价格比；,膜分离制氮是以空气为原料，在一定的压力下，利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。它与上述两种制氮方法相比，具有设备结构更简单、体积更小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快（3min以内）、增容更方便等特点，但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严，膜易老化而失效，难以修复，需要换新膜，膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在98左右的中小型用户，此时具有最佳功能价格比；,当要求氮气纯度高于98时，它与同规

6、格的变压吸附制氮装置相比，价格要高出30左右，故由膜分离制氮和氮纯化装置相组合制取高纯氮时，普氮纯度一般为98，因而会增加纯化装置的制作成本和运行成本。,(3)敏感性因素分析水煤气项目，影响经济效益的最敏感因索是建设投资，如果建设投资增加10时，税前内部收益率为1705，比基本收益率下降253。天然气项目，影响经济效益的最敏感因素是天然气价格。如果天然气价格上涨20，税前内部收益率为19 45，比基本收益率下降2412。,结论 (1)“天然气”、“水煤气”这2种方案在技术上都比较成熟可靠，对环境影响小，均可供选择方案。 （2)水煤气方案一次性投资较高，但因其煤资源量广、质优、价廉的优势，故该方案降低成本效益显著。 (3)天然气方案一次性投资低，但天然气属于垄断行业，价格难以预测，若天然气价格在O7元