合成氨

合成氨生产原料的选用化工0901第六组组员：胡方友、杨康、肖叶、张洋、周尚波杨发毅合成氨生产原料的选用一.概述二.合成氨的典型流程三.原料气净化四.资源分布及费用比较五.原料的选用一、概述（一）固氮空气中含有78%（体积）的氮，但只有少数植物能直接吸收这种游离态的氮。因此，需将其转化为氨的化合物才能被植物吸收利用。20世纪初人们研究成功并在工业上实现三种固氮的方法：电弧法、氟氨法和合成氨法。由于电弧法和氟氨法在经济上无法与合成氨法比拟。因此，自1913年工业上实现氨的合成以后，合成氨渐成为固氮生产中主要方法。1754年普里斯利加热氯化铵和石灰时发现了氨1784年伯托里确定氨是由氮和氢组成的1901年吕•查德里首次提出氨的合成需高温高压法并用适当的催化剂才能进行1901~1911年间，哈伯和米塔希分别对锇系催化剂和铁系催化剂进行了研究Haber和Bosch在前人的基础上研究出了氨在工业上可投产的方法，并分别在1918年和1931年获诺贝尔化学奖（二）主要成就原料气的制备制备含有氢和氮的原料气，这一过程称为造气。原料气的净化由于煤和天然气等原料制得的氢氮原料气中都含有硫化物和碳的氧化物，这些物质对合成氨的催化剂有毒害作用，在氨的合成前需将其脱除氨的合成将净化后的原料气在高温高压下，经催化反应合成氨（三）合成氨的过程二、合成氨生产的典型流程（一）以天然气为原料的流程天然气蒸汽空气二氧化碳氨压缩脱硫一段转化压缩二段转化脱碳高级变换甲烷化压缩合成（二）重油部分氧化重油部分氧化剂取合成气（co+H2）的工艺流程有四个部分：原料液和气化剂（O2+H2O）的预热；油的气化；出口高温合成气的热能回收；炭黑清除与回收。按照热能回收方式的不同，分为德士古激冷流程和谢尔废热锅炉流程。德士古激冷流程炭黑合成氧气氮洗炭黑清除氮气压缩耐硫交换部分氧化甲醇洗H2S、COSCO2氨蒸汽分离空气重油co谢尔废热锅炉流程生产流程：脱碳氮气合成CO变换炭黑清除氧气氨重油分离CO2氮洗去硫回收脱硫炭黑蒸汽空气COH2S压缩部分氧化（三）煤炭合成路线以煤炭为原料合成氨有两种方法：间歇式半水煤气法和加压连续气化法。流程图如下：除尘造气氨碳（无烟煤）压缩脱CO2空气蒸汽脱硫变换脱CO合成1.间歇法的缺点：（1）对燃料的粒度、热稳定性、尤其是熔点要求高。（2）有效制气时间少而气化强度低。2.加压连续气化法是以煤为原料的大型合成氨广泛采用的方法。优点：燃料适用范围广动能消耗低单炉发气量大，便于大型化生产缺点：煤气中CH4含量高约8%~10%需进行甲烷化处理。三、原料气净化（一）脱硫合成气中硫化物主要有H2S、CS2、硫氧化碳、硫醇、硫醚、和噻吩等有机硫。硫化物是各种催化剂的毒物，硫化氢能腐蚀设备和管道。因此，应根据原料气中的含硫量和工艺要求的净化程度来选择适当的脱硫方法。三种原料的脱硫方法比较：以天然气为原料，含硫量较低，因此常用活性炭、ZnO、氨水催化法、聚乙二醇二甲醚法等；以重油为原料，较天然气含硫量较高，因此常用低温甲醇洗法、碳酸丙稀酯法等；以煤炭为原料，含硫量最高，所以常用低温甲醇洗法、碳酸丙稀酯法、环丁矾法等；（二）CO变换合成氨原料气中CO一般分两次除去，大部分通过CO变换反应：CO+H2O(g)CO2+H2该法既可以将一氧化碳转化成易除去的二氧化碳，又制得与一氧化碳等摩尔的氢，所消耗的只是廉价的水蒸气。（三）二氧化碳脱除二氧化碳可使合成氨催化剂中毒，一般采用溶液吸收法将其除去。1、物理法利用二氧化碳可溶于水或有机溶剂。2、化学吸收法利用其弱酸性将其吸收。（四）少量CO脱除1、铜氨分离法2、深冷分离法3、甲烷化法四、资源分布及费用比较（一）资源储量及分布几种流程装置相比，天然气装置的投资最省。天然气装置的投资远比煤装置低，如果15万吨天然气为原料的合成氨装置固定投资为2.81亿，同等规模的投资大致如下（二）费用比较五、原料的选用1.结合我国资源特点，原料以煤为主。合成氨原料结构占产能的比较（%）年份2000200620072008天然气1421.320.220.1煤炭6576.377.277.2石油212.02.02.1焦炉气0.40.60.62.政策导向新世纪前20年的中国能源和石油天然气政策可主要概括为：“节能优先、效率为本，煤为基础、多元发展，优化结构、保护环境，立足国内、对外开放。”依据以上分析并结合我国资源特点，合成氨原料应选煤炭。由于水平有限，加之时间仓促，有不妥之处，请大家批评指正！！！