煤为原料的合成氨工艺流程简图讲解学习.pdf

精品文档 以煤为原料的合成氨工艺 煤合成氨工艺的核心问题是制备纯净的氢气， 而制备纯净的氢气， 就涉及到 脱硫脱碳工序！含硫、含碳的气体，都是酸性气体！ C+H2O(水蒸气 )=CO+H2 （水煤气法） CO+H 2O=CO2+H2 拥有氢气与氮气，即可制得氨。 氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵（简称甲铵），进一步脱水生成尿素！ 2NH+CO==COONHNH （放热），COONHNH==CO(NH) +HO （吸热）。 3 2 2 4 2 4 2 2 2 尿素加热分解可以制成三聚氰胺 6CO(NH2) 2==C3N3(NH2) 3 ( 三聚氰胺 )+3CO2+6NH3 。 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。 (2) 净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变 换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。 ① 一氧化碳变换过程 在合成氨生产中， 各种方法制取的原料气都含有 CO，其体积分数一般为 12% 到 40%。合成氨需要的两种组分是 H2 和 N2 ，因此需要除去合成气中的 CO。变换 2 2 2 反是： CO+HO→H+CO =-41.2kJ/mol 0298H Δ 由于 CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制 2 2 变换段出口残余 CO含量。第一步是高温变换，使大部分 CO转变为 CO和 H ；第 二步是低温变换， 将 CO含量降至 0.3%左右。 因此，CO变换反应既是原料气制造 的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。 精品文档 精品文档 ② 脱硫脱碳过程 各种原料制取的粗原料气， 都含有一些硫和碳的氧化物， 为了防止合成氨生 产过程催化剂的中毒， 必须在氨合成工序前加以脱除， 以天然气为原料的蒸汽转 化法，第一道工序是脱硫， 用以保护转化催化剂， 以重油和煤为原料的部分氧化 法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。 工业脱硫方法 种类很多，通常是 采 用物理 或 化学吸 收 的方法， 常用的 有低温甲醇 洗法 (Rectisol) 、聚乙二醇二甲醚法 (Selexol) 等。 粗原料气经 CO变换以后，变换气中除 H2 外，还有 CO2、CO和 CH4 等组分，其 2 2 中以 CO含量最多。 CO既是氨合成催化剂的毒物， 又是制造尿素、 碳酸氢铵等氮 肥的重要原料。因此变换气中 CO2 的脱除必须兼顾这两方面的要求。 2 一般采用溶液吸收法脱除 CO。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一 类是物理吸收法，如低温甲醇洗法 (Rectisol) ，聚乙二醇二甲醚法 (Selexol) ， 碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化