合成氨原料气的制备讲稿.ppt

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1、关于合成氨原料气的制备第一页，讲稿共九十五页哦2第一节第一节 绪论绪论v一、氨的性质一、氨的性质v二、氨的用途二、氨的用途v三、生产方法三、生产方法v四、合成氨工业进展四、合成氨工业进展第二页，讲稿共九十五页哦3（一）、物理性质（一）、物理性质v标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。20下将氨气加压下将氨气加压0.8MPa时，液化为无色的液体。时，液化为无色的液体。v 液氨或干燥的氨对大部分物质不腐蚀，在有水存在时，液氨或干燥的氨对大部分物质不腐蚀，在有水存在时，对铜、银、锌等金属有腐蚀。对铜、银、锌等金属有腐蚀。v 氨与空气或氧的混合物在一定

2、浓度范围能发生爆炸，氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能发生爆炸，有饱和水蒸气存在时，氨空气混合物的爆炸界限较有饱和水蒸气存在时，氨空气混合物的爆炸界限较窄。窄。（二）、化学性质（略）（二）、化学性质（略）一、氨的性质一、氨的性质第三页，讲稿共九十五页哦4v85的氨用来制化学肥料的氨用来制化学肥料，其余作为生产，其余作为生产其他化工产品的原料。其他化工产品的原料。v氨在工业上主要用来制造炸药和各种化学纤氨在工业上主要用来制造炸药和各种化学纤维及塑料。维及塑料。v氨的其他工业用途也十分广泛，例如：在氨的其他工业用途也十分广泛，例如：在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂。制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂

3、。二、氨的用途二、氨的用途第四页，讲稿共九十五页哦53322210002222000233oNHCaCOOHCaCNCCaCNNCaCCOCaCCCaOCCo（一）氰化法（一）氰化法（二）直接法（二）直接法 此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢气直接此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成氨基本上都用合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成氨基本上都用此法。此法。三、生产方法三、生产方法第五页，讲稿共九十五页哦6四、合成氨工业进展四、合成氨工业进展1913年，在德国Oppau建成第一个工业化的合成氨装置，日产30t.一次大战后，各国都在德国被迫公开

4、的合成氨技术的基础上，开发了一些其他方法。但氨产量增长缓慢。二战结束后，由于技术的进步，高速发展。在原料构成方面在原料构成方面：由以固体燃料（焦炭，煤等）为原料转化到了以气体或液体（天然气、石脑油、重油）为原料来合成氨。在生产规模上：在生产规模上：实现了单系列全盛氨装置的大型化，现在世界上规模最大的合成氨装置为日产1800t氨，而50年代以前，只有200t。在能耗上，在能耗上，新工艺的开发，能耗的降低。计算机的应用实现了自动化操作控制上。第六页，讲稿共九十五页哦7v5050年代，年代，在恢复与扩建老厂的同时，从苏联引进了三套年产50kt的装置；v6060年代年代，又从英国引进了一套年产100k

5、t的装置，且又在全国建设了一大批小型氨厂；v7070年代年代，我国又从西方国家引进多套大型装置（年产300 kt 以上）。v8080年代后年代后，我国设计的装置开始用于生产。中国合成氨简介中国合成氨简介第七页，讲稿共九十五页哦8我国合成氨生产工艺技术现状我国合成氨生产工艺技术现状 2004年我国合成氨装置是大、中、小规模并存我国合成氨装置是大、中、小规模并存的格局，总生产能力为的格局，总生产能力为42604260万万t/at/a。v 大型合成氨装置有大型合成氨装置有3030套，设计能力为套，设计能力为900900万万t/a/a，实际生产能力为实际生产能力为10001000万万t/a/a；v中型

6、合成氨装置有中型合成氨装置有5555套，生产能力为套，生产能力为460460万万t/a/a；v小型合成氨装置有小型合成氨装置有700700多套，生产能力为多套，生产能力为28002800万万t/a/a。2004年我国产量为4222万吨,居世界第一。第八页，讲稿共九十五页哦9合成氨生产工艺概述合成氨生产工艺概述 v目前的主要生产过程：目前的主要生产过程：v(1)制气制气 用煤或原油、天然气作原料，制备含用煤或原油、天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。氮、氢气的原料气。v(2)净化净化 将原料气中的杂质：将原料气中的杂质：CO、CO2、S等脱等脱除到除到ppm级。级。v(3)压缩和合成压缩和合成

7、 合成氨需要高温、高压，净化后合成氨需要高温、高压，净化后的合成气原料气必须经过压缩到的合成气原料气必须经过压缩到1530MPa、450左右，在催化剂的作用下才能顺利地在左右，在催化剂的作用下才能顺利地在合成塔内反应生成氨。合成塔内反应生成氨。v其主要过程如图其主要过程如图1.1和图和图1.2。第九页，讲稿共九十五页哦10合成氨生产工艺概述合成氨生产工艺概述 v图图1.1 1.1 合成氨的基本过程合成氨的基本过程第十页，讲稿共九十五页哦11第二节、固体燃料气化第二节、固体燃料气化v一、原料气制取的途径一、原料气制取的途径v二、煤气化原理二、煤气化原理v三、制取半水煤气的工业方法三、制取半水煤气

8、的工业方法v四、氧四、氧蒸汽连续气化法蒸汽连续气化法*第十一页，讲稿共九十五页哦12一、原料气制取的途径一、原料气制取的途径v现在工业上采用天然气、炼厂气，石脑油、焦炉气、重油、现在工业上采用天然气、炼厂气，石脑油、焦炉气、重油、焦炭和煤生产合成氨。其在高温下与水蒸汽的作用，制取粗焦炭和煤生产合成氨。其在高温下与水蒸汽的作用，制取粗原料气，都可用下式：原料气，都可用下式：vCnHm+nH2O(g)=nCO+(n+m/2)H2 (H0)v或或 C+H2O=CO+H2 (H0)v按供热方式的不同，制取粗原料气有下述三法：按供热方式的不同，制取粗原料气有下述三法：1 1、外部供热的蒸汽转化法、外部供

9、热的蒸汽转化法 2 2、内部蓄热的间歇操作法、内部蓄热的间歇操作法 3 3、自热反应的部分氧化法、自热反应的部分氧化法 第十二页，讲稿共九十五页哦13二、煤气化原理二、煤气化原理v 1 1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：v C+OC+O2 2=CO=CO2 2；H H0 0298298=-393.77kJ/mol=-393.77kJ/molv C+1/2O C+1/2O2 2=CO=CO；H H0 0298298=-110.59kJ/mol =-110.59kJ/mol v C+CO C+CO2 2=2CO=2CO；H H0 0298298=-1

10、72.284kJ/mol=-172.284kJ/molv CO+1/2O CO+1/2O2 2=CO=CO2 2；H H0 0298298=-283.183kJ/mol=-283.183kJ/molv 设设COCO2 2平衡转化率为平衡转化率为，总压为，总压为P Pv 则 举例:宋埠076.476.3)41(23KpP（一）、化学平衡（一）、化学平衡第十三页，讲稿共九十五页哦142、以水蒸汽作气化剂时、以水蒸汽作气化剂时碳与水蒸汽的反应为：碳与水蒸汽的反应为：C+H2O(g)=CO+H2，H0298=131.390kJ/molC+2H2O(g)=CO2+2H2 H0298=90.196kJ/m

11、ol 通过有关计算知，通过有关计算知，0.1MPa下温度高于下温度高于900，水蒸，水蒸汽与碳反应的平衡产物中，含有等量的汽与碳反应的平衡产物中，含有等量的H2及及CO，其它，其它组分含量接近于零。随着温度的降低，组分含量接近于零。随着温度的降低，H2O、CO2及及CH4等平衡含量逐渐增加。等平衡含量逐渐增加。研究平衡的目的研究平衡的目的?二、煤气化原理二、煤气化原理第十四页，讲稿共九十五页哦15（二）、反应速率（二）、反应速率v 1 1、碳和氧的反应：、碳和氧的反应：v 根据对碳与氧反应的研究表明，当反应温度在775以下时，反应属于动力学控制动力学控制。高于900时，反应属于扩散控制扩散控制

12、。在两者之间，属过渡阶段过渡阶段。v 2 2、碳和水蒸气的反应、碳和水蒸气的反应v 碳和水蒸气的反应，在温度为4001100的范围内，速度仍较慢，属于动力学控制。当温度超过1100时，反应速度较快，开始为扩散控制。例:日常烧碳低温吹熄高温吹旺二、煤气化原理二、煤气化原理第十五页，讲稿共九十五页哦16三、制取半水煤气的工业方法三、制取半水煤气的工业方法（一）、分类（一）、分类 以水蒸气为气化剂的蒸汽转化法以水蒸气为气化剂的蒸汽转化法1 1、按气化性质分、按气化性质分 以纯氧或富氧（有时也同时加入水蒸气）以纯氧或富氧（有时也同时加入水蒸气）空气作为气化剂的部分氧化法空气作为气化剂的部分氧化法2 2

13、、按气化炉床层形式分：、按气化炉床层形式分：移动床（又称固定床）、流化床、移动床（又称固定床）、流化床、气流床、气流床和熔床；气流床、气流床和熔床；3 3、按排渣的形态分为：、按排渣的形态分为：固体排渣式和液体排渣式固体排渣式和液体排渣式第十六页，讲稿共九十五页哦17（二）、半水煤气生产的特点（二）、半水煤气生产的特点v 1 1、（、（CO+HCO+H2 2）与）与N N2 2的比例为的比例为3.13.13.2.3.2.v 2 2、以空气为气化剂时，得含、以空气为气化剂时，得含N N2 2的吹风气，以水蒸气为气化的吹风气，以水蒸气为气化剂时，得到含剂时，得到含H H2 2的水煤气。的水煤气。v

14、 3 3、以前者反应热为后者提供反应所需的热，并能维持系统、以前者反应热为后者提供反应所需的热，并能维持系统自热平衡的话，得不到合格的半水煤气。自热平衡的话，得不到合格的半水煤气。v 4 4、为维持自热平衡，并得到合格的半水煤气，必须采用以下、为维持自热平衡，并得到合格的半水煤气，必须采用以下方法：方法：（1 1）间歇制气法；）间歇制气法；（2 2）富氧空气（或纯氧）气化；）富氧空气（或纯氧）气化；（3 3）外热法）外热法三、制取半水煤气的工业方法三、制取半水煤气的工业方法第十七页，讲稿共九十五页哦18（三）、间歇式制半水煤气的工作循环（三）、间歇式制半水煤气的工作循环v 间歇式气化过程在固定

15、床煤气发生炉中进行的。（图）间歇式气化过程在固定床煤气发生炉中进行的。（图）v 五个阶段：五个阶段：气体流向（图及表）气体流向（图及表）v 1 1、吹风阶段：、吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空。吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空。v 2 2、一次上吹制气阶段：、一次上吹制气阶段：自下而上送入水蒸汽进行气化反应，燃自下而上送入水蒸汽进行气化反应，燃料层下部温度下降，上部升高。料层下部温度下降，上部升高。v 3 3、下吹制气阶段：、下吹制气阶段：水蒸汽自上而下进行反应，使燃料层温度趋下水蒸汽自上而下进行反应，使燃料层温度趋下均衡。均衡。v 4 4、二次上吹制气阶段：、二次上吹制气阶

16、段：使底部下吹煤气排净，为吹入空气做准备。使底部下吹煤气排净，为吹入空气做准备。v 5 5、空气吹净阶段：、空气吹净阶段：此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中氮的主此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中氮的主要来源。要来源。三、制取半水煤气的工业方法三、制取半水煤气的工业方法第十八页，讲稿共九十五页哦19（四）、间歇式制半水煤气的工艺条件（四）、间歇式制半水煤气的工艺条件q1 1、原料：、原料：工艺条件随燃料性能不同有很大差异。其性能包括工艺条件随燃料性能不同有很大差异。其性能包括粒度、灰熔点、机械强度、热稳定性以及反应活性等。粒度、灰熔点、机械强度、热稳定性以及反应活性等。q2 2、设备：、设

17、备：对制气过程影响较大的是风机和煤气炉的炉篦。对制气过程影响较大的是风机和煤气炉的炉篦。q3 3、工艺条件：、工艺条件：（1 1）温度：）温度：炉温应较熔点温度低炉温应较熔点温度低5050（2 2）吹风速度：）吹风速度：吹风吹风速度速度直接决定放热。直接决定放热。（3 3）蒸汽用量）蒸汽用量：是改善煤气质量和提高煤气产量的重要手段之一。：是改善煤气质量和提高煤气产量的重要手段之一。（4 4）循环时间及其分配：）循环时间及其分配：等于或略少于等于或略少于3min3min.三、制取半水煤气的工业方法三、制取半水煤气的工业方法第十九页，讲稿共九十五页哦20（五）、工艺流程和主要设备（五）、工艺流程和

18、主要设备间歇式制气的工艺流程间歇式制气的工艺流程 是由是由煤气发生炉、余热煤气发生炉、余热回收装置、煤气的除尘、降温和贮存等设备回收装置、煤气的除尘、降温和贮存等设备所组所组成。成。工艺流程工艺流程见（图）见（图）三、制取半水煤气的工业方法三、制取半水煤气的工业方法第二十页，讲稿共九十五页哦21第三节、烃类蒸气转化第三节、烃类蒸气转化v一、化学原理一、化学原理v二、转化催化剂二、转化催化剂v三、工业生产方法三、工业生产方法v四四*、重油部分氧化、重油部分氧化第二十一页，讲稿共九十五页哦以天然气为原料的流程以天然气为原料的流程氨二氧化碳空气蒸汽天燃气压缩脱硫二段转化压缩高温变换低温变换脱碳甲烷化

19、压缩合成一段转化第二十二页，讲稿共九十五页哦23（二）、甲烷蒸气转化的化学反应（二）、甲烷蒸气转化的化学反应主反应主反应：CH4+H2O CO+3H2CH4+2H2O CO2+4H2CH4+CO2 2CO+2H2CH4+2CO2 3CO+H2+H2OCO+H2O CO2+H2副反应：副反应：CH4 C+2H22CO C+CO2CO+H2 C+H2O第二十三页，讲稿共九十五页哦24一、化学原理一、化学原理v（一）、气态烃原料是各种烃的混合物。主要成分为（一）、气态烃原料是各种烃的混合物。主要成分为CHCH4 4，此外还有一些其他烷烃和少量烯烃。此外还有一些其他烷烃和少量烯烃。烷烃：烷烃：或或烯烃

20、：烯烃：或或 气态烃的蒸气转化可用甲烷蒸气转化表述。气态烃的蒸气转化可用甲烷蒸气转化表述。3n 1n 1n 1n2n 2242244C HH OCHCOn2n 222C HnH OnCO(2n1)Hn2n22C HnH OnCO2nHn2n222C H2nH OnCO3nH3nnnn2n242244C HH OCHCOn2n 2222C HnH OnCO(3n1)H第二十四页，讲稿共九十五页哦25（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学v 1 1、根据可逆反应：、根据可逆反应：4222984222298CH+H O(g)CO+3H H206.29kJCH+H O(g)CO+

21、HH41.19kJ 平衡常数：平衡常数：20301242pppppKOHCHHCOp OHCOHCOpppppK22202 第二十五页，讲稿共九十五页哦26)/(/ln200RTHdTKdp 883.13108737.1100814.2lg3666.8/57.9864lg27301 TTTTKp298.21008.110632.0lg09361.0/2183lg27302 TTTTKp（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学第二十六页，讲稿共九十五页哦27（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学220301)2)()()/()3)(xnyxnxnppyx

22、yxKwmp )()3(02yxnyxyxyKwp 第二十七页，讲稿共九十五页哦28（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学（三）、甲烷蒸汽转化反应热力学v 利用上二利用上二式可求出式可求出x,y,从而从而得出各组分的浓度。得出各组分的浓度。影响影响甲烷蒸汽转化平衡组成的因素甲烷蒸汽转化平衡组成的因素v T K P K 水碳比水碳比 x图图 1.3第二十八页，讲稿共九十五页哦29（四）甲烷蒸气转化反应动力学（四）甲烷蒸气转化反应动力学v1 1、反应的机理：、反应的机理：反应历程由反应历程由5 5步构成步构成 （1 1）CHCH4 4+Z Z(CH+Z Z(CH2 2)+H)+H2 2 (2)Z(CH (

23、2)Z(CH2 2)+H)+H2 2O(g)Z(CO)+2HO(g)Z(CO)+2H2 2 (3)Z(CO)+Z Z+CO (3)Z(CO)+Z Z+CO (4)H (4)H2 2O(g)+Z Z(O)+HO(g)+Z Z(O)+H2 2 (5)CO+ZO CO (5)CO+ZO CO2 2+Z+Zv2 2、反应动力学方程、反应动力学方程)CO(bp1)CH(p)2H(p)O2H(p4kr第二十九页，讲稿共九十五页哦30过程析碳处理过程析碳处理v 碳黑生成后主要有以下几点不利：堵塞反应管道增大压降、使局部区域高温损坏碳黑生成后主要有以下几点不利：堵塞反应管道增大压降、使局部区域高温损坏催化剂、

24、增大反应阻力。从热力学分析，几个析碳反应催化剂、增大反应阻力。从热力学分析，几个析碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g)2CO(g)=CO2(g)+C(s)CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)v 只要满足下列条件其中之一就可避免析碳：只要满足下列条件其中之一就可避免析碳：v 0301/ptKpPm 0402/ptKPpm 0503/ptKpPm 第三十页，讲稿共九十五页哦31二、甲烷蒸汽转化催化剂二、甲烷蒸汽转化催化剂v 对催化剂的要求：对催化剂的要求：高活性高强度较好的热稳定性和抗析高活性高强度较好的热稳定性和抗析碳能力碳能力v1、催化剂的活性组分、助催化剂和载体、催化剂的活

25、性组分、助催化剂和载体活性组分：活性组分：从性能和经济方面考虑，活性组分，从性能和经济方面考虑，活性组分，镍镍为最佳。为最佳。助催化剂：助催化剂：提高镍的活性、延长寿命和增加抗析碳能力。提高镍的活性、延长寿命和增加抗析碳能力。镍催化剂的载体：镍催化剂的载体：使镍高度分散、晶料变细、抗老化和抗析碳等使镍高度分散、晶料变细、抗老化和抗析碳等作用。作用。常用的有氧化铝、氧化镁、氧化钾、氧化钙、氧化铬、氧化钛、和氧化钡等。第三十一页，讲稿共九十五页哦322 2、镍催化剂的制备和还原、镍催化剂的制备和还原v 共沉淀法共沉淀法v（1 1）制备：）制备：混合法混合法v 浸渍法浸渍法v为使为使CatCat有足

26、够的强度，需高温培烧，为提高活性，常将催化剂制成环状。有足够的强度，需高温培烧，为提高活性，常将催化剂制成环状。v（2 2）还原：）还原：工业上常用工业上常用H H2 2和水蒸汽来还原，和水蒸汽来还原，T T 高于转化温度即可。高于转化温度即可。vNiO+HNiO+H2 2 Ni+H Ni+H2 2O(g)O(g)H0298=-1026kJ/molv经过还原经过还原 后的镍催化剂，在开停车以及发生操作事故时都有可能被氧化剂后的镍催化剂，在开停车以及发生操作事故时都有可能被氧化剂氧化。氧化。第三十二页，讲稿共九十五页哦33三、烃类蒸气转化的工业方法三、烃类蒸气转化的工业方法1 1、转化深度：、转

27、化深度：工业上采用了分段转化工业上采用了分段转化 的流程的流程 ：首先，在较低温度下，在外热式一段转化首先，在较低温度下，在外热式一段转化炉风进行烃类蒸气转化反应，而后在较高温度下，在二段转化炉中加炉风进行烃类蒸气转化反应，而后在较高温度下，在二段转化炉中加入入 空气，利用反应热将甲烷转化反应进行到底。空气，利用反应热将甲烷转化反应进行到底。v 2 2、二段转化的化学反应：、二段转化的化学反应：v 2H2+O2=2H2O(g),H0298=-482.99kJ/molv 2CO+O2=CO2,H0298=-565.95kJ/molv CH4+O2=CO+3H2（一）、转化的分段（一）、转化的分段

28、第三十三页，讲稿共九十五页哦34（二）、工艺条件选择（二）、工艺条件选择1 1、压力：、压力：实际生产的操作压力为实际生产的操作压力为3.55.0 Mpa,3.55.0 Mpa,加压原因：加压原因：动耗动耗；热回收价值热回收价值 ；设备容积；设备容积，投资费用投资费用 。2 2、温度：、温度：理论上，温度理论上，温度反应越有利。反应越有利。v一段转化炉温度：一段转化炉温度：一段转化炉的受热程度受到管材耐温性能的限制，一段转化炉的受热程度受到管材耐温性能的限制，主要考虑投资费主要考虑投资费用及设备寿命，一般选择用及设备寿命，一般选择760800 。原因：一段炉最重要最贵的合金钢管在温度为原因：一

29、段炉最重要最贵的合金钢管在温度为950C时寿命时寿命8.4万小时，万小时，960C时减少到时减少到6万小万小时。一段炉投资约为全厂时。一段炉投资约为全厂30，其中主要为合金钢管。，其中主要为合金钢管。v二段炉温度：二段炉温度：主要按甲烷控制指标来确定。压力和水碳比确定后，按平衡甲烷的浓度来主要按甲烷控制指标来确定。压力和水碳比确定后，按平衡甲烷的浓度来确定温度。确定温度。一般要求一般要求yCH40.005,出口温度应为出口温度应为1000C左右。实际生产中，转化炉出口左右。实际生产中，转化炉出口温度比达到出口气体浓度指标对应的平衡温度高，这个差值叫平衡温距。温度比达到出口气体浓度指标对应的平衡

30、温度高，这个差值叫平衡温距。TTTe（实际温度平衡温度）（实际温度平衡温度）平衡温距低，说明催化剂活性好。一、二段平衡温距通常分别为平衡温距低，说明催化剂活性好。一、二段平衡温距通常分别为1015 C和和1530 C。第三十四页，讲稿共九十五页哦35（二）、工艺条件选择（二）、工艺条件选择3 3、水碳比：、水碳比：水碳比增大，水碳比增大，残余甲烷含量降低，且可防止析碳，残余甲烷含量降低，且可防止析碳，对转化有利。对转化有利。但又受经济的限制，工业上一般为但又受经济的限制，工业上一般为3.53.54 4。原则：不析碳，原料充分利用，能耗小。原则：不析碳，原料充分利用，能耗小。4 4、空间速度：、

31、空间速度：常用下面几种方法表示：常用下面几种方法表示：（1 1）原料气空速；（）原料气空速；（2 2）碳空速；（）碳空速；（3 3）理论氢空速；（）理论氢空速；（4 4）液空速；）液空速；v 基准：以整个原料气的干基、湿基，或以甲烷、氮气为基准。催化基准：以整个原料气的干基、湿基，或以甲烷、氮气为基准。催化剂活性高时都可增加空速，以提高生产能力。实际操作时，二段转剂活性高时都可增加空速，以提高生产能力。实际操作时，二段转化为了使催化剂即将更换时仍能满足工艺要求，可选低一点。但空化为了使催化剂即将更换时仍能满足工艺要求，可选低一点。但空速的决定与日产量有很大关系。速的决定与日产量有很大关系。v

32、原则：生产能力和催化剂用量。原则：生产能力和催化剂用量。第三十五页，讲稿共九十五页哦36（三）、烃类蒸气转化工艺流程（三）、烃类蒸气转化工艺流程q1 1、天然气蒸汽转化的、天然气蒸汽转化的KelloggKellogg工艺流程工艺流程（图）（图）q2 2、各种工艺流程的不同点：、各种工艺流程的不同点：v（1 1）原料的预热温度：）原料的预热温度：其高低应根据原料烃的组成及催化剂的性能而定。v（2 2）对流段内各加热盘管的布置）对流段内各加热盘管的布置v (3)(3)转化系统的余热回收转化系统的余热回收v现代大型氨最重要的特点是充分回收生产过程的余热，产生高压蒸气作为现代大型氨最重要的特点是充分回

33、收生产过程的余热，产生高压蒸气作为动力动力。第三十六页，讲稿共九十五页哦37一段转化炉一段转化炉v 是烃类蒸汽转化的关键设备之一。它由对流段和辐射段组成。是烃类蒸汽转化的关键设备之一。它由对流段和辐射段组成。图图 1.10图图 1.11第三十七页，讲稿共九十五页哦38二段转化炉二段转化炉v 燃烧之前，转化气与空气必须充分混合，以避免局部过热而损坏炉体。燃烧之前，转化气与空气必须充分混合，以避免局部过热而损坏炉体。因而通入的空气先要经一空气分布器。一种空气分布器的形式如图因而通入的空气先要经一空气分布器。一种空气分布器的形式如图1.12。图图 1.12第三十八页，讲稿共九十五页哦39本章内容全部

34、结束！第三十九页，讲稿共九十五页哦方 法脱 硫 剂脱 硫 情 况适 用 情 况1、化学吸收法醇胺法一乙醇胺法（MEA）二乙醇胺法（DEA）二异丙醇胺法（ADIP）热钾碱法 热钾碱法15%一乙醇胺水溶液 能脱除硫化氢、二氧化碳，当与有机硫反应时会使溶剂降解，不能两再生适用于天然气2227%二乙醇胺水溶液 能脱除硫化氢、二氧化碳，与有机硫反应慢，再生时可分解，回收胺 适用于原料气中有机硫高的场合 1530%二乙醇胺水溶液能脱硫化氢、有机硫2530%碳酸钾溶液 主要脱二氧化碳兼脱硫化氢 碳酸钾水溶液中加烷基醇胺、硼酸盐作催化剂，加偏钒酸钠作能缓蚀剂 能脱硫化氢、有机硫与二氧化碳 碳酸钠水溶液中加AD

35、A，偏钒酸钠、酒石酸钾钠氨水中加对苯二酚 栲胶代替ADA作载氧体 氨水或碳酸钠水溶液中加PDS脱硫催化剂 脱硫化氢，副产硫磺同上同上 能脱硫化氢和一部分有机硫 中型化肥厂使用较多 小化肥厂使用较多效果与ADA法相近 PDS价格高，但用量少，损失不多催化热钾碱法（Catacarb)直接氧化法蒽醌法（ADA）氨水催化法栲胶法PDS法再生蒸汽消耗少湿法脱硫湿法脱硫续表第四十页，讲稿共九十五页哦方 法脱 硫 剂脱 硫 情 况适 用 情 况 2.物理吸收法 环丁砜法（Sulfinol)聚乙二醇二甲醚法(Selexol)碳酸丙烯酯法(Fluor)N-甲基吡咯烷酮法(Purisol)低温甲醇洗涤法(Rect

36、isol)磷酸三丁酯法(Rectisol)环丁砜、二异丙醇胺水溶液 能脱硫化氢、有机硫、二氧化碳，在含高二氧化碳气体中选择脱除硫化氢 适用于含二氧化碳高的原料气，兼脱硫化氢适用于天然气、合成气适有于脱硫化氢及二氧化碳能脱除硫化氢与二氧化碳 能脱除硫化氢、有机硫与二氧化碳 适用于以煤、重油为原料的合成氨原料气同上同上同上 能脱硫化氢、有机硫、三氧化面碳 聚乙二醇二甲醚碳酸丙烯酯N-基吡咯烷酮甲醇磷酸三丁酯续表续表第四十一页，讲稿共九十五页哦型 号T302QT(T)303C7-2T304T305化学组成，%ZnOMgOMnO2SiO2Al2O38085 68 359990689575801012

37、810 外观 尺寸，mm 堆密度，kg/L 比表面，m2/g 孔容，ml/g 平均孔半径，可使S含量降到0.1ppm以下，可单独使用，也可与加氢转化催化剂串联使用 深灰色球3.54.5 0.81.0 4060 0.43 215白色条状4461.301.45 69 0.235 770 白色条状5510 1.151.35 1020 0.300.36 320 白色条状44101.101.30 28 0.40 284 白色条状446 1.11.2 2035 0.3 200备 注 用于脱除微量H2S和“反应性”有机硫以保护低温变换催化剂 只用于在石脑油为原料的大型氨厂加氢转化之后 用于气、液态烃高温脱硫

38、，对不含复杂有机硫的天然气亦可单独使用 可与加氢转化催化剂串联使用，也可用作低温变换保护剂氧化锌脱硫剂的化学组成和物理性质氧化锌脱硫剂的化学组成和物理性质第四十二页，讲稿共九十五页哦蒽醌二磺酸钠改良种碱法氨水催化法萘醌法栲胶法吸收剂g/L催化剂g/L溶液的pH值吸收溶液温度，吸收压力，MPa净化气H2S浓度mg/Nm3溶液硫容量，gH2S/L消耗定额吸收剂，/kgH2S催化剂，g/H2S蒸汽，/kgH2S电MJ(KWh)/H2SNa2CO3 21.2ADA 7.8NaVO3 5KNaC4H4O6 28.59.2 40 1.750.171Na2CO3 0.024ADA 4.7NaVO3 1.4K

39、NaC4H4O6 1 20 9.36 (2.6)Na2CO3 10As2O3 607.5401.82345Na2CO30.12As2O32.04.4 5.4(1.5)NH3 0.34对苯二酚 2.18 2.99 (0.83)Na2CO3 0.31，4萘醌 32.3 Na2CO30.22栲胶 0.016NaVO3 0.94 NH3 16.5Na2CO3 30Na2CO3 21对二苯酚 0.21，4萘醌 0.7 8.8 22常压 8.4常温常压 栲胶23NaVO3128.593545 常压1030500.150.10.20.3方 法项 目常用的氧化法脱硫比较常用的氧化法脱硫比较第四十三页，讲稿共九

40、十五页哦国 别型 号组 成外 形堆密度，/L使用温度，主要性能中国丹麦英国美国不规则颗 粒还原温度350同上 易还原，低温活性高 低温、低压、高活性，还原温度280300，极易还原 370还原明显，耐热及抗毒性比KM稍差 530以下活性稳定570以下活性稳定500以下活性稳定Fe3O4,Al2O3,K2O,CaO,MgO,SiO2同上，加BaOFe3O4,Al2O3Co3O4,CaOK2OA109A110A201A301KMKMKMRICI35-4C73-1C73-2-03Fe3O4,Al2O3，K2O,CaO，MgO,SiO2同上KM预还原型Fe3O4,Al2O3，K2O,CaO，MgO,S

41、iO2Fe3O4,Al2O3，K2O,CaO，MgO,SiO2Fe3O4,Al2O3，Co3O4,CaOK2O2.72.82.72.82.62.93.03.252.52.851.952.202.652.852.882.882.52.85380500380490360490320500380550360480350530370540360500FeO,Al2O3,K2O,CaO 390还原明显，耐毒及抗毒性较好 全部性能与相应的KM型催化剂相同同上同上同上同上同上同上同上同上国内外氨合成催化剂的组成和主要性能国内外氨合成催化剂的组成和主要性能第四十四页，讲稿共九十五页哦国内外几种中（高）变催化剂

42、 国别 中国 英国（ICI）德国（BASF)美国（UCI）型号 B109 B1102 B111 B113 ICI154 K610 C121 Fe2O3 75 79 6769 782 892 Cr2O3 9 8 7.69 92 92 K2O 0.30.4 SO4=0.7 0.06 1200ppm.0.1 S0.05 化学组成%MnO3 5 外观 棕褐片剂 棕褐片剂 棕褐片剂 棕褐片剂 尺寸，mm 99557 99.557 957 95 8.510.5 66 9.56 堆密度，kg/L 1.31.5 1.41.6 1.51.6 1.31.4 1.1 1.01.5 1.13 比表面，m2/g 36

43、74 物理性质 孔隙率，%40 35 45 备注 低温活性好，蒸汽消耗低 还 原 后 强 度好，放硫快活性 高，适 用Kellogg 型氨厂 耐 硫 性 能好，适用于重油制氨流程 在无硫条件下，高变串低变流程中使用 高变串低变流程中使用 还原态强度好 第四十五页，讲稿共九十五页哦第四十六页，讲稿共九十五页哦煤 气干 燥 区干 馏 区还 原 层氧 化 层灰 渣 区气 化 区焦 炭 或 煤空 气间 歇 式 固 定 床 煤 气 发 生 炉 燃 料 层 分 区 示 意 图第四十七页，讲稿共九十五页哦第四十八页，讲稿共九十五页哦燃料放空蒸汽氮空气冷却水半水煤气去气柜入下水道空气来自鼓风机固定层煤气发生炉

44、型）制半水煤气工艺流程煤气发生炉；2-燃烧恋；3-水封槽；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-燃料贮仓；7-烟囱第四十九页，讲稿共九十五页哦煤回炉碳蒸汽煤气蒸汽，氧鲁奇炉结构示意图1-煤箱；2-分布器；3-水夹套；4-灰箱；5-洗涤器第五十页，讲稿共九十五页哦煤氧气+蒸汽煤气后气化区沸腾层灰渣温克勒煤气化炉第五十一页，讲稿共九十五页哦灰渣水煤气蒸汽氧气水煤气反应室灰渣锁斗德士古煤气化炉第五十二页，讲稿共九十五页哦氧气+蒸汽煤氧气蒸汽煤水封下灰管水激冷辐射锅炉对流锅炉熔渣K-T煤气化炉第五十三页，讲稿共九十五页哦燃料用天然气蒸汽空气原料天然气锅炉给水氢氮气来自合成转化气去变换过热蒸汽123945678

45、10111、钴钼加氢反应器；2、氧化锌脱硫槽；3、对流段；4、辐射段（一段炉）；5、二段转化炉；6、第一废热锅炉；7、批二废热锅炉；8、汽包；9、辅助锅炉；10、排风机；11、烟囱天然气蒸汽转化工艺流程第五十四页，讲稿共九十五页哦德士古冷激工艺流程氧气水返回到发生器过程的原料预热器合成气水洗涤塔气化炉预热器分离器分离器石脑油-炭蒸汽水汽提塔油分离器油和炭重油石脑油石脑油第五十五页，讲稿共九十五页哦谢尔废热锅炉工艺流程废热锅炉 炭黑捕集器 冷凝洗涤塔粗气高压蒸汽去透平气化炉透平来蒸汽重油氧冷凝水锅炉给水新鲜水循环回水炭黑水第五十六页，讲稿共九十五页哦石脑油萃取炭黑流程石脑油炭黑液冷凝石脑油萃取分

46、离器 脱水器分离器混合器燃料重油炭黑重油重油石脑油蒸馏塔火炬回水炭黑水软水 石脑油H2S、CO2第五十七页，讲稿共九十五页哦转化器水蒸汽软水变换气一氧化碳中(高)变 低变 串联流程废热锅炉；2-高变炉；3-高变废热锅炉；4-甲烷化炉进气预热器；5-低变炉；6-饱和器；7-贫液再沸器第五十八页，讲稿共九十五页哦小型氨厂一氧化碳多段变换流程空气来自脱硫 段蒸汽来自锅炉房软水来自锅炉房半水煤气来自高压机段变换气去碳化段软水至锅炉房冷却水去排水沟1-冷却水泵；2-冷凝塔；3-软水泵；4-饱和热水塔；5-第二加热器（锅炉给水预热器）；6-热水泵；7-第一水加热器；8-蒸汽混合器；9-热交换器；10-变换

47、炉；12-水封；13-燃烧炉第五十九页，讲稿共九十五页哦精制气分离器吸收塔煤气反应罐进料泵氧化器喷射器风机悬浮液槽悬浮液泵过滤器蒸发器预热器常压下ADA法脱硫工艺流程图第六十页，讲稿共九十五页哦高塔再生的加压法脱硫工艺流程图1-吸收塔；2-分离器；3-再生塔；4-液位调节器；5-硫泡沫槽；6-温水槽；7-反应槽；8-循环槽；9-溶液过滤器；10-循环泵；11-原料泵；12-地下槽；13-溶碱槽；14-过滤 器；15-空压机；16-空气冷却器；17-缓冲罐；18-空气过滤器第六十一页，讲稿共九十五页哦项目物理吸收法化学吸收法水洗法低温甲醇洗涤法改良砷碱法改良热碱法氨基乙酸法一乙醇胺法水甲醇K2C

48、O323%As2O3As2O3K2CO32330%DEA16%V2O5K2CO3RNH2V2O5、H3BO2MEA1520%溶 剂活化剂缓蚀剂压力，Mpa 温度，原料气中CO2，%净化气中CO2，%1.8常温2811.53.2-30-703310(ppm)2.76070200.12.770110200.21.51.8709020280.20.42.743200.2溶液吸收能力，Nm3/m32130150252023201825蒸汽，t/1000Nm3CO2电，kWh/1000Nm3CO2水，m3/100Nm3CO22100.3378282.1360.41491.72.1447045852.53

49、.04.82354.648113溶剂，/1000Nm3CO24500.35K2CO30.2As2O30.1K2CO30.12DEA0.012V2O50.002K2CO33.49/tRNH20.214/t0.070.22脱碳方法的技术经济指标脱碳方法的技术经济指标第六十二页，讲稿共九十五页哦项目物理吸收法化学吸收法水洗法低温甲醇洗涤法改良砷碱法改良热碱法氨基乙酸法一乙醇胺法水甲醇K2CO323%As2O3As2O3K2CO32330%DEA16%V2O5K2CO3RNH2V2O5、H3BO2MEA1520%溶 剂活化剂缓蚀剂压力，Mpa 温度，原料气中CO2，%净化气中CO2，%1.8常温281

50、1.53.2-30-703310(ppm)2.76070200.12.770110200.21.51.8709020280.20.42.743200.2压力，Mpa 温度，原料气中CO2，%净化气中CO2，%1.8常温2811.53.2-30-703310(ppm)2.76070200.12.770110200.21.51.8709020280.20.42.743200.2溶液吸收能力，Nm3/m32130150252023201825溶液吸收能力，Nm3/m32130150252023201825蒸汽，t/1000Nm3CO2电，kWh/1000Nm3CO2水，m3/100Nm3CO2210