合成氨原料气的净化.docx

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1、化工生产技术课程教案学习情境三合成氨工作任务合成氨原料气的脱硫授课地点多媒体教室3-8教学方法讲授法课时4任务描述及任务目标把握干法脱硫、氨水催化法脱硫及两生过程的根本原理、主要设备和工艺条件的选择包含章节学习重点及难点主要教具、第三章第三节设备、工具脱硫方法的选择与比照碱法脱硫的原理及工艺指标确实定多媒体学生学习根底学问点：已具有无机化学,化工单元操作,物理化学,化工热力学等的学习根底，具有确定的自学力气，承受学问的力气也较强.第一节 原料气的脱硫脱硫方法很多，主要可分为干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫一般适用于含S量较少的状况。湿法脱硫一般适用于含S量较大的场合。 、干法脱硫一钴钼加氢法钴钼加

2、氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃，从而削减蒸汽转化工序析碳的可能。钴钼加氢催化剂以氧化铝为载体，由氧化钴和氧化钼组成。经硫化后活性组分为MoS2,Co9S8 也是活性成份。主要反响如下： RCH2SH+H2=RCH3 + H2SRCH2-S-CH2R+2H2=RCH3 + RCH3 +H2S RCH2S-SCH2R+3H2=RCH3 + RCH3 +2H2S操作温度一般在 300 400C,压力由不同催化剂而定，加氢量一般依据保持反响后气体中有 510%氢为准。二氧化锌法化工生产技术课程教案氧化锌脱除有机硫的力气很强，可使出口硫含量0.1ppm，当原料气硫含量5010-6 时，仅用它一步脱硫就

3、行了。假设硫含量较高，可先用湿法，再用此法。其根本原理如下：ZnO(s)+H2S(g)=ZnS(s)+H2O(g) ZnO(s)+C2H5SH(g)=ZnS(s)+C2H5OH(g)氧化锌脱硫的反响速度主要是内集中把握，所以氧化锌脱硫剂都做成高孔率的小颗粒。氧化锌脱硫性能的好坏用硫容量表示。所谓硫容就是每单位质量氧化锌能脱除 S 的量。氧化锌脱硫性能的好坏用硫容量表示。所谓硫容就是每单位质量氧化锌能脱除 S 的量二 、湿法脱硫湿法脱硫可分为化学吸取法、物理吸取法和化学物理综合吸取法等。下面以改进 ADA法(改进蒽醌二磺酸法)为例争论1. 反响原理：在脱硫塔中进展的反响为Na2CO3 +H2S

4、=NaHS+NaHCO3然后再与偏钒酸钠反响，氧化态ADA氧化焦性偏钒酸钠2. 主要操作条件温度、压力、再生空气量、再生时间PH值3. 工艺流程图化工生产技术课程教案2. 低变催化剂低变催化剂一般用铜催化剂。其主要成份为：CuO15.3-31.2%, ZnO32-62.2%, Al2O30-40.5%少量Cr2O3.活性成份为单质铜，使用前也要复原：CuO(s) + H2(g) = Cu(s) + H2O(g)CuO(s) + CO(g) = Cu(s) + CO2(g)要留意当温度250C时可发生反响三 、工艺条件的选择1. 温度变换反响是放热反响，存在反响最正确温度。2. 压力从平衡角度看

5、，加压对变换反响不利；但从动力学角度看，压力增大，反响速率上升。这是由于加压催化剂活性更高，以自然气为原料的合成氨厂，变换压力一般为 3.0MPa。3. 水蒸气比例以水蒸气摩尔数与 CO 摩尔数之比表示，称为水碳比。水碳比上升，平衡转化率上升，且可避开析碳。四、工艺流程1. 中低变串联流程2. 多段变换流程教学设计、组织实施、时间安排：化工生产技术课程教案一、 复习原料气的三种制备方法；10min 工作设任问务引出合原成料氨气原为料什气么的要C脱O硫、? CO2 变换二、 多媒体讲解干法脱硫40min重点讲解：钴钼加氢法氧化锌法三、 多媒体讲解湿法脱硫40min重点讲解：氨水催化法改进ADA

6、法四、 多媒体呈现喷射再生法、高塔再生法脱硫工艺流程30min 五、 分组争论25min学生分组争论并用表格的方式比较干法脱硫、湿法脱硫两种不同的工业方法六、小结教师总结原料气脱硫的两种制备方法、原理、工艺、流程、主要设备等10min七、布置思考题和作业5min教学反思授课地点多媒体教室3-8化工生产技术课程教案教学方法讲授法课时2任务描述及任务目标1、把握氨原料气的CO 、CO2 变换根本原理、主要设备和工艺条件的选择2、把握两种变换催化剂包含章节第三章第三节主要教具、设备、工具多媒体学习重点及难点学生学习根底学问点：反响条件的选择和催化剂的选择变换原理已具有无机化学,化工单元操作,物理化学

7、,化工热力学等的学习根底，具有确定的自学力气，承受学问的力气也较强.一、 一氧化碳变换的根本原理反响的热效应和平衡常数一氧化碳与水蒸气的反响是一个可逆放热反响，不同温度下的反二、变换催化剂1、 低变催化剂低变催化剂一般用铜催化剂。其主要成份为：CuO15.3-31.2%, ZnO32-62.2%, Al2O30-40.5%少量Cr2O3.活性成份为单质铜，使用前也要复原：CuO(s) + H2(g) = Cu(s) + H2O(g)CuO(s) + CO(g) = Cu(s) + CO2(g)要留意当温度250C时可发生反响2、中变催化剂：铁系催化剂的组成催化剂的主要特性化工生产技术课程教案复

8、原与钝化三 、工艺条件的选择1. 温度变换反响是放热反响，存在反响最正确温度。2. 压力从平衡角度看，加压对变换反响不利；但从动力学角度看，压力增大，反响速率上升。这是由于加压催化剂活性更高，以自然气为原料的合成氨厂，变换压力一般为 3.0MPa。3. 水蒸气比例以水蒸气摩尔数与 CO 摩尔数之比表示，称为水碳比。水碳比上升，平衡转化率上升，且可避开析碳。四、工艺流程1. 中低变串联流程2. 多段变换流程教学设计、组织实施、时间安排：化工生产技术课程教案复习原料气脱硫方法；3min 设问引出原料气为什么要进展 CO 、CO2 变换?二、多媒体讲解原料气中 CO 的变换5min三、重点讲解：CO

9、 的变换的的根本原理30min1、主要从化学反响、反响动力学的角度来讲解2、介绍变换催化剂低变催化剂：铜系中变催化剂：铁系3、 师生一起分析工艺条件的选择压力温度 汽气比四、多媒体讲解原料气的 CO2 变换30min1、讲解物理吸取法脱碳2、介绍化学吸取法脱碳热碳酸钾法脱除 CO2MDET 法脱除 CO2五、师生一起分析工艺条件的选择压力温度五、分组争论汽气比5min学生分组争论原料气 CO 、CO2 变换方法六、小结教师总结原料气 CO 、CO2 变换方法、原理、工艺、流程、主要设备等4min七、布置思考题和作业3min工作任务合成氨原料气的最终净化教学反思授课地点多媒体教室3-8化工生产技

10、术课程教案教学方法讲授法课时2任务描述及任务目标了解原料气的最终净化的方法，把握对气质的要求及方法的原理、工艺指标包含章节学习重点其次章第三节主要教具、设备、工具多媒体及难点学生学习根底学问点：铜氨液吸取方法的原理、工艺指标、工艺流程已具有无机化学,化工单元操作,物理化学,化工热力学等的学习根底，具有确定的自学力气，承受学问的力气也较强.一、铜氨液吸取法一、醋酸铜氨液的成分和作用1、铜离子2、氨3、醋酸4、剩余的一氧化碳、二氧化碳二、铜氨液吸取一氧化碳的根本原理三、铜氨液队一氧化碳、二氧化碳的吸取四、铜氨液吸取的工艺条件1、压力一般操作压力在 12Mpa 以下2、温度一般铜液温度以 812C

11、为宜五、铜氨液的再生及工艺条件六、工艺流程二 甲烷化法一、根本原理二、工艺条件三、甲烷化催化剂四、工艺流程五、双甲工艺流程优点三、 深冷分别法-液氮洗涤法 原理及其特点教学设计、组织实施、时间安排：工作任务氨的合成反响合成催化剂化工生产技术课程教案 、 复习原料气进展 CO 、CO2 变换的方法；设问：引出原料气还有哪些毒气需要净化？5min二、 多媒体讲解铜氨液吸取法30min重点讲解：1、醋酸铜氨液的成分和作用2、铜氨液吸取一氧化碳的根本原理3、 师生一起分析工艺条件的选择压力温度三、多媒体讲解甲烷化法20min重点讲解： 1、甲烷化法的反响原理2、甲烷化法的动力学3、甲烷化催化剂四、引导

12、学生自学深冷分别法-液氮洗涤法 原理及其特点5min五、分组争论10min学生分组争论合成氨原料气的最终净化的三种方法，并进展比较六、小结5min教师总结原料气最终净化的三种方法、原理、工艺、流程等七、布置思考题和作业5min教学反思授课地点多媒体教室3-8化工生产技术课程教案教学方法讲授法课时2任务描述及任务目标应用化学反响进度和化学平衡原理，分析合成氨的适宜条件；把握依据化学平衡移动的要求，打算某些条件选择的一般规律，生疏化学理论对生产实践的指导作用包含章节学习重点第三章第四节氨的合成条件选择主要教具、设备、工具多媒体及难点学生学习根底学问点：合成条件适宜的湿度与压强的选择及对反响速度、产

13、量的影响已具有无机化学,化工单元操作,物理化学,化工热力学等的学习根底，具有确定的自学力气，承受学问的力气也较强.第一局部 热力学根底一、氨的合成及其反响特点氨合成原理：3H2+N2=2NH3 二、氨合成反响的热效应三、化学平衡及平衡常数四、影响反响速度的因素五、合成氨反响的动力学氨合成反响的化学平衡：温度压力和气体组成对平衡常数的影响，会计算平衡氨含量。六、平衡氨含量及影响因素， 温度、压力：提高压力，降低温度， Kp、P 数值增大，yNH3 随之增大。氢氮比：氢氮比3 时平衡氨含量具有最大值惰性气体的影响：yNH3 随惰性气含量增加而减其次局部 氨合成催化剂化工生产技术课程教案一、催化剂的

14、组成和作用外观：黑色，有金属光泽，带磁性，不规章主要成分：Fe2O3、FeO促进剂：K2O，提高活性；CaO， 增加抗毒力气；Al2O3，与 Fe3O4 形成共溶体，增加催化剂对气体的吸附作用，加速反响。型号：A106，A109，A110，A201，A301。后三种为低温型催化剂，其复原温度和使用温度比前两种低 20 度。二、催化剂的复原和使用确定复原条件的原则：使四氧化三铁充分复原为-Fe，使复原生成的铁结晶不因重结晶而长大，以保证有最大的比外表积和更多的活性中心。Fe O+ 4H= 3Fe + 4H O3422三、影响复原的因素：温度：不同复原时期有不同温度压力：10-20MPa复原空速：

15、10000h1复原气体组成：75氢气和水蒸汽 0.7-2.0g/m3 四、理论出水量的计算：五、催化剂的毒物：临时毒物：氧及含氧的化合物；永久毒物：氯、磷、硫、砷及其化合物。强调严把气体质量关，延长催化剂的使用寿命。教学设计、组织实施、时间安排： 一 、 复习原料气的净化方法；化工生产技术课程教案设问：引出合成氨的反响、条件等5min二、多媒体讲解氨的合成及其反响特点工作任务氨合成的工艺条件氨的分别 工艺流程 合成塔强调反响特点：1 可逆反响，转化率的问题30min2 放热反响，反响热准时移走，温度把握3 体积缩小，反响压力4 催化剂加速，选择问题，寿命问题5 平衡氨含量随压力上升 、温度降低

16、、惰性气含量削减而增大。三、多媒体讲解氨合成催化剂20min师生一起分析催化剂的组成和作用教师表达复原条件的原则四、分组争论10min学生分组争论合成氨的原理、催化剂的选择五、小结5min教师总结氨的合成动力学、热力学、催化剂学问等七、布置思考题和作业10min思考题：氨合成反响的特点是什么？ 催化剂选择原则是什么？教学反思授课地点多媒体教室3-8化工生产技术课程教案教学方法讲授法课时4任务描述及把握氨合成的工艺条件任务目标包含章节学习重点了解合成氨生产的工艺流程和典型设备。第三章第四、五主要教具、节设备、工具重点：氨的合成条件选择和设备的选型多媒体及难点学生学习根底学问点：难点：合成条件适宜

17、的湿度与压强的选择及对反响速度、产量的影响已具有无机化学,化工单元操作,物理化学,化工热力学等的学习根底，具有确定的自学力气，承受学问的力气也较强.第一局部氨合成工艺条件一、温度二、压力对出口氨含量的影响1. 从化学平衡和化学反响速率的角度看，提高操作压力有利。2. 生产力气随压力提高而增加，氨分别流程可以简化。3. 选择操作压力的主要依据：能量消耗、原料费用、设备投资。能量消耗：原料气压缩功、循环气压缩功和氨分别的冷冻功三、空间速度空速增大，反响后气体中氨含量有所降低，生产强度增大。选用空间速度即涉及氨净值(进出塔气体氨含量之差)、合成塔生产强度、循环气量、系统压力降，也涉及反响热的合理利用

18、。一般操作压力为 30MPa 的中压法合成氨，空速在 2023030000/h 之间，氨净值 1015。四、合成塔进口气体组成合成塔进口气体组成包括氢氮比、情性气体含量与初始氨含量。当其它条件确定时，进塔气体中氨含量越高，氨净值越小，生产力气越低。初始氨含量的凹凸取决于氨分别的方法其次局部、氨分别的方法1. 冷凝法2. 水吸取法二、流程设计中应考虑的几个问题反响气体的预热化工生产技术课程教案n 反响热准时移出n 热量回收的方式n 放空气排放位置的选择n 补充气补气位置的选择n 氨的冷凝及分别 第三局部 1、工艺流程2、主要设备：合成塔、循环气压缩机、氨分别器、氨储槽合成塔内件分类及其特点：单层

19、和多层催化剂框轴向和径向内冷和冷激立式和卧式3、合成塔根本要求：维持自热、有利于升温复原、催化剂生产强度大；催化剂床层分布合理、保持催化剂活性；气流均匀、压降小；换热强度大、换热体积小、塔内空间利用率高；生产稳定、操作灵敏、操作弹性大；构造简洁牢靠、内件有自由余地。教学设计、组织实施、时间安排： 、 复习氨合成的原理、催化剂等学问方；化工生产技术课程教案设问：引出合成氨的工艺条件、工艺流程等问题10min二、多媒体讲解氨的合成工艺条件重点讲解：1 、操作压力40min 2、操作温度3、空间速度4、合成气的组成三、多媒体讲解氨的分别方法40min师生一起分析氨的分别方法四、 多媒体呈现合成氨的工艺流程、 设备、 合成塔的构造40min五、学生分组争论合成氨的工艺条件、表达工艺流程五、小结10min教师总结氨的合成工艺条件、工艺流程等学问七、布置思考题和作业20min思考题：氨合成的工艺条件有哪些？ 表达氨合成的工艺流程。教学反思