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1、煤制合成氨尿素,尿素,尿素的合成,尿素是由人及哺乳动物的尿液中含有这种物质而得名。 分子式为CO(NH2)2，或NH2CONH2，英文名为Urea。 在工业尿素生产中，常用符号“Ur”表示。,尿素合成反应式：,2NH3 + CO2 NH2COONH4 （氨基甲酸铵，简称甲铵）NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O,二、氨（NH3 ）的合成,氨（NH3 ）的合成,氢气和氮气合成为氨，必须在催化剂存在下才能以较快速度进行。氧及含氧、含硫化合物是目前应用的氨合成催化剂的毒物。,氨（NH3 ）的合成,氨合成是放热和摩尔数减少的可逆反应，反应式为：,三、N2的制取（O2的制取）,1、空气的特点
2、,空气中99.04%是氧气和氮气，0.932%是氩气，它们基本不变。氢、二氧化碳和碳氢化合物含量视地区和环境在一定范围内变化。空气中的水蒸汽含量随着饱和温度和地理环境条件影响而变化较大。,表 1 空气主要组成,表 2 空气组成的主要物性,2、空气分离制得氧氮,空气分离生产的原理就是将空气冷凝成液体(空气冷凝温度82K，-191.35)，利用低温精馏法按各组份蒸发温度的不同将空气分离，获得纯氧气和纯氮气及一些稀有气体。这就是我们空分装置的生产任务。,四、氢、二氧化碳的制取,2、煤的气流床气化,水煤浆与纯氧进行部分氧化反应，制得以CO、H2为主要成份的气态产物。,煤的气流床气化,原料 氧化剂温度缓
3、和剂 产品 （C、H、N、O2 、 H2O 主要（CO、 H2、CO2H2O） S、O灰份） 次要成份（2H2S、N2CH4）微量组份（200ppmNH3、COSHCN）灰或渣细灰,3、粗合成气组成：,组份 mol%(干基) H2 35.54 CO 40.97 CO2 22.71 N2 0.30 CH4 0.10 Ar 0.13 H2S+COS 0.12 NH3 0.13 汽气比 1.4,这是气化装置的生产任务。,4、一氧化碳(CO)变换反应,这是一个非常重要的反应，是学化工的人和生产尿素的工程技术人员最喜欢的一个反应，非常奇妙。,一氧化碳变换反应的化学方程式如下：,CO + H2O CO2
4、+ H2 反应的特点是可逆、放热，反应前、后体积不变，反应速度比较慢，只有在催化剂存在时才能较快进行。,反应后的变换气体组成为：,一氧化碳(CO)变换反应,经变换反应后，有效气体 H2 和CO2 的总量已达97.98%。加上N2及NH3有用组份，有效及有用组份达98.28%。,这是变换装置的主要生产任务。,接下来就是从工艺上如何脱除氨合成催化剂的毒物CO、H2S、COS以净化气体，如何进一步分离、制得高纯度的CO2，满足尿素合成的需要，制得高纯度的H2以及如何脱除其中的惰性气体CH4、Ar，对高纯度的H2进行精制，最终获得纯的氢氮气体，满足氨合成的需要了。,5、低温甲醇一步法酸性气体脱除工艺,
5、5.1以-64甲醇作为吸收剂，在同一个吸收塔内分步吸收脱除变换气中的H2S、COS和CO2，制得的净化气的组成为：,5.2在吸收剂再生过程中，分别解吸回收二氧化碳气体和富硫化氢气体，其组成分别为：,低温甲醇洗,这是低温甲醇洗装置的生产任务。在此，我们已经成功地分离出了高纯度的氢气和二氧化碳气体，并且回收了富硫化氢气体，用于进一步回收其中的硫磺，作为副产品。,五、液氮洗涤精制氢气和配氮,液氮洗涤精制和配氮,低温甲醇洗产出的高纯度氢气中还有少量的一氧化碳(CO)、惰性气体CH4、Ar，会影响氨合成催化剂的寿命及造成合成回路中的惰性气积累而影响合成反应、使惰性气体弛放气量增加造成有效气体损失，需进一
6、步对制得的氢气进行精制。,液氮洗涤精制和配氮,液氮洗涤脱除CO、CH4、Ar等杂质的过程属于物理过程，,液氮洗涤精制和配氮,它是利用CO的沸点比氮气高以及能溶解于液氮的特性，在-192低温下CO冷凝溶解于液氮中，一部分液氮蒸发进入气相，同步实现配氮，与变换反应类似，这又是一个有趣的过程。由于CH4、Ar的沸点都比氮气高，在洗涤脱除CO的同时，将他们一并脱除。这样制得的氢氮气中惰性气体含量仅49ppm；通过在线分析、自动调节氢氮比例至3:1，送至氨合成装置。,液氮洗涤精制和配氮,这是低温液氮洗装置的生产任务。与低温甲醇洗装置一起，都源自德国林德公司（LINDE）公司的专利，低温甲醇洗装置与液氮洗
7、装置联合使用，不仅可以回收利用液氮洗装置的冷量，还可以作为液氮洗装置的预冷阶段，显得更为经济合理。生产运行的经济性非常高。,六、氨的合成,氨的合成,来自液氮洗装置的合格新鲜气（H2:N23:1），经合成气压缩机加压后，送入氨合成塔，在高温（380430）、高压（14.2MPa）下通过氨合成催化剂的催化作用使部分气体合成为氨。以液氨的形式送至尿素装置用。,这是氨合成装置的生产任务。,氨的合成,至此，生产尿素所需的反应物均已制得了。,七、尿素合成,尿素合成,摩尔比为2:1的液氨和二氧化碳进入合成单元。尿素按上述反应式生成。 最终尿素成品符合国家一级品标准袋装出厂。,这是尿素装置的生产任务。,八、硫磺的制取和回收,硫磺的制取和回收,1、低温甲醇洗装置的酸性气体含有一定量的H2S和COS，从能源的充分利用和环境保护方面看应加以回收或处理。,硫磺的制取和回收成品,2、本装置采用Shell-Paques生物脱硫工艺。该工艺是从酸性尾气中脱除H2S并以元素硫的形式进行硫磺回收的生物反应过程。Shell-Paques工艺处理过的气体中H2S含量可小于4 ppmv，远低于国家现有国标GB14554-93的要求，完全可以满足环境保护对气体净化的要求。,九、全厂工艺装置示意图,参见生产培训讲义416页后的“煤制尿素总体工艺流程示意图”。,谢 谢！,
