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1、第三章无机化工产品典型生产工艺第一节第一节合成氨合成氨硫酸硫酸第二节第二节 纯碱纯碱第三节第三节 烧碱与氯气烧碱与氯气第四节第四节第一节第一节 合合 成成 氨氨3.1.1 以煤与天然气为原料的合成氨生产总流程以煤与天然气为原料的合成氨生产总流程合成氨生产的三个基本生产过程：合成氨生产的三个基本生产过程：合成氨生产的三个基本生产过程：合成氨生产的三个基本生产过程：原料气制取、原料气净化、氨的合成。原料气制取、原料气净化、氨的合成。原料气制取、原料气净化、氨的合成。原料气制取、原料气净化、氨的合成。合成氨生产过程合成氨生产过程合成氨生产过程合成氨生产过程3.1.2.1 3.1.2.1 煤气化的基本
2、化学反应煤气化的基本化学反应煤气化的基本化学反应煤气化的基本化学反应 3.1.2 以煤为原料制合成气以煤为原料制合成气3.1.2.2 3.1.2.2 煤气化的分类方法煤气化的分类方法煤气化的分类方法煤气化的分类方法按反应器类型分类：按反应器类型分类：按反应器类型分类：按反应器类型分类：u移动床（固定床）移动床（固定床）移动床（固定床）移动床（固定床）u气流床气流床气流床气流床u流化床流化床流化床流化床u熔融床（熔浴床）熔融床（熔浴床）熔融床（熔浴床）熔融床（熔浴床）3.1.2.2 3.1.2.2 煤气化的工艺条件煤气化的工艺条件煤气化的工艺条件煤气化的工艺条件1、温度（热力学和动力学分析）、温
3、度（热力学和动力学分析）2、压力、压力3、水蒸气和氧气的比例（视生产方法而定）、水蒸气和氧气的比例（视生产方法而定）4、煤气化的煤种条件、煤气化的煤种条件3.1.2.2 3.1.2.2 煤气化制合成气煤气化制合成气煤气化制合成气煤气化制合成气一般采用两种方法：一般采用两种方法：一般采用两种方法：一般采用两种方法：间歇气化法和连续气化法间歇气化法和连续气化法间歇气化法和连续气化法间歇气化法和连续气化法分析分析分析分析：11001100 12001200高温反应高温反应高温反应高温反应 要求：要求：要求：要求：大量吸热大量吸热大量吸热大量吸热 大量供热大量供热大量供热大量供热采取措施采取措施采取措
4、施采取措施: : 通过燃烧一部分通过燃烧一部分通过燃烧一部分通过燃烧一部分C C的反应热的反应热的反应热的反应热 维持整个系统的热平衡维持整个系统的热平衡维持整个系统的热平衡维持整个系统的热平衡n n实际生产时按以下实际生产时按以下实际生产时按以下实际生产时按以下6 6个步骤的顺序完成工作个步骤的顺序完成工作个步骤的顺序完成工作个步骤的顺序完成工作循环：循环：循环：循环： 吹风阶段：吹风阶段：吹风阶段：吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹入空气，提高燃料层温度，吹入空气，提高燃料层温度，吹入空气，提高燃料层温度， 吹风气放空，吹风气放空，吹风气放空，吹风气放空，1200 1200 结束结束结
5、束结束。 蒸汽吹净：蒸汽吹净：蒸汽吹净：蒸汽吹净：置换炉内和出口管中的吹风置换炉内和出口管中的吹风置换炉内和出口管中的吹风置换炉内和出口管中的吹风 气，以保证水煤气质量。气，以保证水煤气质量。气，以保证水煤气质量。气，以保证水煤气质量。 一次上吹制气：一次上吹制气：一次上吹制气：一次上吹制气：燃料层下部温度下降，燃料层下部温度下降，燃料层下部温度下降，燃料层下部温度下降， 上部升高。上部升高。上部升高。上部升高。 下吹制气：下吹制气：下吹制气：下吹制气：使燃料层温度均衡使燃料层温度均衡使燃料层温度均衡使燃料层温度均衡 二次上吹制气：二次上吹制气：二次上吹制气：二次上吹制气：将炉底部下吹煤气排将
6、炉底部下吹煤气排将炉底部下吹煤气排将炉底部下吹煤气排 净，为吸入空气做准备。净，为吸入空气做准备。净，为吸入空气做准备。净，为吸入空气做准备。 空气吹净：空气吹净：空气吹净：空气吹净：此部分吹风气可以回收。此部分吹风气可以回收。此部分吹风气可以回收。此部分吹风气可以回收。 1、间歇气化法、间歇气化法间歇气化法优缺点：间歇气化法优缺点：间歇气化法优缺点：间歇气化法优缺点： 制气时不用氧气，不需空气分离装置制气时不用氧气，不需空气分离装置制气时不用氧气，不需空气分离装置制气时不用氧气，不需空气分离装置 生产过程间歇，发生炉的生产强度低，对生产过程间歇，发生炉的生产强度低，对生产过程间歇，发生炉的生
7、产强度低，对生产过程间歇，发生炉的生产强度低，对 煤的质量要求高煤的质量要求高煤的质量要求高煤的质量要求高。 气化剂：气化剂：气化剂：气化剂：水蒸汽和水蒸汽和水蒸汽和水蒸汽和氧气氧气氧气氧气的混合物的混合物的混合物的混合物 燃料层分层：燃料层分层：燃料层分层：燃料层分层：与间歇法大致相同与间歇法大致相同与间歇法大致相同与间歇法大致相同 碳与氧的燃烧放热反应与碳与水蒸汽的吸热反应同时碳与氧的燃烧放热反应与碳与水蒸汽的吸热反应同时碳与氧的燃烧放热反应与碳与水蒸汽的吸热反应同时碳与氧的燃烧放热反应与碳与水蒸汽的吸热反应同时进行进行进行进行 气化反应至少在气化反应至少在气化反应至少在气化反应至少在60
8、0600 800800进行：进行：进行：进行：调节水蒸汽与氧的调节水蒸汽与氧的调节水蒸汽与氧的调节水蒸汽与氧的比例，可控制炉中各层温度，并使温度稳定。比例，可控制炉中各层温度，并使温度稳定。比例，可控制炉中各层温度，并使温度稳定。比例，可控制炉中各层温度，并使温度稳定。 2、连续气化法、连续气化法n n固定床连续气化法固定床连续气化法固定床连续气化法固定床连续气化法 常压法常压法常压法常压法 加压法鲁奇法加压法鲁奇法加压法鲁奇法加压法鲁奇法( (LurgiLurgi) ) 使反应速度加快，生产能力大，压力一般为使反应速度加快，生产能力大，压力一般为2 23MPa3MPa，从热力学角度，压力高有
9、利于甲烷和从热力学角度，压力高有利于甲烷和COCO2 2的生的生成。成。 Mark VMark V型，直径型，直径型，直径型，直径5m5m，每台产气量可达每台产气量可达每台产气量可达每台产气量可达10106 6mm3 3/h/h特点特点图图图图5 53 3 鲁奇炉结构示意图鲁奇炉结构示意图鲁奇炉结构示意图鲁奇炉结构示意图1. 1.煤箱煤箱煤箱煤箱 2. 2.分布器分布器分布器分布器 3. 3.水夹套水夹套水夹套水夹套 4. 4.灰箱灰箱灰箱灰箱 5. 5.洗涤器洗涤器洗涤器洗涤器3.1.3 天然气为原料制合成气天然气为原料制合成气n n蒸汽转化法蒸汽转化法蒸汽转化法蒸汽转化法 Steam re
10、formingSteam reformingn n部分氧化法部分氧化法部分氧化法部分氧化法 Partial oxidationPartial oxidation天然气制合成气的方法天然气制合成气的方法天然气制合成气的方法天然气制合成气的方法1. 1.甲烷蒸汽转化反应理论基础甲烷蒸汽转化反应理论基础主反应主反应副反应副反应(1).(1).主副反应主副反应主副反应主副反应碳析碳析碳析碳析（2 2）影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素）影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素）影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素）影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素n n反应温度反应温度n n水碳比水碳比n n反应压力反应压力
11、反应温度的影响甲烷平衡含量甲烷平衡含量甲烷平衡含量甲烷平衡含量5.05.02.02.01.01.00.50.50.20.2压力压力压力压力 ( (MPaMPa) )温度温度温度温度 1 1800800870870910910950950100010002 28708709509501000100010301030 110011004 4940940102010201080108011301130 12001200水碳比为水碳比为2 温度增加，甲烷平衡含量下降温度增加，甲烷平衡含量下降水碳比的影响水碳比水碳比甲烷平衡含量甲烷平衡含量(%)218.047.961.0P=3.5MPa、T=800水碳
12、比越高，甲烷平衡含量越低。水碳比越高，甲烷平衡含量越低。反应压力影响n n压力增加，甲烷平衡压力增加，甲烷平衡压力增加，甲烷平衡压力增加，甲烷平衡含量也随之增大。含量也随之增大。含量也随之增大。含量也随之增大。n n在烃类蒸汽转化方法在烃类蒸汽转化方法在烃类蒸汽转化方法在烃类蒸汽转化方法的发展过程中的发展过程中的发展过程中的发展过程中，压力压力压力压力都在逐步提高，主要都在逐步提高，主要都在逐步提高，主要都在逐步提高，主要原因是加压比常压转原因是加压比常压转原因是加压比常压转原因是加压比常压转化经济效果好。化经济效果好。化经济效果好。化经济效果好。反应压力反应压力 MPa水碳比水碳比2、T80
13、0甲甲烷烷平平衡衡含含量量2. 2.甲烷水蒸气转化催化剂甲烷水蒸气转化催化剂基本要求：高强度、高活性、抗析碳基本要求：高强度、高活性、抗析碳基本要求：高强度、高活性、抗析碳基本要求：高强度、高活性、抗析碳(1) (1) 活性组分活性组分活性组分活性组分 NiNi是工业化催化剂唯一活性组分，以是工业化催化剂唯一活性组分，以是工业化催化剂唯一活性组分，以是工业化催化剂唯一活性组分，以NiONiO存在。存在。存在。存在。 高活性：高活性：高活性：高活性：NiNi晶粒小（稳定）晶粒小（稳定）晶粒小（稳定）晶粒小（稳定） 较大比表面（较大比表面（较大比表面（较大比表面（Ni/AlNi/Al2 2OO3
14、3) )(2) (2) 助催化剂：助催化剂：助催化剂：助催化剂： AlAl2 2OO3 3、MgOMgO、CaOCaO、TiOTiO2 2、MoOMoO3 3、 稀土氧化物稀土氧化物稀土氧化物稀土氧化物 助剂用量一般为助剂用量一般为助剂用量一般为助剂用量一般为NiNi含量的含量的含量的含量的1010以下以下以下以下 （3 3）载体：）载体：）载体：）载体： 载体作用：载体作用：载体作用：载体作用： 使镍的晶体尽量分散，达到较大使镍的晶体尽量分散，达到较大使镍的晶体尽量分散，达到较大使镍的晶体尽量分散，达到较大 的比表面以及阻止镍晶体熔结。的比表面以及阻止镍晶体熔结。的比表面以及阻止镍晶体熔结。
15、的比表面以及阻止镍晶体熔结。 镍熔点：镍熔点：镍熔点：镍熔点：Tm=1454 Tm=1454 载体类型：载体类型：载体类型：载体类型：( (熔点大于熔点大于熔点大于熔点大于20002000金属氧化物）金属氧化物）金属氧化物）金属氧化物） a.耐火材料烧结型：耐火材料烧结型：耐火材料烧结型：耐火材料烧结型： - Al- Al2 2OO3 3, MgO-Al, MgO-Al2 2OO3 3 浸渍法浸渍法浸渍法浸渍法 10101515（以（以（以（以NiONiO计）计）计）计） b.b.硅铝酸钙粘结型：以硅铝酸钙水泥为粘结剂硅铝酸钙粘结型：以硅铝酸钙水泥为粘结剂硅铝酸钙粘结型：以硅铝酸钙水泥为粘结剂
16、硅铝酸钙粘结型：以硅铝酸钙水泥为粘结剂 混合法混合法混合法混合法 20203030（以（以（以（以NiONiO计）计）计）计）（4 4）催化剂的制备和还原）催化剂的制备和还原）催化剂的制备和还原）催化剂的制备和还原 制备方法制备方法制备方法制备方法 a. a.共沉淀法共沉淀法共沉淀法共沉淀法 镍晶粒小，分散度高镍晶粒小，分散度高镍晶粒小，分散度高镍晶粒小，分散度高 镍含量高，活性较高镍含量高，活性较高镍含量高，活性较高镍含量高，活性较高 NiONiO与载体化合成固溶体或尖晶石，不易还原成金属镍与载体化合成固溶体或尖晶石，不易还原成金属镍与载体化合成固溶体或尖晶石，不易还原成金属镍与载体化合成固
17、溶体或尖晶石，不易还原成金属镍 b.b.浸渍法浸渍法浸渍法浸渍法 镍晶粒小，分散度高镍晶粒小，分散度高镍晶粒小，分散度高镍晶粒小，分散度高 镍含量低，活性较低镍含量低，活性较低镍含量低，活性较低镍含量低，活性较低 NiONiO与载体不易生成新化合物，易还原成金属镍与载体不易生成新化合物，易还原成金属镍与载体不易生成新化合物，易还原成金属镍与载体不易生成新化合物，易还原成金属镍 c.混合法混合法 镍晶粒大，分散度差镍晶粒大，分散度差镍晶粒大，分散度差镍晶粒大，分散度差 镍含量高，活性较差镍含量高，活性较差镍含量高，活性较差镍含量高，活性较差 NiONiO与载体不易生成新化合物，易还原成金属镍与载
18、体不易生成新化合物，易还原成金属镍与载体不易生成新化合物，易还原成金属镍与载体不易生成新化合物，易还原成金属镍 催化剂成型：催化剂成型： 块状、圆柱状块状、圆柱状块状、圆柱状块状、圆柱状 环状、异型（车轮型、多孔型）环状、异型（车轮型、多孔型）环状、异型（车轮型、多孔型）环状、异型（车轮型、多孔型） 改型可减小颗粒壁厚，缩短毛细管长度，增加外表改型可减小颗粒壁厚，缩短毛细管长度，增加外表改型可减小颗粒壁厚，缩短毛细管长度，增加外表改型可减小颗粒壁厚，缩短毛细管长度，增加外表 面积。面积。面积。面积。 提高表观活性，减小床层阻力，机械强度高。提高表观活性，减小床层阻力，机械强度高。提高表观活性，
19、减小床层阻力，机械强度高。提高表观活性，减小床层阻力，机械强度高。 （1 1）压力压力压力压力 3.53.5 4.0MPa4.0MPa 采取加压原因采取加压原因采取加压原因采取加压原因 节省动力消耗节省动力消耗节省动力消耗节省动力消耗 提高传热效率提高传热效率提高传热效率提高传热效率 提高过热蒸汽的余热利用价值提高过热蒸汽的余热利用价值提高过热蒸汽的余热利用价值提高过热蒸汽的余热利用价值 3 . 3 . 天然气蒸气转化过程的工艺条件天然气蒸气转化过程的工艺条件（2）反应温度）反应温度一段转化炉出口温度一段转化炉出口温度一段转化炉出口温度一段转化炉出口温度 中型合成氨中型合成氨中型合成氨中型合成
20、氨 1.8MPa1.8MPa，760 760 大型大型大型大型 3.2MPa3.2MPa，800800 出口温度尽可能不要高。出口温度尽可能不要高。出口温度尽可能不要高。出口温度尽可能不要高。二段转化炉出口温度二段转化炉出口温度二段转化炉出口温度二段转化炉出口温度 10001000 （3 3）水碳比）水碳比）水碳比）水碳比 3.53.5 提高水碳比可控制析碳与甲烷质量，但太大经济上不提高水碳比可控制析碳与甲烷质量，但太大经济上不提高水碳比可控制析碳与甲烷质量，但太大经济上不提高水碳比可控制析碳与甲烷质量，但太大经济上不 合理，还增加热负荷。合理，还增加热负荷。合理，还增加热负荷。合理，还增加热
21、负荷。 （4 4）气流速度）气流速度）气流速度）气流速度 气体流速高，有利于传热，延长炉管寿气体流速高，有利于传热，延长炉管寿气体流速高，有利于传热，延长炉管寿气体流速高，有利于传热，延长炉管寿 命；命；命；命； 提高生产能力。提高生产能力。提高生产能力。提高生产能力。 不宜过高，床层阻力增大，能耗增加。不宜过高，床层阻力增大，能耗增加。不宜过高，床层阻力增大，能耗增加。不宜过高，床层阻力增大，能耗增加。 4. 4. 天然气蒸汽转化的工艺流程天然气蒸汽转化的工艺流程天然气蒸汽转化制合成气的基本步骤天然气蒸汽转化制合成气的基本步骤天然气蒸汽转化制合成气的基本步骤天然气蒸汽转化制合成气的基本步骤天
22、然气蒸汽转化制合成气过程天然气蒸汽转化制合成气过程天然气蒸汽转化制合成气过程天然气蒸汽转化制合成气过程3.1.4 一氧化碳变换一氧化碳变换变化反应式：变化反应式： （1 1）. . 变换反应化学平衡变换反应化学平衡低温、高水低温、高水/碳比有利于平衡右移，压力无影响碳比有利于平衡右移，压力无影响。甲烷化反应甲烷化反应: :3.1.4.1、变换反应原理、变换反应原理（2 2）. . 变换变换反反应应催化催化剂剂 无催化剂时无催化剂时变换速率极慢，变换速率极慢，750750后才开始反应后才开始反应, ,采采用催化剂以保持高选择性基础上的高反应速度用催化剂以保持高选择性基础上的高反应速度。A 铁铬系
23、催化剂铁铬系催化剂 (Fe2O3 + Cr2O3+ K2CO3) 转化为转化为FeFe3 3O O4 4才有活性，才有活性，300300530530，中、高温变换催化，中、高温变换催化剂，残余剂，残余CO3%CO3%4%4%B 铜基催化剂铜基催化剂 （CuOCuO+ZnO+Al+ZnO+Al2 2O O3 3） 需还原，需还原， 易烧结失活易烧结失活, ,中毒。中毒。180180260260 低温变换催化剂，低温变换催化剂，活性高，活性高，COCO0.2%0.2%C C 钴钼系耐硫催化剂钴钼系耐硫催化剂(Co、Mo氧化物氧化物附载在氧化铝上附载在氧化铝上) CoCo、MoMo氧化物预硫化为硫化
24、物才有活性，氧化物预硫化为硫化物才有活性，160160500500，宽温，宽温变换催化剂，原料含硫，耐硫抗毒，使用寿命长变换催化剂，原料含硫，耐硫抗毒，使用寿命长. .1.1.压力：压力： 对平衡无影响，对反应速率有促进作用。对平衡无影响，对反应速率有促进作用。3.1.4.2、 变换反反应动力学力学 2.2.水碳比（水碳比（H H2 2O/COO/CO）：）： 增加水蒸气用量，既有利于提高增加水蒸气用量，既有利于提高COCO的变换率，又有的变换率，又有利于提高变换反应速度，同时抑制副反应利于提高变换反应速度，同时抑制副反应，但能耗增，但能耗增加。加。H H2 2O/COO/CO比为比为4 4。
25、3. 3. 反应温度反应温度 可逆放热反应，在可逆放热反应，在TopTop温度下，温度下， r r达到最大值。达到最大值。 温度沿最佳反应温度曲线变化，初期高温，终期温度沿最佳反应温度曲线变化，初期高温，终期低温低温. . 3.1.4.3、 变换反反应器的器的类型型 中间间接冷却式多段绝热反应器（换热式） 原料气冷激式多段绝热反应器 水蒸汽或冷凝水冷激式多段绝热反应器中间间接冷却式多段绝热反应器（换热式）中间间接冷却式多段绝热反应器（换热式） T T一般一般23段即可段即可。原料气冷激式多段绝热反应器原料气冷激式多段绝热反应器催化剂用量比中间冷却式多催化剂用量比中间冷却式多, ,但流程简单但流
26、程简单, ,冷激原料气不冷激原料气不需要预热需要预热. . 水蒸汽或冷凝水冷激式多段绝热反应器水蒸汽或冷凝水冷激式多段绝热反应器 水蒸气水蒸气/ /冷凝水热容大冷凝水热容大, ,降温效果显著降温效果显著, ,但是但是H H2 2O O作为作为反应物反应物, ,对化学平衡及反应速率均有影响对化学平衡及反应速率均有影响 。高温变换器高温变换器 FeFe2 2O O3 3-Cr-Cr2 2O O3 3 16MPa 37016MPa 370430 430 COCO3%3%低温变换器低温变换器 CuO-ZnOCuO-ZnO 3MPa 220 3MPa 220240 240 COCO0.3%0.3% 甲烷
27、化进料气蒸汽软水蒸汽高温转化气软水 蒸汽156432去甲烷化去脱碳CO高低变串联流程1转化气废热锅炉；2高变炉；3高变废热锅炉；4热交换器；5低变炉；6热交换器 天然气制合成气，天然气制合成气，CO CO 101013%13%，采用一段高低变换串联流程，采用一段高低变换串联流程3.1.4.4、 变换过程的工程的工艺流程流程 以渣油和煤制合成气，以渣油和煤制合成气，COCO高达高达40%40%，采用三段变换流程，采用三段变换流程 一氧化碳三段中温变换流程示意图一氧化碳三段中温变换流程示意图1，2，3，4，5，6换热器；3变换反应器；7冷凝液分离器去锅炉软水变换气（去甲醇洗）洗涤水去碳黑洗涤塔水煤
28、气7456123无机硫：H2S有机硫：CS2、COS、硫醇、硫醚、噻吩脱S方法：干法和湿法3.1.5.1 原料气的脱硫原料气的脱硫 依据硫化物的含量、种类和净化度依据硫化物的含量、种类和净化度要求要求以及技以及技术、经济性，选择适当的脱硫方法及各类方法术、经济性，选择适当的脱硫方法及各类方法组合。组合。 3.1.5 合成气硫化物与二氧化碳的脱除合成气硫化物与二氧化碳的脱除 1、吸附法 用强吸附能力的固体来脱硫（H2S）。 如 氧化铁、ZnO、分子筛、活性炭等。 优点：设备简单，操作维修方便。 缺点：设备体积庞大，S回收困难。 应用：低含硫气体的精脱硫。 脱硫方法及工艺脱硫方法及工艺 （一）干法
29、脱硫（一）干法脱硫 添加物添加物反应反应特点特点使用范围使用范围氧氧化化锌锌CuOCuO, , MnOMnO2 2和和MgOMgO作作为促进为促进剂剂与与H H2 2S S、RSHRSH生成生成ZnSZnS, H, H2 2存在时存在时, COS, COS、CSCS2 2转化为转化为H H2 2S S精脱硫精脱硫, ,硫容高硫容高(25%),(25%),总硫总硫0.1ml/m0.1ml/m3 3, , 不不可再生可再生, , 不能脱不能脱除硫醚和噻吩除硫醚和噻吩低含硫气体低含硫气体的的精脱硫，精脱硫，对含硫醚和对含硫醚和噻吩等有机噻吩等有机硫气体无效硫气体无效活活性性炭炭FeFe、CuCu盐盐
30、, , 可催可催化有机化有机硫转化硫转化为为H H2 2S S吸吸附脱除附脱除HH2 2S+OS+O2 2 S+HS+H2 2OO COS+0.5OCOS+0.5O2 2 COCO2 2+S+SCOS+2OCOS+2O2 2+2NH+2NH3 3 + + HH2 2O =O = (NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4 + + COCO2 2吸附吸附H H2 2S S和和O O2 2, ,也可经吸附、也可经吸附、氧化和催化三氧化和催化三种方式脱除有种方式脱除有机硫机硫, , 易再生、易再生、精脱硫精脱硫脱除天然气、脱除天然气、油田气及湿法油田气及湿法脱硫后的气体脱硫后的气体的的微量硫微量硫
31、, , 常常温温(T(T 50)50)和常压、加压和常压、加压下使用下使用氧氧化化铁铁加入加入MnOMnO、ZnOZnOHH2 2S+S+ FeFe2 2OO3 3 FeFe2 2S S3 3 MnSMnS, , ZnSZnS FeFe2 2S S3 3+O+O2 2 Fe Fe2 2OO3 3 +S +S或或或或SOSO2 2具有转化和吸附具有转化和吸附的双功能的双功能, , 通过通过氧化法再生，使氧化法再生，使RSH,RSR,COS,CRSH,RSR,COS,CS S2 2氢解氢解可脱除有机可脱除有机硫硫, ,高、中、高、中、低温低温均可使均可使用用（一）干法脱硫（一）干法脱硫 2、催化转
32、化法 使用催化剂，将有机硫化物氢解，转化成易于脱除的硫化氢。 钴钼加氢脱硫催化剂。 （二）湿法脱硫 以液体为脱硫剂，用于含硫高、处理量大的气体 1. 化学吸收法（乙醇胺脱S 等） 2. 物理吸收法（冷甲醇 法等）3. 物理化学吸收法4. 湿式氧化法（ADA法：蒽醌二磺酸钠法） 蒽醌二磺酸钠催化剂/碱性溶液下，硫化氢氧化成单质硫 低温甲醇洗涤法 低温高压，吸收硫化物和CO2；减压放出吸收物。一次洗涤可同时脱除CO2、H2S、HCN及有机硫杂质，还可回收CO2、H2S 。 用于煤和重油生产合成气 。 脱S方法的选择 （1）有机S的脱除以干法的催化转化法为主，为使总S精脱到1ppm以下，只能用干法（
33、ZnO)。（2）原料气中H2S高达3045g/Nm3，选用乙醇胺法.（3）H2S、CO2含量高，选用低温甲醇洗涤法 。（4）原料气中H2S含量低而含CO2较高，可选用ADA湿法氧化法。 H2S的回收的回收克劳斯工艺克劳斯工艺（三）（三） 硫化氢的回收硫化氢的回收 CO变换反应后，CO2含量约2830，必须脱除。 因为：（1）CO2是合成氨催化剂毒物。（2）太高CO2影响甲醇收率。（3）CO2可以再利用合成尿素、纯碱、NH4HCO3 等。3.1.5.2 原料气中二氧化碳的脱除原料气中二氧化碳的脱除 采用溶液吸收法 根据吸附剂性能不同，分为物理吸收法和化学吸收法.脱除脱除CO2的方法和工艺的方法和
34、工艺1、化学吸收法：吸收剂：改良的热碳酸钾（加入活化剂）、有机胺吸收剂：改良的热碳酸钾（加入活化剂）、有机胺和浓氨水。和浓氨水。 本菲尔本菲尔(Benfild)法：二乙醇胺活化剂，法：二乙醇胺活化剂，技术成熟技术成熟,脱后脱后CO20.1%(),溶剂容量溶剂容量24m3CO2/(hm3),节能；节能；复合催化法复合催化法:双活化剂双活化剂,再生速度快再生速度快,催化吸收速度、催化吸收速度、 吸收能吸收能力和能耗同力和能耗同Benfild法相当。法相当。空间位阻胺促进法：空间位阻胺促进法：促进吸收和再生，吸收功能和净化度促进吸收和再生，吸收功能和净化度高，再生能耗低，溶剂贵；高，再生能耗低，溶剂
35、贵；氨基乙酸法：氨基乙酸法：吸收功能及净化度低，脱后吸收功能及净化度低，脱后CO2难以难以0.1%() ，价廉价廉 2、物理吸收法： 利用CO2溶解于水或有机溶剂的性质完成。如低温甲醇洗涤法、聚乙醇二甲醚（Selexd法）、碳酸丙烯酯（Flour法）、物理化物理化学吸收法。学吸收法。 吸收CO2后的溶液可用减压解析法再生。 3、变压吸附法（PSA)4、生产成品法5、脱碳方法的选择3.1.6 氨的合成氨的合成3.1.6.1 氨合成反应原理氨合成反应原理 N2+3H22NH3 H18= -92kJ/mol H659= -111.2kJ/mol 高压和低温对合成氨有利高压和低温对合成氨有利氮氢比略低
36、于氮氢比略低于3约约2.682.9：1惰性气体含量越低平衡时氨含量越高惰性气体含量越低平衡时氨含量越高3.1.6.2 氨合成反应催化剂氨合成反应催化剂转化催化剂：磁铁矿转化催化剂：磁铁矿转化催化剂：磁铁矿转化催化剂：磁铁矿助催化剂：氧化铝、氧化钾、氧化钙、氧化镁助催化剂：氧化铝、氧化钾、氧化钙、氧化镁助催化剂：氧化铝、氧化钾、氧化钙、氧化镁助催化剂：氧化铝、氧化钾、氧化钙、氧化镁制取方法：熔融法制取方法：熔融法制取方法：熔融法制取方法：熔融法大型氨合成采用粒度大型氨合成采用粒度大型氨合成采用粒度大型氨合成采用粒度6-13mm6-13mm小型氨合成采用粒度小型氨合成采用粒度小型氨合成采用粒度小型
37、氨合成采用粒度2.2-3.3mm2.2-3.3mm不规则颗粒状不规则颗粒状不规则颗粒状不规则颗粒状3.1.6.3 氨合成反应动力学氨合成反应动力学催化剂颗粒大小对合成氨反应的影响催化剂颗粒大小对合成氨反应的影响3.1.6.4 氨合成工艺条件的选择氨合成工艺条件的选择 合成氨的工艺条件主要包括操作压力、温度、空合成氨的工艺条件主要包括操作压力、温度、空合成氨的工艺条件主要包括操作压力、温度、空合成氨的工艺条件主要包括操作压力、温度、空速和气体组成速和气体组成速和气体组成速和气体组成1 1、压力、压力、压力、压力 提高压力有利于平衡氨浓度的提高，但压力太高对提高压力有利于平衡氨浓度的提高，但压力太
38、高对提高压力有利于平衡氨浓度的提高，但压力太高对提高压力有利于平衡氨浓度的提高，但压力太高对设备和催化剂要求较高，所以要选择合适的压力设备和催化剂要求较高，所以要选择合适的压力设备和催化剂要求较高，所以要选择合适的压力设备和催化剂要求较高，所以要选择合适的压力2 2、温度、温度、温度、温度 合成氨过程的温度沿着最优温度曲线进行时，氨的合成氨过程的温度沿着最优温度曲线进行时，氨的合成氨过程的温度沿着最优温度曲线进行时，氨的合成氨过程的温度沿着最优温度曲线进行时，氨的生成率最高生成率最高生成率最高生成率最高3 3、空速、空速、空速、空速 空速：单位时间内通过单位体积催化剂的气体体空速：单位时间内通
39、过单位体积催化剂的气体体空速：单位时间内通过单位体积催化剂的气体体空速：单位时间内通过单位体积催化剂的气体体积。积。积。积。4 4、气体的组成、气体的组成、气体的组成、气体的组成 惰性气体含量的控制惰性气体含量的控制惰性气体含量的控制惰性气体含量的控制 氮氢比小于氮氢比小于氮氢比小于氮氢比小于3 33.1.6.5 氨合成塔氨合成塔多多多多层层层层轴轴轴轴向向向向冷冷冷冷激激激激合合合合成成成成氨氨氨氨塔塔塔塔如如如如图图图图径径向向合合成成塔塔轴轴径径向向氨氨合合成成塔塔径径向向氨氨合合成成塔塔内内件件示示意意图图3.1.6.6 氨合成工艺流程氨合成工艺流程1、我国中型合成氨厂工艺流程、我国中型合成氨厂工艺流程2、大型合成氨厂工艺流程、大型合成氨厂工艺流程3.1.7、合成氨技术发展趋势、合成氨技术发展趋势1、装置改进2、原料结构调整3、延长运行周期
