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1、2023年合成氨精脱硫工艺介绍（小编推荐） 第一篇：合成氨精脱硫工艺介绍我举荐 氨气合成工艺流程图 新乡中科化工合成氨工艺 煤 造气 净化除尘静电除尘 脱硫合成甲醇CO+2H2-CH3OH H1 =651kj/mol 吸热 CO置换 脱碳 精制气体 制取氨气 气体循环气体回收 1予脱塔 原料气进入工段经过预脱塔先进行初脱硫。2预热塔 用蒸汽加热到40-80，为接下来的水解塔工段进行做准备。3水解塔 运用水解催化剂，脱出无机硫。在温度为320350、压力为1.31.5MPa的条件下，在钴钼脱硫剂的作用下进行有机硫加氢转化反应及氧化锌汲取生成H2S ZnS，排入地沟。4水冷器 水冷器是为使水冷却到
2、常温，便利后一阶段的精脱硫。5精脱塔 这个工段脱出的是有机硫，把最终剩余的硫进行精脱，削减氨气中硫的含量。 经过这5个工段后，硫的含量小于0.06106，甲醇催化剂寿命大大延长，削减更换甲醇催化剂，生产时间和实力大幅度提高。 用到的设备有预脱塔、预热器、水解塔、水冷器、精脱塔。 合成氨 氨 氨Ammonia，旧称阿莫尼亚是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。农业上运用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已到达1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料
3、。 合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下干脆合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。 合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡 胶等都需干脆以氨为原料生产。液氨常用作制冷剂。觉察 德国化学家哈伯(F.Haber，1868-1934)从1902年起先探讨由氮气和氢气干脆合成氨。于1908年申请专利，即“循环法，在此基础上，他接着探讨，于1909年改良了合成，氨的含量到达6%以上。这是目前
4、工业普遍接受的干脆合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分别出来，未反应气和簇新氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下： N2+3H22NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:“高温 高压,下为:“催化剂)合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的进展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 工艺流程 1.合成氨的工艺流程 (1)原料气制备 将煤和自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，通常接受气化的方法制取合成气；渣油
5、可接受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。 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%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。变换反应如下： CO+H2OH2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298H 由于CO变换过程是强放热过程，必需分段进行以利于回收反应热，并限制变换段出口剩余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；其次步是低温变
6、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接着，又是净化的过程，为后续脱碳过程创建条件。 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，必需在氨合成工序前加以脱除，以自然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以爱惜转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否接受耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是接受物理或化学汲取的方法，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
7、，其中以CO2含量最多。CO2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的脱除必需兼顾这两方面的要求。 一般接受溶液汲取法脱除CO2。根据汲取剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理汲取法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学汲取法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。 气体精制过程 经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量剩余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必需进行原料
8、气的最终净化，即精制过程。 目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分别法和甲烷化法。深冷分别法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(半水煤气脱硫-压缩机1，2工段-变换-变换气脱硫-压缩机3段-脱硫-压缩机4，5工段-铜洗-压缩机6段-氨合成-产品NH3 造气过程为以煤为原料，用间歇式固定层常压气化法，反应方程为 煤+氧气二氧化碳二氧化碳+煤一氧化碳煤+水蒸气一氧化碳+氢气 (2)自然气为源头 接受自然气、焦化千气力原料的合成氨生产工艺流程包括：脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨的合成、汲取制冷及输入氨库和氨汲取八个工序 (一)脱琉 原料气进入后，首先进入三段脱硫塔第一、二段分别接受56Na0H和10
9、。12Na0H碱洗，第三段接受水洗。在脱硫塔内。气体中大部分无机硫和部分有机硫被碱液汲取，湿法脱硫后的焦化干气由压缩机道往一段转化炉对流段，加热至3403500C后，进人干法脱硫槽。干法脱硫剂通常接受氧化锰、氧化锌或钴铜催化剂。经干法脱硫后。焦化干气中的总硫量要求低于3ppm这里需要进行痕量硫的测定。(二)转化 经脱硫合格的焦化干气返回对流五段与来自废热锅炉的蒸汽混合，加热至500610后，进入一段转化炉(简称一段炉)，限制共水碳比为3540。在催化刘作用下原料气转化为氢气、一氧化碳和二氧化碳。反应所需的大量热能由转化炉两倜均匀分布的无焰燃烧喷嘴供应，反应温度限制在7607的；出口气中剩余甲烷
10、含量要求小于10。一段沪出口气与空气压缩机送来的空气相混合，进人二段转化炉(简称二段炉)内燃烧，温度到达900一950。C，在催化捌作用下，甲烷转化成一氧化碳和二氧化碳；二段炉出口气中剩余甲烷应小于03。同时获得合成气所需的氮气，并限制氢、氮比在2831之问。在整个转化过程要进行原料气的总碳分析和一、二段炉出口气剩余甲烷的分析。(三)变换 从二段炉出来的气体，进入消化废热锅炉。利用热能获得蒸汽，同时使气体温度降至350380，再进入中温变换炉(简称中变炉)。在中变催化剂作用下，一氧化碳与水蒸气反应生成氢和二氧化碳。一氧化碳含量要求降低到35左右，个变炉出口气体温度到达400。C左右。经过小变炉
11、回收热量产生蒸汽，同时使 气体温度降到180200，然后进入低温变换炉(简称低变炉)。在低变偿化剂作用下，一氧化碳进一步发生变换反应，使一氧化碳减到03以下，出口气温度到达200220。此时气体尚含有大量湿热和潜热。这部分热量经锅炉给永加热器和制冷再沸2R恢热，使温度降至40左右，送往脱碳系统。在变换过程中主要限制一氧化碳的含量。检查变换效率。(四)脱碳 由变换工序来的低变气进脱碳系统的汲取塔，经本非尔溶液或环丁洲一乙醇胺溶液汲取二氧化碳。出塔气中二氧化碳含量要求小于01。为了防止气体中心带脱碳液，让共进入洗涤塔，用软水洗去液沫后再进入甲烷化换热器。脱碳塔出来的富他经换热器后减压送至二氧化碳再
12、生培，用蒸汽加热再沸器，在温度128下脱去二氧化碳。为了提高脱碳效率和净化反，主要进行脱碳液酌组分分析和服碳塔出u净化气中二氧化碳的分析。由再生塔顶出来的二氧化族，经空冷器和永冷器，气体温度降至柏。再经二氧化碳分别器除去冷凝水，送到尿素车间作原料。再生后的脱碳掖(贫液)，先进溶液空冷器。冷却至65左右，由溶液循环泵加压。再经溶液水冷器冷却至40后。送人二氧化碳汲取塔循环运用。(五)甲烷化 由汲取塔出来的净化气，先经甲烷化换热器换热，气体温度上升到320左右，再进入学烷化加热器，使气体温度提到350；然后进入甲烷化炉，在催化刘的作用下一氧化碳、二氧化碳与氢气反应。生成甲烷。甲烷化后出口气中一氧化
13、碳和二氧化碳的总置应小于10ppm。这里需要接受连续自动痕员分析仪，进行测量和控翻。 (六)氨的合成 经压缩后的氢气与循环气混合后进人氨冷凝器上部与氨蒸发器出来的冷气换热。部分氨被冷凝。气体进入氨蒸发器后，被外层的液氨冷却至-2左右，返回到冷凝塔的下部。经液氨分别器冷交换后的气体中含氨誊最终降刭3以下。再进人合成塔，经主换热器换热后。再经催化剂筐内冷却管换热。使温度升至400一450后，从中心管进入催化剂后。氨的合成在高温、高压、催化剂作用下进行，反应式如下：3H一-Nf2NHfrQ。反应后的气体含氨量在185左右，温度为480530，由塔底进入的冷气进行换热。使气体温度降至375左右，再进人
14、中置锅炉回收反应热量。气体温度下降到235c左右返回合成塔下部，气体经主换热器内冷却至110130。气体出合成塔后，进人u型管水冷器，冷却至35左右，部分氨冷凝成液体，经氨分别器分别出液氨后，气体重新返回系统循环。在此需要分析循环气，保证甲烷含量不大于15，合成塔入口氨含量不大于3。由冷疑塔氮分别器出来的液氨减压后，送往液氨缓冲槽液氨经 计量表计量后送住氨库气榴部分送往氨汲取。 2.合成氨反应器 (1)催化剂 热力学计算说明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时反应的活化能很高，反应几乎不发生。当接受铁触媒作催化剂时，由于变更了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。 铁
15、触媒是由融熔的铁的氧化物制成的，它含有钾、钙和铝的氧化物作为稳定剂与促进剂，而且是以氧化态装到合成塔中去的，在进行氨的生产以前，铁触媒 必需加以活化，把氧化铁还原成基本上是纯的元素铁。 铁触媒还原期间，合成气是循环通过合成塔的，当反应已经起先进行时，特殊重要的是循环气要尽可能地加以冷却(但设备中不能结冰的危险)，把气体中的水份加以冷凝开除去以后再重新进入合成塔，否则，水汽浓度高的气体将进入已经还原了的触媒床，水蒸汽会使已经还原过的触媒和活性降低或中毒，一旦合成氨的反应起先进行，生成的氨就会使冰点下降，这就可以在更低的温度下把气流中的水分除去。另外，温度压力都会影响催化剂活性，一些氧化物如CO等
16、还可能引起催化剂中毒。 (2)工艺条件： 高压法：操作压力70100MPa，温度为550650度；中压法：操作压力2060MPa，温度为450550度；高压法：操作压力10MPa左右，温度为400450度。目前中压法技术成熟，经济性较好，被广泛接受。 (3)反应器结构 合成氨反应器是合成氨生产的关键设备，作用是氢氮混和气在塔内催化剂层中合成为氨。由于反应是在高温高压下进行，因此要求反应器不仅要有较高的机械强度，而且应有高温下抗蠕变和松弛的实力。同时在高温、高压下，氢、氮对碳钢有明显的腐蚀作用，使反应器的工作条件更为困难。 为了适应氨合成反应条件，合理解决存在的冲突，反应器由内件和外筒两部分组成，内件置于外筒之内。进入反应器的气体温度较低先经过内件与外筒之间的环隙，内件外面设有保温层，以削减向外筒散热。因此，外筒主要承受高压操作压力与大气压之差，但不承受高温，可用一般低合金钢或优质碳钢制成。内件在500左右高温下操作，但只承受环系气流与内件气流的压差，一般只有12MPa，即内件只承受高温不承受高压，从而降低对内件材料和强度的要求。内件一般用合金钢制作，塔径较小的内件也可用纯铁制作。内件由催化剂筐、热交换器、电加热器三个主要部分组成，大型氨合成反应器的内件一般不设电加热器，而由塔外加热炉供热。 3.参考文献： 孟岩合成氨的生产方法以及工艺流程探讨