原料氣精制答辯

合成氨原料氣精制工藝指導(dǎo)老師：李永真學(xué)生：賈方梁王葉濤徐喬紅時(shí)笑丹王彥斌CompanyLogo第一章緒論氨的性質(zhì)及用途.氨具有強(qiáng)烈的毒性，空氣中含有體積分?jǐn)?shù)氨的分子式為NH3,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為無(wú)色氣體，比空氣輕，具有刺激性氣體，氨易溶于水，并放出大量的熱，可產(chǎn)生15%~30%的氨水，氨水溶液顯弱堿性。易揮發(fā)，氨易液化，在0.1MPA的壓力下，將氨冷卻至-33.5度，或在常溫下加壓到0.7~0.8mpa，氨就能冷凝成無(wú)色液體，同時(shí)釋放出大量的熱。液氮是一種優(yōu)良的溶劑。CompanyLogo合成氨工業(yè)是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一，其提供的氫在工農(nóng)業(yè)及日常生活中用途極其廣泛，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到舉足輕重的作用。合成氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品首位。氨主要用于制造化學(xué)肥料，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用廣泛。氨還可以加工成硝酸，進(jìn)而制造硝酸銨、硝化甘油、三硝基甲苯等炸藥，在國(guó)防工業(yè)中也占有極其重要的地位。氨的工業(yè)地位CompanyLogo精制的重要性合成氨原料氣精制工序在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域具有相當(dāng)重要的地位。其中原料氣中含有少量殘余的一氧化碳和二氧化碳，這些微量一氧化碳和二氧化碳的存在，對(duì)氨合成的催化劑有著相當(dāng)大的毒害作用。故要求進(jìn)入氫合成塔原料氣中的一氧化碳和二氧化碳含癢化合物總量小于0.000001，氧含量過(guò)高也會(huì)使催化劑中毒，故要求氧氣含量小于0.2%。同時(shí)會(huì)影響精制的運(yùn)行。其次，原料氣精制的經(jīng)濟(jì)性對(duì)合成氨的經(jīng)濟(jì)效益，具有決定性作用。在者精制工藝在進(jìn)入合成工序之前，所以它將直接影響合成質(zhì)量。CompanyLogo醇烴化工藝銅氨液吸收工藝液氮洗滌工藝甲烷化工藝醇烷化工藝第二章合成氨原料氣精制工藝12345CompanyLogo銅氨液吸收工藝早在1913年就開(kāi)始應(yīng)用，銅洗法以其工藝成熟，操作彈性大，長(zhǎng)期在中小型合成氨廠占據(jù)主導(dǎo)地位，但國(guó)外早在20世紀(jì)60年代逐步淘汰這種落后的工藝。工藝原理：合成氨脫碳原料氣中含有少量的一氧化碳、二氧化碳、硫化氫和極少量的氧氣，經(jīng)過(guò)壓縮至10~13mpa壓力后，進(jìn)入銅液塔與溫度在150度左右的銅氨液中的有效成分發(fā)生了化學(xué)吸收反應(yīng)。銅洗的流程由吸收和再生兩部分組成。脫碳后原料氣經(jīng)油分離器后送入銅洗塔底部。銅液與氣體進(jìn)行逆流接觸吸收雜質(zhì)氣。氫氮混合氣從塔頂出來(lái)，經(jīng)分離器后送往壓縮。銅液經(jīng)減壓送再生系統(tǒng)。再生的銅液，經(jīng)過(guò)銅液過(guò)濾器出去雜質(zhì)再利用。CompanyLogo銅洗工藝的不足銅洗的不足易發(fā)生事故污染環(huán)境物耗高生產(chǎn)環(huán)境差，污染工序多.生產(chǎn)工序繁雜銅氨液需要不斷補(bǔ)充CompanyLogo銅洗聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝流程聯(lián)產(chǎn)甲醇反應(yīng)式：CO+2H2—CH3OHCO2+3H2—CH3OH+H2O工藝流程：

油分醇洗塔醇分循環(huán)機(jī)水冷排合成塔CH3OH中間槽稀醇去精餾去銅洗脫鹽水泵CompanyLogo液氮洗滌工藝原理：該工藝是一種深冷分離法，是基于各種氣體的沸點(diǎn)不同這一特性進(jìn)行的。一氧化碳具有比氮的沸點(diǎn)高以及能溶解于液態(tài)氮的特性，同時(shí)考慮到氮?dú)馐呛铣砂钡闹苯釉现?，從而在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)以液態(tài)氮洗滌微量一氧化碳的方法。用液氮洗滌時(shí)一氧化碳冷凝在液相中，而一部液氮蒸發(fā)到氣相中。如果進(jìn)入氮洗系統(tǒng)的氣相中含有少量的一氧化碳，甲烷和氬，由于它們的沸點(diǎn)都比一氧化碳高。故在脫除一氧化碳的同時(shí)也將這些組分除去。CompanyLogo液氮洗滌工藝工藝特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單，易控制干凈脫除COCH4Ar噸合成氨消耗原料氣少不足：低溫會(huì)使H2OCO2冷凝影響傳熱，阻塞管路耐低溫材料價(jià)格昂貴，設(shè)備投資大CompanyLogo甲烷化工藝1、甲烷化適用工藝：傳統(tǒng)制氫裝置或氨合成造氣過(guò)程

特點(diǎn)：

①原料中CO+CO2含量低于0.3%

，0.7%以下②反應(yīng)放熱量少，③反應(yīng)器為單絕熱床目的：保護(hù)后續(xù)氨合成或加氫催化劑

CompanyLogo主要反應(yīng)方程式主反應(yīng)：

CO+3H2=CH4+H2O+2.06×105J/molCO2+4H2=CH4+2H2O+1.65×105J/mol副反應(yīng)：

CO+H2O=CO2+H2+0.41×105J/mol2CO=C+CO2+1.71×105J/molCH4=C+2H2-0.75×105J/molCompanyLogo

甲烷化工藝流程簡(jiǎn)單，采用甲烷化技術(shù)的關(guān)鍵是將變化氣CO含量穩(wěn)定在0.003以?xún)?nèi)，確保甲烷化催化劑床層溫度穩(wěn)定，其技術(shù)措施為：1.變換系統(tǒng)盡量采用多段反應(yīng)，降低末段反映溫度；2.采用二次變換和脫碳工藝相結(jié)合，將變換氣中的CO2脫除后再進(jìn)行末段變換反映，利于變換反應(yīng)平衡，降低CO含量。工藝流程CompanyLogo甲烷化生產(chǎn)操作甲烷化生產(chǎn)使用鎳催化劑，生產(chǎn)前還原成金屬鎳，在180℃Y以下時(shí)會(huì)與CO生成羰基鎳。甲烷化爐溫控制在280-320℃之間，，把（CO+CO2）含量控制在10*10-6以?xún)?nèi)。原料氣中（CO+CO2）變化會(huì)造成催化劑床層溫度波動(dòng)，是引發(fā)甲烷化生產(chǎn)事故的主要因素。成本很低，主要是甲烷化反應(yīng)消耗了有效氣H2而產(chǎn)生無(wú)用的CH4，所以甲烷化凈化的合成氨系統(tǒng)必須配以合成氨放空氣氫回收裝置CompanyLogo醇烷化“雙甲”工藝1.雙甲新工藝開(kāi)發(fā)合成氨原料氣雙甲精制新工藝，即用甲醇化、甲烷化凈制精煉合成原料氣中CO、CO2，使之小于10PPM，并副產(chǎn)甲基化合物。此工藝簡(jiǎn)稱(chēng)雙甲新工藝，是湖南安淳高新技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)成功的一項(xiàng)新技術(shù)。該技術(shù)是1990年提出，1991年進(jìn)行工業(yè)化設(shè)計(jì)，1992年9月第一套工業(yè)化裝置在湖南衡陽(yáng)市氮肥廠投產(chǎn)成功，國(guó)際上屬于首先提出，最先進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。雙甲新工藝凈化精制原料氣比傳統(tǒng)銅洗法和深度低變──甲烷化法比較有著明顯優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。CompanyLogo雙甲工藝流程1甲醇化甲烷化2甲醇化甲烷化甲醇化3甲醇化甲醇化甲烷化CompanyLogo主要反應(yīng)過(guò)程

甲醇化：原料氣中CO、CO2與H2在催化劑作用下和一定溫度下生成粗甲醇，經(jīng)過(guò)冷卻、分離送入中間貯糟。主要反應(yīng)方程式如下：主反應(yīng)CO＋2H2→CH3OH＋102.37KJCO2＋3H2→CH3OH＋H2O＋59.45KJ

甲烷化：經(jīng)甲醇化工序后的醇后氣，含CO＋CO2為0.1～0.3%，經(jīng)換熱后溫度達(dá)到280℃，進(jìn)入甲烷化工序，凈化氣中CO、CO2在催化劑的作用下，與H2生成甲烷。其反應(yīng)方程如下：CO＋H2→CH4＋H2O＋115.69KJCO2＋4H2→CH4＋2H2O＋72.77KJ

CompanyLogo（1）和（2）甲醇化與甲烷化串聯(lián)，是以氣體凈化為主，以產(chǎn)甲醇次之。醇化系統(tǒng)以自熱平衡以循環(huán)氣量來(lái)控制溫度。醇化氣碳含量低時(shí)，難達(dá)到自熱平衡，需要借助外熱源；含碳量高時(shí)，雖甲烷化借助外熱源少，但生產(chǎn)CH4增多，入合成氨系統(tǒng)CH4增多。若“雙甲”單系串聯(lián)，入甲烷化中碳含量應(yīng)盡量降低，減少外熱量用量，以免生成過(guò)多CH4。（3）兩醇化一甲烷化系統(tǒng)串聯(lián)是以產(chǎn)甲醇為主，在一級(jí)醇化系統(tǒng)用循環(huán)氣來(lái)控制溫度生產(chǎn)較多的甲醇，入二級(jí)醇化碳含量調(diào)節(jié)溫度穩(wěn)定，入甲烷化碳含量仍需盡量降低，以減少甲烷的生成。兩醇化系串聯(lián)與甲烷化串聯(lián)，生產(chǎn)上調(diào)節(jié)余量大，適應(yīng)性強(qiáng)，碳微量穩(wěn)定，是較為廣泛的主要原因之一。流程簡(jiǎn)介CompanyLogo“雙甲”工藝的優(yōu)點(diǎn)和不足

優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)彈性大，經(jīng)濟(jì)效益好，投資少，建設(shè)周期短不足：因?yàn)榧淄榛磿r(shí)反應(yīng)熱很小，1%的一氧化碳反應(yīng)溫度只增加70℃左右。加之散熱損失多，就要開(kāi)電爐，從而增加電耗。CompanyLogo醇烴化工藝

針對(duì)雙甲工藝存在的一些問(wèn)題，湖南安淳公司把雙甲工藝做了改進(jìn)，即升級(jí)成為醇烴化工藝。工藝原理醇烴化工藝就是醇醚化、醇烴化精制工藝。第一步將雙甲工藝中甲醇化催化劑更換成醇醚催化劑，使CO和CO2與H2反應(yīng)生成甲醇。醇烴化工藝靈活性強(qiáng)，原料氣中一氧化碳含量范圍較寬，最高達(dá)8%，最低可至1%，即能產(chǎn)粗甲醇；又可產(chǎn)醚含量很高的醇醚混合物。CompanyLogo醇烴化反應(yīng)式醇醚化：CO+2H2==CH3OHCO2+3H2==CH3OH+H2O2CH3OH==(CH3)2O+H2O2CO+4H2==(CH3)2O+H2O醇醚化后碳氧化合物應(yīng)控制在0.2%~0.4%烴化反應(yīng)式(2n+1)H2+nCO==CnH(2n+2)+nH2O2nH2+nCO==CnH2n+nH2O(3n+1)H2+nCO2==CnH(2n+2)+2nH2O烴化反應(yīng)后氣體碳氧化物可控制在每立方米10毫升左右CompanyLogo醇烴化流程示意圖油分水冷醇化塔預(yù)熱器醇分預(yù)熱器烴化塔水冷氨冷烴分CompanyLogo醇烴化工藝特點(diǎn)醇烴化工藝靈活性很強(qiáng)，原料氣中一氧化碳含量范圍較寬，最高達(dá)8%，最低可至1%，既能產(chǎn)粗甲醇，又可產(chǎn)醚含量很高的醇醚混合物?！按紵N化工藝”中烴化流程與“雙甲工藝”中甲烷化流程基本類(lèi)似，烴化較甲烷化在工業(yè)上優(yōu)點(diǎn)多，工藝流程簡(jiǎn)化，是今后原料氣精制的主要發(fā)展方向。CompanyLogo醇烴化工藝流程優(yōu)點(diǎn)催化劑價(jià)格低催化劑活性范圍寬，不易燒結(jié)老化，使用壽命長(zhǎng)烴化操作較甲烷化低60~80℃，更易維持穩(wěn)定