第七章合成氨.pptVIP

K2CO3 + CO2 + H2O 2KHCO3 2.脱碳 (变换气中二氧化碳的除净)： 脱碳的目的：(1)净化；(2)回收。 脱碳的方法 物理吸收法：加压水洗、低温甲醇洗涤法等等。 化学吸收法：碳酸钾—氨基乙酸法，氨水吸收法等等。 碳酸钾—氨基乙酸法： H2O H+ + OH K2CO3 2K+ + CO3 CO2 + OH HCO3 H+ + CO3 HCO3 2k+ + 2HCO3 2kHCO3 - - 2- 2- 最慢，化学反应控制，用催化剂加快速率 常用的催化剂：三氧化二砷、乙醇、氨基乙酸等。 脱碳的设备：吸收塔。 CO2 + NH2CH2COO OOCNHCH2COO + H OOCNHCH2COO + H2O NH2CH2COO +HCO3 + - - - - - - - 3.原料气的精制： 精制的目的：去除少量的CO、CO2、O2、 H2S等。 常用方法：醋酸铜氨液洗涤法(铜洗法)，甲烷化法、液氮洗涤等等。 (1)醋酸铜氨液吸收法： 铜氨液的主要成分：[Cu(NH3)2 ] +、 [Cu(NH3)4 ] 2 + 、 NH4 + 、 NH3 、Ac等，其中吸收CO的活性成分是高价铜[Cu(NH3)2 ] + ；吸收CO2的有效成分是NH3 ，吸收氧气的有效成分是低价铜离子[Cu(NH3)4 ] 2 + ，吸收H2S的有效成分是氨水。 此过程中的化学反应为： 吸收CO的反应为 CO(气相) CO (液相) + Cu(NH3)Ac+NH3(游离) Cu(NH3)3COAc + Q 一氧化碳醋酸亚铜络三氨 2NH3 + CO2+H2O (NH4)2CO3 (NH4)2CO3+CO2 +H2O 2NH4HCO3 2Cu(NH3)2Ac+4NH3+2Ac+ 2Cu(NH3)4Ac2+ H2O 2 1 (醋酸铜络四氨) NH3 + H2O NH4 OH OH NH4 2 + H2S (NH4)2S +2H2O+ H 精制主要设备：吸收塔 、再生器。 甲烷化的基本原理： CO + 3H2 = CH4 + H2O ΔH0 CO2 + 4H2O= CH4 + 2H2O ΔH0 反应条件：在低温、高压(2.7MPa、400度) 下，反应比较完全。 反应催化剂：镍，活性温度范围在200~800度之间。 (2)甲烷化法： 在催化剂存在的情况下，使原料气中的CO及CO2加氢生成CH4和H2O的一种净化工艺，可把碳氧化物(CO+CO2)的含量降至10X10-6以下。 由于此过程要消耗氢气，而且生成对合成系统不得的甲烷，使循环气放空量增加，因此要求甲烷化前的气体中CO+CO2总量要低0.7%~1%。 第三节 氨的合成 一、氨合成反应的热力学基础： 1.化学平衡： PNH3 Kp = PN · PH 2 2 1.5 0.5 lgKp= 2074 T - 2.493 lgT + BT + 1.856 × 10-7 T2+I 0.5 N2(g) + 1.5 H2(g) NH3(g) 反应特点：体积缩小的放热的可逆反应。 (1)温度对平衡的影响： 和二氧化硫催化氧化一样，对于放热反应，温度升高，Kp值会下降。165页表7-1。在1~100MPa的范围内，T和Kp的关系可表示为： 在B、I(经验值与压力有关，数据见165页表7-2)一定的情况下，温度下降， Kp值会增大。所以可得到合成氨的第一个热力学条件：低温。 PH = P · XH 2 2 PN = P · XN 2 2 PNH = P · XNH 3 3 XN + XH XNH + Xi = 1 2 2 3 + (2)压力的影响： 通过B、I值可算出压力对合成氨的影响。由此得到合成氨的第二个热力学条件：高压。 2.平衡氨含量： 在一定的温度、压力、氢氮比等条件下，反应达到平衡时氨在气体混合物中的摩尔百分数就称为平衡氨含量。 设合成氨混合气体中有N2、H2、NH3和惰性气体，它们的摩尔数分别为 XN2 、 XH2 、 XNH3 、 Xxi，则 根据分压定律： r = XH XN 2 2 或 XN = XH r 2 2 令 XH = ( 1 – XNH - Xi ) r r + 1 3 2 PH = P ·