合成氨生产工艺介绍讲座PPT.ppt

氢氮混合气经过氨合成塔以后，只有一小部分合成为氨。分离氨以后，剩余的氢氮气，除为降低惰性气体含量而少量放空以外，大部分与新鲜原料气汇合后，重新返回合成塔，在进行氨的合成，从而构成了循环法生产流程。 氨合成循环系统惰性气体通过三个途径带出： 1.一小部分从系统中漏损； 2.一小部分溶解在液氨中被带走； 3.大部分采用放空的方法，即间断或连续地从系统中排放。 放空的位置应该在氨已大部分分离之后，而又在新鲜气加入之前。 合 成 氨 工 业 1914年，第一次世界大战一开始，英国就从海上封锁德国从智利进口硝石。于是人们预言，德国得不到智利硝石，农田将缺乏肥料，炸药工厂也将停产，那么德国最迟在1915年或1916年便要自动投降，可使1916年过去了，德国还在顽强的战斗，农田照样一派浓绿，前线的炮火反而更加猛烈。原来……德国以哈伯为首的一批化学家克服了当时的世界化学难题——以廉价的空气、水和煤炭合成了重要的化工原料: 氨 （NH3） 一、前言 智利硝石(NaNO3) 缺氮的棉花 是植物体内蛋白质、核酸和叶绿素的组成元素。蛋白质是细胞原生质的重要成分，核酸是合成蛋白质的必要成分。在植物生长发育过程中，细胞分裂和新细胞的形成必须要有蛋白质；而光合作用则离不开叶绿素。因此，在缺氮的情况下，由于新细胞形成受阻，植物的生长发育会迟缓或停滞；如果叶绿素含量下降，则直接影响光合作用的速率和光合作用产物的形成。同时，蛋白质含量的下降使作物的品质降低。 氮 氮的固定： 把大气中的氮转化为氮的化合物叫做氮的固定。 包括： ① 自然固定：豆科植物固氮、雷雨天产生NO气体； ② 人工固定：合成氨等。 特点： a、可逆反应 b、正反应为放热反应 c、正反应是气体体积缩小的反应。 N2+3H2 2NH3 (正反应为放热反应) 二、合成原理及条件 从反应速率的角度看： 温度越高、压强越大，化学反应越快， 使用合适的催化剂，反应加快，单位时间内生成的NH3越多； 从化学平衡的角度看： 高压、低温，平衡时生成物NH3的含量（体积分数）高。 使用催化剂：可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益 合成氨的适宜条件 选择合适的温度：500℃左右，提高反应速率，又是合成氨催化剂的活性温度； 选择合适的压强：20MPa~50MPa，有利于氨的合成，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。 浓度：将氨气液化后及时分离出来，所得原料气（过量N2、H2）循环使用，并及时补充N2、H2 三、合成氨工艺流程 N2+3H2 2NH3 铁触媒 500oC 20MPa----50MPa 1.合成氨工业的主要流程： 液氨 分离 (防止催化剂中毒) 合成 原料气的制备 净化 压缩 N2、H2 2.合成氨生产示意图 3.合成氨工业简述： 空气 压缩 降温 液态空气 蒸发 N2（先逸出） 炭 CO2＋N2 除去CO2 N2 H2O(g) 赤热炭 或其他燃料 CO＋H2 H2O(g) 催化剂 CO2＋H2 除去CO2 H2 原料： 空气、水、燃料 C＋H2O(g) → CO＋H2 高温 CO＋H2O(g) → CO2＋H2 催化剂 　4.1操作压力 在一定的空速下，合成压力越高，出口氨浓度越高，氨净值(合成塔出入口氨含量之差)越高，合成塔的生产能力也就越 大。 氨合成系统的能量消耗主要包括原料气压缩功、循环气压缩功和氨分离的冷冻功。 生产实践证明：操作压力在20～35MPa时总能量消耗比较低。 4.合成氨工艺条件： 4.2温度 将某种催化剂在一定成产条件下具有最高氨生成率的温度称为最适宜的温度。 最适宜温度还和空间速度、压力等有关 经生产实践得出氨合成操作温度控制在470~520度较为适宜。 4.3空间速度 当操作压力、温度及进塔气组成一定时，空速增加，氨净值降低。由于氨净值降低的程度比空间速度的增大倍数少，所以空间速度增加时氨合成生产强度有所提高及氨产量有所增加。 低压法常取5000～10000/h;中压法常取15000~30000/h;而高压法可达60000/h。 　4.4合成塔进口气体组成　 合成塔进口气体组成包括氢氮比、惰性气体含量与初始氨含量。 在生产中，进塔循环气的氢氮比控制在2.5~2.9合适。由于氨合成时氢氮比是按3：1消耗的，因此补充的新鲜气的氢氮比应控制在3，否则循环系统中多余的氢或氮就会积累起来，造成循环气氢氮比失调。 四、氨合成与分离的工艺流程 （一）气体的压缩