合成氨工艺流程图范文第1篇
前言
本论文以“合成氨脱硫工段工艺及发展方向”为题展开叙述。对合成氨和脱硫工艺的发展概况进行了概述。着重详细介绍了脱硫工段的工艺流程、工艺条件、生产原理、技术指标等内容。编写本设计总的指导思想是：理论联系实际、简明易懂、经济实用。本书在编写过程中得到河北化工医药孙娜老师的指导，在此表示衷心感谢。由于编者自身的知识水平和认识水平的有限，书中错误与不妥之处，恳请读者批评指正。
目录
第一章 总 论 概 述
第二章 脱硫方法分类及其基本原理
1、脱硫方法的分类
2、干法脱硫
3、湿法脱硫
4、PDS法
5、其他脱硫方法 第三章
脱硫工艺的发展 第四章 安全操作及注意事项 第五章 三废治理及利用
第一章 脱硫方法分类及其基本原理
第一节 总 论 概 述
氨是重要的化工产品之一，用途很广。在农业方面，以氨为主要原料可以生产各 种氮素肥料，如尿素、硝酸铵、碳酸氢氨、氯化铵等，以及各种含氮复合肥料。液氨 本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用。目前，世界上氨产量的 85%—90%用于 生产各种氮肥。因此，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。 合成氨工业对农业的作用实质是将空气中游离氮转化为能被植物吸收利用的化合态 氮，这一过程称为固定氮。 氨也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含 氮无机盐等工业。将氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生产炸药、染料等产品的重要 原料。生产火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是常用的冷冻剂。 合成氨的工业的迅速发展，也促进了高压、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、 低温等科学技术的发展。同时尿素的甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是 在合成氨工业的基础上发展起来的。 所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地 位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门。 在合成氨工业中，脱硫倍受重视。合成氨所需的原料气，无论是天然气、油田气 还是焦炉气、半水煤气都含有硫化物，这些硫化物主要是硫化氢(H2S) 、二硫化碳 (CS2) 、硫氧化碳(COS) 、硫醇(R—SH)和噻吩(C4H4S)等。其中硫化氢属于无 机化合物，常称为“无机硫” 。 天然气中硫经物的含量(标准状态)一般在 0.5—15g/ m3 的范围内，有机硫以硫 醇为主， 在气田经过粗脱磙处理后的天然气， 硫化物的含量 (标准状态) 20—100mg/ 在 m3 左右。
合成氨在生产原料气中硫化物虽含量不高，但对生产的危害极大。 ①腐蚀设备、管道。含有 H2S 的原料气，在水分存在时，就形成硫氢酸(HSH) ， 腐蚀金属设备。其腐蚀程度随原料气中 H2S 的含量增高而加剧。 ②使催化剂中毒、失活。当原料气中的硫化物含量超过一定指标时，硫化物与催 化剂活性中心结合， 就能使以金属原子或金属氧化物为活性中心的催化剂中毒、 失活。包括转化催化剂、高温变换催化剂、低温变换催化剂、合成氨催化剂等。
脱硫的任务是除去原料气中的各种硫化物，同时硫是一种重要的资源，应加以回 收和利用。因此，无论原料来源如何，合成氨原料必须首先脱硫。
第二节 脱硫方法
干法脱硫
干法脱硫系指采用固体吸收剂或吸附剂以脱除硫化氢或有机硫。常见的干法脱硫有：氧化铁法、活性炭法、钴-钼加氢和氧化锌法等。由于固体脱硫剂硫容量(单位质量脱硫剂所能脱除硫的最大数量)有限，一般适用于脱低硫且反应器体积较庞大。如果原料气中硫含量较高，吸收剂使用周期短且因再生频繁，操作费用大而变的不利。
活性炭脱硫：活性炭脱除硫化氢的原理。当含有硫化氢和一定比例的氧的煤气，在氨的催化作用下，通过装有活性炭的吸附器时，硫化氢在活性炭的表面上被氧化成单体硫。其反应式为：2H2S+O2=2H2O+2S+Q.氨的作用：它的存在可以激发活性炭的表面能量，从而使硫化氢的吸附成为化学吸附，处于吸附状态并被活化的硫化氢与氧反应生成单体硫，活性炭表面的活化中心得以再生。
活性炭的再生：在吸附器内硫化氢与氧反应生成的硫被活性炭吸附，当吸附的硫量达到一定程度后，其活性表面被覆盖，以致失去活性，此时需要再生。 湿法脱硫
虽然干法脱硫净化度高，并能脱除各种有机硫化物，但硫化剂难于或不能再生，且系间歇操作，设备庞大。因此不适于用作对大量硫化物的脱除。
采用溶液吸收硫化物的脱硫方法通称为湿法脱硫。适用于含大量硫化氢气体的脱除。其优点之一是脱硫液可以再生循环使用并回收富有价值的硫磺。
湿法脱硫方法众多，可分为化学吸收法、物理吸收法和物理-化学吸收法三类。常见的有碳酸钠、氨水和醇胺溶液等吸收硫化氢的方法属化学吸收法;用冷甲醇吸收硫化氢的方法属物理吸收法。依再生方式又可分为循环法和氧化法。循环法是将吸收硫化氢后的富液在加热降压或气提条件下解吸硫化氢。氧化法是将吸收硫化氢后的富液用空气进行氧化，同时将液相中的HS—氧化成单质硫。其过程示意如下：
载氧体(氧化态)+HS—==载氧体(还原态)+S↓
1载氧体(还原态)+O2(空气)==载氧体(氧化态)+H2O
2上述过程是在催化剂的作用下进行的。工业上使用的催化剂有对苯二酚、蒽醌二磺酸钠(简称ADA)、萘醌、栲胶和螯合铁等。
第二章 国内常用脱硫工艺
目前的脱硫工艺主要有 ADA 法、栲胶(TV)法、PDS 法、碱液催化法、等。 1)ADA 法(蒽醌二磺酸钠法，Stretford) 该法以钒作为脱硫的基本催化剂，采用蒽醌二磺酸钠(ADA)作为 还原态钒的再生氧载体， 以碳酸盐为吸收液。 目前全世界内有近 1000 套装置在运行。该方法需要进一步改进之处有： ①悬浮液中硫颗粒小，硫回收困难; ②由于副产物的存在使化学药剂消耗量大; ③脱有机硫和氰化氢的效率差; ④有害废液处理困难，易造成二次污染; ⑤设备腐蚀严重; ⑥有细菌积累。 针对上述问题，通过向脱硫液中加入酒石酸钾(钠) ，少量 FeCl3 和 EDTA 螯合剂起阻止钒酸盐沉淀和稳定溶液的作用而形成了改良的 ADA 法(南化集团研究院) ，ADA 法正在被新的高效脱硫法所取代。 2)栲胶(TV)法 栲胶脱硫法是我国特有的脱硫技术，包括碱性栲胶脱硫(橡碗栲 胶和偏钒酸钠)和氨法栲胶。 栲胶脱硫主要是利用天然栲胶中存在的多羟基芳烃化合物所存 在的酚式及醌式结构互变， 再利用偏钒酸钠进行氧化还原来实现脱硫 的。其特点是资源丰富，价廉易得，运行费用比改良 ADA 法低，脱硫 液腐蚀性小，脱硫效果较好，基本上无硫堵塔问题，但栲胶需熟化处 理，脱硫废液存在钒污染。 3)PDS 法 PDS 是东北师范大学开发的一种新型脱硫催化剂，活性物质为双 核酞菁钴磺酸盐，同时加入助催化剂和碱性物质。该法特点是：脱硫 效率高， 只需 ppm 浓度级的催化剂即可， 无毒; 生成得单质硫颗粒大， 易分离;可脱除部分有机硫。该方法不足之处是有时脱硫效率不太稳 定，绝大部分时间需要复配其它成分一起使用。 4)碱液催化法 碱液催化法脱硫工艺过程比较简单、技术成熟、成本较低，非常 适合较小规模合成氨厂的煤气脱硫。
湿式氧化法脱硫技术是国内化工行业广泛使用的脱硫方法之一，故名思义它是用稀碱液吸收气相中的H2S，在吸收H2S的液相中由于氧化催化剂的作用，将H2S氧化为元素硫并分离回收。因此该技术包括H2S吸收，氧化和硫回收。
脱硫工艺流程
1、气体流程 半水煤气从造气车间出来后，经过洗涤塔除尘、降温，水封后，从脱硫塔的底部 进入塔内，脱硫液从塔顶喷淋而下，水煤气与碱性栲胶溶液在塔内逆向接触，其中的 大部分硫化氢气体被溶液吸收，脱硫后的气体从塔顶出来至气柜。
2、溶液流程 从脱硫塔顶喷淋下来的溶液，吸收硫化氢后，称为富液，经脱硫塔液封槽引出至 富液槽(又称缓冲槽) 。在富液槽内未被氧化的硫氢化钠被进一步氧化，并析出单质 硫，此时，溶液中吸收的硫以单质悬浮状态存在。出富液槽的溶液用再生泵加压后， 打入再生槽顶部，经喷射器高速喷射进入再生槽，同时吸入足够的空气，以达到氧化 栲胶和浮选硫膏之目的。再生后的溶液称为贫液，贫液经液位调节器进入贫液槽，出 贫液槽的贫液用脱硫泵打入脱硫塔顶部，经喷头在塔内喷淋，溶液循环使用。再生槽 浮选出的单质硫呈泡沫悬浮于液面上，溢流至硫泡沫槽内，上部清液回贫液槽循环使 用，沉淀出的硫膏入熔硫釜生成副产品硫磺。
3 硫磺回收流程 再生槽中溢出的硫泡沫经泡沫槽后在离心机分离，得到硫膏，硫膏放入熔硫釜， 用夹套蒸汽加热精制，放出做成 98%纯度的硫磺锭，离心分离出的母液至富液槽回系 统中使用。
第三章 国内脱硫新工艺介绍 第四章 脱硫工艺的发展方向
合成氨工艺流程图范文第2篇
1.合成氨的工艺流程
(1)原料气制备 将煤和天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，通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用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。
① 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+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ
由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换，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继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
② 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，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，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CO
2、CO和CH4等组分，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的脱除必须兼顾这两方面的要求。
一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。 4 ③ 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残余的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，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。
目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：
CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ
CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ
(3)氨合成 将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：
N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol 2.合成氨的催化机理
热力学计算表明，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。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为：
xFe + N2→FexN FexN +〔H〕吸→FexNH FexNH +〔H〕吸→FexNH2 FexNH2 +〔H〕吸FexNH3xFe+NH3 在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335 kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变(生成不稳定的中间化合物)，降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。
3.催化剂的中毒
催化剂的催化能力一般称为催化活性。有人认为：由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。
催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如，对于合成氨反应中的铁催化剂，O
2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。
4.我国合成氨工业的发展情况
解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。
近几年来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。
5.化学模拟生物固氮的研究
目前，化学模拟生物固氮的重要研究课题之一，是固氮酶活性中心结构的研究。固氮酶由铁蛋白和钼铁蛋白这两种含过渡金属的蛋白质组合而成。铁蛋白主要起着电子传递输送的作用，而含二个钼原子和二三十个铁和硫原子的钼铁蛋白是络合N2或其他反应物(底物)分子，并进行反应的活性中心所在之处。关于活性中心的结构有多种看法，目前尚无定论。从各种底物结合物活化和还原加氢试验来看，含双钼核的活性中心较为合理。我国有两个研究组于1973—1974年间，不约而同地提出了含钼铁的三核、四核活性中心模型，能较好地解释固氮酶的一系列性能，但其结构细节还有待根据新的实验结果精确化。
国际上有关的研究成果认为，温和条件下的固氮作用一般包含以下三个环节：
①络合过程。它是用某些过渡金属的有机络合物去络合N2，使它的化学键削弱;②还原过程。它是用化学还原剂或其他还原方法输送电子给被络合的N2，来拆开N2中的N—N键;③加氢过程。它是提供H+来和负价的N结合，生成NH3。
目前，化学模拟生物固氮工作的一个主要困难是，N2络合了但基本上没有活化，或络合活化了，但活化得很不够。所以，稳定的双氮基络合物一般在温和条件下通过化学还原剂的作用只能析出N2，从不稳定的双氮络合物还原制出的NH3的量相当微少。因此迫切需要从理论上深入分析，以便找出突破的途径。
固氮酶的生物化学和化学模拟工作已取得一定的进展，这必将有力地推动络合催化的研究，特别是对寻找催化效率高的合成氨催化剂，将是一个有力的促进。[编辑本段]生产方法
生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。
①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%～0.3%(体积)，经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤(焦炭)制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤(焦炭)为原料制取氨的方式在世界上已很少采用，但随着能源格局的变化，现在煤制氨又被重视起来，外国主要是粉煤气化技术发展很快，国内则转向型煤制气技术已非常成熟。
用途 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直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。
合成氨工艺流程图范文第3篇
1 主要存在问题
通过研究所示, 焦炉煤气净化以及合成氨工艺当中具有几个方面的问题:
(1) 煤气出冷方面因为横管初冷器很容易发生堵塞, 煤气冷却过程耗水实际较大, 初冷之后在煤气当中可能会产生大量煤粉, 进而造成高压氨水无烟装煤系统不能够良性运行。
(2) 煤气终冷方面造成这个类型问题产生的主要原因是溴化锂制冷循环水需求总量较大, 硫胺饱和器当中存留的煤气会通过终冷塔完成冷却, 这个过程中产生的效果不佳。
(3) 煤气洗脱苯方面洗苯塔当中存在较多煤气含苯情况。富油脱苯实际产生的能耗较高, 这就会造成回收率相对比较低, 环境相关表现相对较差。造成这种情况的主要原因是因为洗苯塔以及脱苯塔方面的结构设计缺乏合理性。
(4) 煤气脱硫方面煤气脱硫以及相关工艺实际流程相对较长, 能耗也会因此增加。为此主要存在脱硫废液的增加。除此之外, 因为煤气当中硫化氢是一种应用在硫膏方面的, 为此, 价格相对比较低。产生这种问题的主要原因在于工艺技术设计相对不科学。
(5) 废水处理方面针对剩余氨水焦化主要是在蒸氨以及生物脱酚两种级别处理后再进行湿法熄焦, 但这个过程中存在的最大的问题在于熄焦尾气造成的二次污染。在大量的焦炭中存在较多剩余热量, 缺乏二次回收利用。究其根本原因是现阶段针对剩余氨水处理工艺缺乏先进性造成的, 使得用于蒸氨脱酚的水无法实现二次应用, 仅实现对湿法熄焦方面应用。
(6) 煤气压缩机组停机处理方面当煤气压缩机出现停止工作现象时主要是由于出现系统堵塞问题, 这就使得技术人员要频繁的停止运作并进行清理工作。造成这一常见问题的主要原因在于净煤气中含有较多较细的煤粉, 当煤气压缩机运行起来后压力增加, 温度降低, 直接造成煤气流速下降, 使煤粉较易出现沉淀现象, 进而造成系统堵塞。
2 改进工艺流程分析
为了能够更好的解决上述问题, 结合相关研究成果, 针对当前阶段存在的问题与原因分析, 形成创新改造, 提升焦炉煤气净化以及合成氨工艺。
焦炉煤气采用了空冷器以及直冷塔与横管初冷装置完成除尘以及冷却, 煤气完成电捕除焦油、鼓风预热、硫胺饱和器等实现初步净化。第一, 需要进一步满足焦炉加热需要, 富余煤气必须通过离心压缩机完成压力增加, 并进入到低温甲醇洗涤系统当中实现脱苯, 并再次进行精脱硫, 除此之外, 还应当脱除掉煤气当中存在的二氧化碳。
3 工艺创新
煤气净化以及合成氨工艺当中存在问题可以通过专项技术工艺完成改造与创新。
(1) 煤气除尘、初冷通过借助于空冷器、直冷塔、横管冷却装置技术, 可以完成对焦炉煤气方面的除尘与冷却。这项技术也在这个过程中完成了对除尘以及冷却等方面的有机结合。煤气除尘等一级通过文丘里管对煤气顺流洗涤实现除尘。第二以及第三段当中横管初冷装主要采用的是开放式空冷循环水以及溴化锂制冷装置。为此, 在采用相关技术完成洗涤以及冷却时, 这项工艺当中需要消耗掉的水则更少, 除尘效果相对也更佳, 余热利用效果也将更好。为此, 采用这项技术能够有效进一步实现创新。
(2) 煤气终冷以及水洗创新针对煤气终冷塔方面采用的技术主要包括两段, 其中上段部分为不锈钢网波纹类型填料部分, 下U单当中采用的轻瓷。通过这项技术可以有效降低煤气中冷器实际产生的耗水量情况, 并完成对煤气方面的两级洗涤, 进一步降低煤气当中煤粉实际含量。除此之外, 为了能够有效防止出现洗苯塔当中产生洗油污染, 塔当中需要设置多层垂直筛板塔盘。进而就可以通过使用少量的水完成洗涤。
4 结语
综上所述, 新工艺当中具有几个方面的优势特征:首先, 焦化生产水平提升。吨焦耗水总量会在这个过程中下降, 吨焦副产动力也会出现明显下降, 同时运行十分可靠。其次, 合成氨能力提升。运行效果更加可靠, 开工率也十分高。最后, 具有良好的环境保护功能。能够完成焦化零排放, 进而确保高压氨水引射无烟装煤系统运行效果良好。
摘要：本文针对焦炉煤气净化技术与合成氨相关工艺情况进行综合论述, 并结合新技术内容, 针对合成氨煤气完成脱硫工艺以及脱碳等工艺。由于新工艺当中实际耗能较低, 合成氨产量相对比较高, 经济性相对较好, 因此有利于实现废水零排放。
关键词：焦炉煤气,净化,合成氨工艺
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合成氨工艺流程图范文第4篇
摘要：本文简要介绍了聚甲醛的性能、应用领域、生产工艺方法以及国内聚甲醛的发展状况。
关键词：聚甲醛;应用;生产工艺
聚甲醛(POM)，又名聚缩醛，学名聚氧化亚甲基树脂。POM使用易得的甲醇为原料，采用甲缩醛法合成工艺，具有产品质量好、工艺简单、消耗低等特点。
聚甲醛树脂(POM)是一种综合性能优良、原料来源丰富，成型加工方便，可代替有色金属用作结构和耐磨材料的工程塑料。自从实现工业化生产来，世界聚甲醛消费量逐年递增,加工技术也在不断发展。
1聚甲醛的性能及用途
1.1特性
聚甲醛是分子主链中含有—CH2O—链节的热塑性树脂，是一种高密度、高结晶性的无支链线性聚合物，具有良好的物理机械性能、耐化学品性，使用温度范围较广，可在-40～100℃长期使用。聚甲醛的分子链结构规整性高，分子链由碳氢键组成，聚甲醛的碳氢键比碳碳键短，具有优异的刚性和机械强度。是工程塑料中机械性能最接近金属材料的品种之一，具有密度高，结晶度较高、刚性大、自润滑性能好、耐疲劳、耐摩擦、耐有机溶剂、成型加工简单等突出优点。聚甲醛还具有吸水性小，尺寸稳定，有光泽，由于尼龙在该方面的性质;具有抗拉强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，即使在低温下，聚甲醛仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性，可在低温环境内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油、耐过氧化物性能。
1.2应用
聚甲醛由于其优越的综合性能，广泛应用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器和建材等领域。其消费结构大约是电子电器行业占45%，汽车制造业为31%，机械工业为10%，其他行业为14%。在电子电器领域，常用于制造电扳手外壳、录像带CD盒、打印机、传真机、电风扇的零件、加热板、洗衣机滑轮等;在汽车领域，常用来制造把手、摇把、曲轴、门窗玻璃升降器、仪表板等零部件;在机械领域，常用于制造各种滑动、转动机械零件，如齿轮、杠杆、滑轮、轴承、链条等;医疗器械
方面，可用于制造心脏起搏器、人工心脏瓣膜、顶椎、假肢等;日用品方面，可用于制造打火机、拉链、扣环、滑雪板、冲浪板、雪橇等;管道及农用喷淋系统领域，可用于制造阀门、喷头、水龙头、水泵壳、接头等;建筑方面，常用于制造窗框、洗簌盆、水箱、水表壳体等。
2生产工艺
工业上生产聚甲醛有气态甲醛法和三聚甲醛法两种方法，国内目前一般采用三聚甲醛方法为主。三聚甲醛法于20世纪50年代由美国杜邦公司研制开发，以三聚甲醛为主或加入少量共聚单体如二氧三环聚合而成，即目前有均聚和共聚两种制法，所得的产品也分别称为均聚甲醛和共聚甲醛。
2.1均聚甲醛
均聚甲醛是杜邦公司1959年发明，由甲醛溶液与异辛醇反应，经过脱水、热裂解得到精制甲醛，然后在催化剂作用下进行液相聚合，聚合后用醋酐酯化封端。均聚甲醛的结晶度高，分子量分布较窄。其产品相对密度约为1.4，熔点为170-185℃，特点是有优异的刚性，拉伸强度高，单位质量的拉伸强度高于锌和黄铜，接近钢材，而且耐磨性能好、耐疲劳强度和蠕变性均好，摩擦系数小，但是热稳定性差、不耐酸碱。目前均聚甲醛约占聚甲醛总产量的20%。
2.2共聚甲醛
共聚甲醛生产工艺以赫斯特·塞拉尼斯公司的技术为代表，其它拥有该工艺技术的公司还有巴斯夫公司、三菱瓦斯化学公司等。宇部兴产公司于1984年开发了在聚合过程中不用溶剂的气相法共聚甲醛工艺，具有独特的技术特点。
赫斯特·塞拉尼斯公司的工艺过程大致如下：将50%的甲醛溶液浓缩至65%，在硫酸存在下合成三聚甲醛溶液，经溶剂萃取和精制(赫斯特·塞拉尼斯公司的溶剂为苯，巴斯夫公司和三菱瓦斯所用溶剂为二氯乙烷)得到聚合级三聚甲醛;然后以聚合级三聚甲醛为聚合单体，以环氧乙烷(或二氧五环)为共聚单体(巴斯夫公司用三氧七环)，用双螺杆反应器进行本体连续共聚合，共聚合按其工艺控制可分为高温带压聚合与分段深度聚合，所得共聚物经粉碎，在经连续稳定化和间歇稳定化过程，除掉其中的热不稳定成分，干燥后混合添加剂进行处理造粒，均化后制出颗粒状共聚甲醛产品。
宇部兴产公司的气相法共聚甲醛技术主要由甲醛合成、单体制备、共聚合、稳定化、溶剂回收、成品等几个部分组成。与赫斯特·塞拉尼斯公司的聚合工艺相比，在共聚合以后，两家技术基本相同。所不同的是在共聚合及共聚合以前。宇部兴产公司的工艺路
线大致为：原料甲醇采用空气氧化法值得50%的甲醛，50%甲醛和低相对分子质量聚乙二醇反应，经脱水、热分解，最后经精制的共聚合所要求的精制甲醛气。精制甲醛气与共聚单体三氧八环气态混合后进入双螺杆反应器进行共聚反应，从聚合反应器排出的高温循环聚甲醛粉体经冷却返回聚合反应器进行循环，以控制聚合反应温度，然后用螺旋输送机将聚甲醛粉料定量地送往稳定化装置进行稳定化处理，再经干燥后送成品装置，经后处理得聚甲醛产品。该技术对材质要求不高，设备数相对少，属节能型工艺，且流程简单，容易操作，腐蚀性小，维修方便，原料和产品单耗与赫斯特·塞拉尼斯工艺差别不大。
3国内的生产现状
我国于1962年开始研制聚甲醛，中科院北京化学所、成都工学院、吉林化工研究院等单位较早从事均聚甲醛的研究。但经数十年的发展，技术水平没有重大突破，与外国公司差距较大。国内市场需求主要依赖进口，消费需求仍以较高的速度增长。
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合成氨工艺流程图范文第5篇
2009011892
1.合成氨生产工艺流程图
(1)煤为源头 工艺路线：
以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:
造气 ->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)天然气为源头
采用天然气、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、吸收制冷及输入氨库和氨吸收八个工序
(一)脱琉
原料气进入后，首先进入三段脱硫塔.第
一、二段分别采用5—6%Na0H和10。12%Na0H碱洗，第三段采用水洗。在脱硫塔内。气体中大部分无机硫和部分有机硫被碱液吸收，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340—3500C后，进人干法脱硫槽。干法脱硫剂通常采用氧化锰、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500.610%后，进入一段转化炉(简称一段炉)，控制共水碳比为3.5.4.0。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给，反应温度控制在760—7的℃;出口气中残余甲烷含量要求小于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，温度达到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;二段炉出口气中残余甲烷应小于0.3%。同时获取合成气所需的氮气，并控制氢、氮比在2.8—3.1之问。在整个转化过程要进行原料气的总碳分析和
一、二段炉出口气残余甲烷的分析。 (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350—380℃，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3.5%左右，个变炉出口气体温度达到400。C左右。经过小变炉回收热量产生蒸汽，同时使
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气体温度降到180—200℃，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0.3%以下，出口气温度达到200—220℃。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。在变换过程中主要控制一氧化碳的含量。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吸收塔，经本非尔溶液或环丁洲一乙醇胺溶液吸收二氧化碳。出塔气中二氧化碳含量要求小于0.1%。为了防止气体中央带脱碳液，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℃。再经二氧化碳分离器除去冷凝水，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。送人二氧化碳吸收塔循环使用。 (五)甲烷化
由吸收塔出来的净化气，先经甲烷化换热器换热，气体温度升高到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碳和二氧化碳的总置应小于10ppm。这里需要采用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。经液氨分离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-Nf·2NHfrQ。反应后的气体含氨量在18.5%左右，温度为480—530℃，由塔底进入的冷气进行换热。使气体温度降至375℃左右，再进人中置锅炉回收反应热量。气体温度下降到235‘c左右返回合成塔下部，气体经主换热器内冷却至110—130℃。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，经氨分离器分离出液氨后，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%。由冷疑塔氮分离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.气榴部分送往氨吸收。
2.合成氨反应器
(1)催化剂
热力学计算表明，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。当采用铁触媒作催化剂时，由于改变了反应历程，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
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必须加以活化，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，当反应已经开始进行时，非常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，一旦合成氨的反应开始进行，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等还可能引起催化剂中毒。
(2)工艺条件：
高压法：操作压力70~100MPa，温度为550~650度;中压法：操作压力20~60MPa，温度为450~550度;高压法：操作压力10MPa左右，温度为400~450度。目前中压法技术成熟，经济性较好，被广泛采用。
(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能力。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复杂。
为了适应氨合成反应条件，合理解决存在的矛盾，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，以减少向外筒散热。因而，外筒主要承受高压(操作压力与大气压之差)，但不承受高温，可用普通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1~2MPa，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研究》
合成氨工艺流程图范文第6篇
广义上说, 天然气泛指自然界中存在的一切气体。从能源应用角度出发, 天然气主要是指可以用作燃料功能的油田气、煤层气、气田气等, 主要由可燃烧的低分子烃类和非烃类气体混合而成。
由于天然气能源的种种优势, 不仅在日常的生活中广泛应用, 在汽车工业、化工产业等领域同样有巨大的需求量。但由于我国的自然界天然气储量较少, 无法满足社会正常的需要, 因此采用人工合成制气的手段就成了必然。以储量丰富的煤炭作为原料, 发展煤制合成天然气工艺, 这是未来我国的主要能源产业方向。
2 甲烷化合成技术原理分析
经过化学工艺分析不难发现, 煤制天然气的主要目的是将煤炭资源经过一系列的转化后, 获得主要的成分甲烷。其工艺路线并不复杂, 相关的方程式如下所示:
其中, 煤制合成天然气原料H2、CO、CO2等物质来源于煤炭, 通过原料煤与煤气化装置中的纯氧、高压蒸汽、催化剂等反应得到粗煤气, 在经过一系列的转换、脱酸 (硫回收工艺) 、空分等流程, 最终实现甲烷化 (SNG) 。如此一来, 可以有效提高煤炭的利用率, 在应用的过程中, 通过化工工艺减少内部蕴含的有害物质, 减少空气污染, 一举多得。
甲烷化反应是煤制合成天然气工艺中的关键环节, 在催化剂的作用下产生强烈的放热反应, 因此具有很高的燃烧值。甲烷反应热的释放量几乎是甲醇液体的两倍, 这对反应设备也提出了更高的要求。
3 煤制合成天然气工艺中典型的甲烷化合成技术
以煤炭为原料的甲烷化合成技术出现于上世纪70年代, 受到世界石油危机的冲击, 德国鲁奇公司开发了煤制合成天然气的实验设备, 引发了新的能源技术革命。
就国内而言, 并没有完善的天然气合成技术, 但是在低浓度一氧化碳甲烷化以及城市煤气技术方面十分成熟, 与现代煤化工联合生产结合紧密。例如, 在煤化工业制造合成氨的过程中, 需要脱除一氧化碳、二氧化碳以减轻对催化剂的负面影响, 通过酸性气体脱离技术之后, 加入蒸汽、氢气等物质实现CH4的转化。
城市煤气化需求是我国进行煤制合成气开发的主要动力, 尤其是近年来随着中国城市化进程加快, 对生活用煤气的消费量不断提升。国内开展的煤制合成天然气城市化使用技术, 主要依赖于鲁奇工艺, 生产的粗煤气经过净化之后, 可以直接用于煤气管道的输送;相对于自然开发天然气而言, 城市煤气的甲烷含量比例只有15%左右, 一氧化碳的浓度为35%-40%。
为了进一步满足天然气工业需求, 我国煤制合成天然气工艺中的甲烷化技术不断发展, 在引进的甲烷化合成技术中各有特点。
3.1 Davy甲烷化技术特点
上世纪60年代, 英国Davy公司开发了CRG技术并进行经济性城市煤气生产, 主要采用的是价格低廉的烃类馏分形式, 将煤炭资源中容易获取的液体馏分作为生产富甲烷气体原料 (早期主要为石脑油) , 需要利用低温环境;上世纪80年代, Davy甲烷化技术转向煤制合成天然气领域, 并研制成功渣气化炉、CRG催化剂等工艺。
Davy甲烷化技术做大的特点是反应稳定, 在反应中采用的是CRG高镍催化剂, 最佳活性温度为300-600摄氏度, 反应跨度很大。总体而言, 英国Davy甲烷化技术采取中压合成条件 (1-6MPa) , 可以实现完全甲烷化、不需要调节氧气和氢气的比例、催化剂稳定等优点。
3.2 鲁奇甲烷化工艺特点
德国鲁奇公司是世界上第一家以煤炭为原料进行合成气 (SNG) 工艺研发的企业, 该装置有三个固定床反应器组成, 其中两个用来实现高温反应, 第三个用来实现CO和CH4的转化, 也被称为“大量甲烷反应器”;两个高温反应器的应用是不断循环的, 为大量甲烷反应提供必要的原料, 保障整个工艺的完整性、连续性。
3.3 TREMP甲烷化技术特点
TREMP技术特点简单地说包括两个方面:第一, 热回收率高。TREMP技术采用的是MCR-2X催化剂类型, 可以有效加速甲烷化反应速度, 提高热回收率, 大约84.4%的高压蒸汽能量得到回收;第二, 催化剂的活性优越。TREMP催化剂系列在700摄氏度的情况下依然可以保持较高的活性, 对减少气体循环、降低压缩机功率、节约能源消耗等有重要的作用。
4 结语
随着我国经济的发展和城市化进程推进, 社会对能源的多样化需求日渐强烈, 天然气的应用范围也逐渐扩宽。积极发展煤制合成天然气技术, 可以有效地弥补我国能源结构的缺陷。同时, 在甲烷化合成技术方面, 除了引进、借鉴国外先进技术外, 还应该加快研发具有自主知识产权的技术, 推动国内煤化工产业的完善。
摘要：天然气是一种高效、优质、清洁的能源, 近年来随着我国城市化发展和环保政策的实施, 对天然气的消费量大幅度提升;但从实际角度出发, 我国的三大能源形势是“煤多、油缺、气少”, 自然界天然气的开采无法满足市场需求, 利用煤制合成天然气就成了重要的获取途径。从物理构成角度来说, 天然气是一种混合气体, 主要成分是甲烷, 因此, 甲烷合成技术是煤制合成天然气工艺中的重要组成部分。
关键词：煤制合成天然气,甲烷化合成技术,煤化产业,人工制气
参考文献
[1] 张晓.煤制天然气甲烷合成工艺对比和流程模拟[J].天津化工, 2014, 03:24-26.