合成氨工艺的四个基本流程?
氨的生产过程大致可以分为四个步骤:原料的生产;原料气的净化;氨的合成;氨的分离。除了氨合成,其他工艺的转化率和分离率都比较高。由于氨合成转化率低,反应后的气体经氨分离后循环回合成塔。
一、原料气生产
1以固体燃料为原料
2以气态烃为原料
3以重油为原料
二、气体净化
粗原料气经净化除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换工艺、脱硫脱碳工艺和气体精制工艺。
三.氨合成法
氨合成工段的主要任务是在催化剂存在下将合格的N2和H2合成氨。
压缩精脱气,与循环气混合,经预热器加热后进入氨合成塔。反应后,合成的氨被液化并从系统中分离出来,未反应的氮气和氢气被循环使用。
延伸阅读
焦炉煤气合成氨流程?
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,
为什么合成氨工艺要用1:3原料比?
从N2十3H2(高温高压、催化剂)=2NH3方程中看到N2与H2是以1比3反应的,所以用的原料比是1:3,但实际N2用量会多一点,因为增加某一较廉价的原料浓度,会使该平衡向合成氨方向移动,提高转化率,降低成本