合成氨裝置模型化工實訓室模型
1、原料氣體的制備
氫和氮的粗原料氣通過煤和天然氣等原料制備而得。采用氣化的方法從固體原料煤和焦炭制取合成氣;采用非催化部分氧化的方法從渣油中獲得合成氣;工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法從氣態(tài)烴類和石腦油中制取合成氣。
2、原料氣體的凈化
由于生成粗原料氣中含有很多雜質(zhì)氣體影響合成氨的效率和質(zhì)量,需要進行凈化處理,凈化是指除去氫氣和氮氣以外的氣體,先后經(jīng)過一氧化碳變換、脫硫脫碳以及氣體精制等三個過程。
(1)一氧化碳變換過程:
在生產(chǎn)合成氨中各種方法制取的
原料氣都含有CO,體積分數(shù)一般為12%~40%;合成氨需要的兩種組分是H2和N2,因此需要除去合成氣中的CO;由于CO變換過程是強放熱過程,必須分段進行以利于回收反應(yīng)熱,控制變換段出口殘余CO含量。
第一步高溫變換使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2;第二步低溫變換將CO含量降至0.3%左右。CO變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)又是凈化的過程,為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件
(2)脫硫脫碳過程:
原料制取的粗原料氣含有一些硫和碳的氧化物,防止合成氨生產(chǎn)過程中使催化劑中毒,在氨合成工序前加以脫除,以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法,第一道工序是脫硫保護催化劑;以重油和煤為原料的部分氧化法,根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。
工業(yè)中的脫硫通常采用物理或化學吸收法,將粗原料氣體經(jīng)過CO變換后除H2外,變換氣中留有其他多種氣體,如CO2(Zui多)、CO和CH4等。而CO2不利的是會使氨合成催化劑中毒,益處是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥等離不開CO2。因此變換氣時脫除CO2必須同時考慮到這兩方面。
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