合成氨生產(chǎn)工藝介紹講座PPT.ppt

合 成 氨 工 業(yè),1914年，第一次世界大戰(zhàn)一開(kāi)始，英國(guó)就從海上封鎖德國(guó)從智利進(jìn)口硝石。于是人們預(yù)言，德國(guó)得不到智利硝石，農(nóng)田將缺乏肥料，炸藥工廠也將停產(chǎn)，那么德國(guó)最遲在1915年或1916年便要自動(dòng)投降，可使1916年過(guò)去了，德國(guó)還在頑強(qiáng)的戰(zhàn)斗，農(nóng)田照樣一派濃綠，前線的炮火反而更加猛烈。原來(lái)德國(guó)以哈伯為首的一批化學(xué)家克服了當(dāng)時(shí)的世界化學(xué)難題以廉價(jià)的空氣、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,氮的固定：,把大氣中的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物叫做氮的固定。,包括：, 自然固定：豆科植物固氮、雷雨天產(chǎn)生NO氣體；, 人工固定：合成氨等。,特點(diǎn)：,a、可逆反應(yīng),b、正反應(yīng)為放熱反應(yīng),c、正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)。,(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),二、合成原理及條件,從反應(yīng)速率的角度看： 溫度越高、壓強(qiáng)越大，化學(xué)反應(yīng)越快， 使用合適的催化劑，反應(yīng)加快，單位時(shí)間內(nèi)生成的NH3越多；,從化學(xué)平衡的角度看： 高壓、低溫，平衡時(shí)生成物NH3的含量（體積分?jǐn)?shù)）高。,使用催化劑：可以大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟(jì)效益,合成氨的適宜條件,選擇合適的溫度：500左右，提高反應(yīng)速率，又是合成氨催化劑的活性溫度；,選擇合適的壓強(qiáng)：20MPa50MPa，有利于氨的合成，該壓強(qiáng)下進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)動(dòng)力、材料、設(shè)備等來(lái)說(shuō)正合適。,濃度：將氨氣液化后及時(shí)分離出來(lái)，所得原料氣（過(guò)量N2、H2）循環(huán)使用，并及時(shí)補(bǔ)充N(xiāo)2、H2,三、合成氨工藝流程,1.合成氨工業(yè)的主要流程：,2.合成氨生產(chǎn)示意圖,3.合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述：,原料：,空氣、水、燃料,4.1操作壓力 在一定的空速下，合成壓力越高，出口氨濃度越高，氨凈值(合成塔出入口氨含量之差)越高，合成塔的生產(chǎn)能力也就越 大。 氨合成系統(tǒng)的能量消耗主要包括原料氣壓縮功、循環(huán)氣壓縮功和氨分離的冷凍功。 生產(chǎn)實(shí)踐證明：操作壓力在2035MPa時(shí)總能量消耗比較低。,4.合成氨工藝條件：,4.2溫度 將某種催化劑在一定成產(chǎn)條件下具有最高氨生成率的溫度稱(chēng)為最適宜的溫度。 最適宜溫度還和空間速度、壓力等有關(guān) 經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐得出氨合成操作溫度控制在470520度較為適宜。,4.3空間速度 當(dāng)操作壓力、溫度及進(jìn)塔氣組成一定時(shí)，空速增加，氨凈值降低。由于氨凈值降低的程度比空間速度的增大倍數(shù)少，所以空間速度增加時(shí)氨合成生產(chǎn)強(qiáng)度有所提高及氨產(chǎn)量有所增加。 低壓法常取500010000/h;中壓法常取1500030000/h;而高壓法可達(dá)60000/h。,4.4合成塔進(jìn)口氣體組成 合成塔進(jìn)口氣體組成包括氫氮比、惰性氣體含量與初始氨含量。 在生產(chǎn)中，進(jìn)塔循環(huán)氣的氫氮比控制在2.52.9合適。由于氨合成時(shí)氫氮比是按3：1消耗的，因此補(bǔ)充的新鮮氣的氫氮比應(yīng)控制在3，否則循環(huán)系統(tǒng)中多余的氫或氮就會(huì)積累起來(lái)，造成循環(huán)氣氫氮比失調(diào)。,四、氨合成與分離的工藝流程 （一）氣體的壓縮和除油 （二）氣體的預(yù)熱和合成 （三）氨的分離 合成塔出口氣體氨含量一般為1020%因此將氨分離出來(lái)。 1.水吸收法 2.冷凝 該法是將合成氣體降溫，使其的氣氨冷凝成液氨，后在氨分離器中，從不凝氣體中分離出來(lái)。目前主要采用冷卻法分離循環(huán)氣中的氨。 在氨冷凝過(guò)程，部分氫氮?dú)饧岸栊詺怏w溶解在液氨中。,氫氮混合氣經(jīng)過(guò)氨合成塔以后，只有一小部分合成為氨。分離氨以后，剩余的氫氮?dú)?，除為降低惰性氣體含量而少量放空以外，大部分與新鮮原料氣匯合后，重新返回合成塔，在進(jìn)行氨的合成，從而構(gòu)成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。,氨合成循環(huán)系統(tǒng)惰性氣體通過(guò)三個(gè)途徑帶出： 1.一小部分從系統(tǒng)中漏損； 2.一小部分溶解在液氨中被帶走； 3.大部分采用放空的方法，即間斷或連續(xù)地從系統(tǒng)中排放。 放空的位置應(yīng)該在氨已大部分分離之后，而又在新鮮氣加入之前。,