化工生产技术课件3.2.ppt

第三节 原料气的净化 原料气的组成： 一、原料气的脱硫 合成氨原料气中含有无机硫化物（主要是H2S），和有机硫化物（RSH、CS2、COS）等。 硫化物对合成氨生产有着严重的危害，不但能使铁催化剂中毒；还能腐蚀管道与设备。 脱除硫化物的过程简称脱硫。 脱硫的方法很多，根据所用脱硫剂的状态不同，可将脱硫方法分为干法和湿法两大类。 1．干法脱硫 采用固体吸收剂或吸附剂来脱除硫化物的方法 氧化锌脱硫剂可将原料气中的硫化物脱除到0.05--0.5cm3／m3数量级，使金属催化剂免于硫中毒。氧化锌脱硫剂一般用过后不再生，将其废弃，只回收锌。 （3）钴钼加氢脱硫法 是将原料气中有机硫全部加氢转化为无机硫的处理方法，原理是在300-400℃温度下，采用钴-钼催化剂，使有机硫与H2反应生成容易脱除的H2S和烃。然后再用ZnO吸收H2S。 2．湿法脱硫 采用溶液吸收硫化物的脱硫方法。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。 例如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； 二、一氧化碳变换 各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为 12％-40％，一氧化碳不仅不是合成氨所需要的直接原料，而且对氨合成催化剂有毒害作用，因此原料气送往合成工序之前必须将一氧化碳彻底清除。 生产上一般分两次除去。首先，利用一氧化碳与水蒸气作用生成氢和二氧化碳的变换反应除去大部分一氧化碳，再采用铜氨液洗涤法、液氮洗涤法或甲烷化法脱除变换气中残余的微量一氧化碳。 变换反应如下： 三、二氧化碳的脱除 物理吸收法是利用二氧化碳能溶解于水或有机溶剂这一性质来完成的。吸收剂的最大吸收能力由二氧化碳在该溶剂中的溶解度来决定。物理吸收的特点是热耗低、CO2回收率不高。仅适合于CO2有富余的合成氨厂。 化学吸收法是用氨水、碳酸钾、有机胺等碱性溶液为吸收剂，由于二氧化碳是酸性气体，能与溶液中的碱性物质进行化学反应而将其吸收。化学吸收法的特点是选择性好，净化度高，CO2的纯度和回收率高。 改良热钾碱法，也称本菲尔法，是一种被广泛采用的化学吸收法。 四、原料气的精制 1．铜氨液吸收法 是在高压和低温下先吸收CO并生成新的络合物，然后将已吸收CO的溶液在减压和加热条件下再生。 可使CO含量降至10cm3／m3以下。 通常把铜氨液吸收CO的操作称“铜洗”，铜氨液称为 “铜液”，净化后的气体称为“铜洗气”或“精炼气”。 本法常用于以煤为原料间歇制气的中、小型氨厂。 吸收原理 吸收CO的反应： 吸收H2S的反应： 2．甲烷化法 甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与氢反应生成CH4和H2O的一种净化工艺。甲烷化法可将气体中碳的氧化物（CO+CO2）的含量脱除到10cm3／m3以下。 甲烷化反应所用的催化剂以镍为活性组分。其反应是在较低温度下进行的。 3.深冷液氮洗涤法 是一种物理吸收法，是在深度冷冻＜-l00℃条件下用液氮吸收少量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。 * H2、N2、CO、CO2、硫化物 甲烷等 一、原料气的脱硫 二、一氧化碳变换 三、二氧化碳的脱除 四、原料气的精制 （1）活性炭法:用活性炭作为脱硫剂。 活性炭作用原理: 活性炭是一种很细小的炭粒,有很大的表面积,而且炭粒中还有更细小的孔--毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力,由于炭粒的表面积很大,所以能与硫化物气体杂质充分接触,当这些气体杂质碰到毛细管就被吸附,起净化作用。 （2）氧化锌法 氧化锌脱硫原理 H2S+ZnO→ZnS+H2O C2H5SH+ZnO→ZnS+H2O+C2H4 C2H5SH+ZnO→ZnS+H2O+C2H5OH CS2+4H2→2H2S+CH4 COS+H2→CO+H2S RSH+H2→R+H2S 富液（还原态）+1/2O2→富液（氧化态）+H2O 富液（氧化态）+HS-→富液（还原态）+S↓ 通过变换反应即能把一氧化碳转变为易除去的二氧化碳，同时又可制得等体积的氢。因此一氧化碳变换既是原料气的净化过程，又是原料气制备的继续。 变换反应在催化剂存在下进行。高温变换以三氧化二铁为主催化剂，温度350-550℃，变换后仍含有2%-4%的一氧化碳。低温变换用氧化铜催化剂，温度180-260℃，残余一氧化碳可降至0.2%-0.4%。 变换后的气体含有大量的二氧化碳，在进入反应器前必须将CO2气体清除干净。而CO2又是制造尿素、碳酸氢铵和纯碱的原料。因此，二氧化碳的脱除往往兼有净化气体和回收二氧化碳两个目的。 习惯上把脱除气体中二氧化碳的过程称为“脱碳”。工业上常用的是吸收法。根据吸收剂的不同，