合成工段重点培训.ppt

新工培训—合成工段;目录;岗位任务： ;反应原理;合成氨反应步骤如下： 1、气体反应物扩散到催化剂外表面； 2、反应物进一步扩散到催化剂毛细孔内表面； 3、气体被催化剂内表面的活性吸附； 4、反应气体在催化剂的表面进行反应，形成吸附态的氨； 5、生成的氨从催化剂内表面上脱吸； 6、脱吸的氨从毛细孔内表面向催化剂外表面扩散； 7、产物氨从催化剂外表面扩散至气相主体。 ;影响因素—温度对氨合成反应的影响; 氨的合成反应是一个分子的氮与三个分子的氢结合生成两个分子的氨，即氨合成反应是分子数目减少、体积缩小的反应，提高压力，可使反应向着生成氨的方向进行。对于氨合成反应来说，提高压力就是提高反应气体的浓度，从而增加反应分子间碰撞的机会，加快了反应的速率。 总之，增加压力对氨的合成反应是有利的，既能增大平衡转化率，又能加快反应速率。但压力也不宜过高，否则，不仅增加动力的消耗，而且对设备和材料的要求也较高。根据我国具体情况，目前在小型合成氨厂，设计压力一般为31.4MPa。; 气体与催化剂接触时间的长短，通常用空速来表示。它的物理意义是：在标准状况下，单位时间内在1m3的催化剂上所通过的气体体积。其单位为m3(标)气体/（m3催化剂·h）,或简写为h-1。 在一定的合成条件下，空速增加，气体与催化剂接触时间减少，出合成塔气体氨含量降低。例如：在29.4MPa、475℃下反应，空速由10000h-1增加到20000h-1、40000h-1,出塔气体氨含量由25%降至21.5%、16.2%。这看来对生产不利，但由于空速的提高，单位时间内通过催化剂的气体增加，则氨的实际产量增加。在一定条件下，空速由10000h-1 增加到20000h-1、30000h-1、40000h-1，催化剂生产能力由1950kgNH3/(h·m3)增加到3340、4280、5040 kgNH3/(h·m3)。 ; 根据平衡移动原理，如果改变平衡体系的浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动。氨合成反应的进行，是按H2/N2=3：1的比例消耗的，因此提高氢气、氮气的分压，维持H2/N2=3：1可以提高平衡氨含量。 从氨合成反应速度可知，在非平衡的状态下，适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利，因为氮的活性吸附是氨合成反??过程的控制步骤。在一般的生产条件下，氨产率只能达到平衡值的50%—70%，因此，在生产中应适当提高氮的比例，一般控制循环气中氢氮比在2.2—2.8之间较为适宜 。 ; 现在使用的氨合成催化剂主要是铁系催化剂，其催化剂活性组分为金属铁，未还原前为由Fe2O3和FeO。不含促进剂的催化剂不仅活性低，而且耐热性、耐毒性也不理想。现在的氨合成催化剂均添加了若干种金属氧化物，借以改善催化剂的各种性能。 助剂的加入不仅可以提高催化剂的稳定性、使用寿命，还能提高催化剂的使用面积、使用效率。不同的催化剂所具有的活性不一样，一半低温高活性的催化剂使用寿命比较段，容易失活；而低温催化剂则需要反应温度较高，现在一半采用的反应温度为470—530 ℃。 ; 氨合成反应如果没有催化剂的加入，即使在高温高压下，反应也会进行很慢；加入催化剂以后，在一定压力、温度下反应才会很快进行。因此，催化剂的加入是制备合成氨的必要因素。; 本次2060工程合成氨工段采用的是中低压废锅串联工艺，新鲜气从压缩六段来的合格精炼气经六段总油分分离油水后经导入阀至氨冷器出口，与循环气混合一起进入氨分离器分离循环气中的液氨和杂质。循环气经过冷交换器（管内）上部换热器与管外气体气体换热后从冷交上部出来，进入循环机加压后进入油分，出油分后经热交塔换热后进入合成塔。循环气由上而下进入合成塔环隙，经合成塔下部换热器进入中心管流至合成塔内件上部，然后由上至下通过4层触媒进行反应。通过第一层轴向触媒后气体升温到480 ℃左右，然后与第一冷激副线通过菱形分布器导入的冷气混合，温度降到420℃左右，其作用是控制反应温度、增加反应推动力。同样，混合后气体依次经过第二、第三轴向触媒层，分别与第二、第三冷激副线导入的冷激气混合，最后经过第四层径向触媒层，反应结束，然后反应气通过塔底换热器与进塔气换热。 ; 反应后热气体与未反应的气体换热温度降至310—340℃，出合成塔进入废锅1，产生2.4Mpa蒸汽，再经进入废锅2，产生0.5Mpa蒸汽，气体温度降至130℃左右，再经过预热器（管内）温度降至75℃左右，进入水冷排管进一步经温至35℃左右，然后进入冷交换器管外与管内气体换热温度降至20℃左右进入下部氨分离器，分离掉液氨后进入氨冷器进一步冷却降温至-5—0℃后与补入的新鲜气一起进入氨分离器