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第一篇合成氨

第一章合成氨原料气的生产

【教学目标】

.1、掌握三个步骤。.2、了解典型流程。

【第一课时】

第一章合成氨

合成氨生产除电解法外，其他方法制得的原料气中都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳，这些物质是合成催化剂的毒物，在进行合成之前，需将其彻底清除。

合成氨的生产过程包括三个主要步骤：

原料气的制取

原料气的净化

氨的合成

造气

除尘脱硫

压缩

合成

↓氨

图1三催化剂净化的合成氨流程

三催化剂净化的合成氨流程

C0变换

脱碳

甲烷化

水蒸气

软水

图1

空气、煤、水蒸汽

二氧化碳

造气

除尘、脱硫

压缩

合成

水蒸气

图2生产碳酸氢铵流程

空气、煤、水蒸汽

C0变换

碳化

碳酸氢铵

软水

软水

铜洗

合成氨生产的三个主要步骤

.原料气的制取制备含有氢气、一氧化碳、氮气的粗原料气。

.原料气的净化除去原料气中氢气、氮气以外的杂质，一般由原料气的脱硫、一氧化碳的变换，二氧化碳的脱除，原料气的精制等组成。

.原料气压缩与合成将符合要求的氢氮混合气压缩到一定的压力，在铁催化剂与高温条件下合成

为氨。

.合成氨生产常用的原料包括：

焦炭、煤、焦炉气、天然气、石脑油和重油。各种原料制氨的典型流程：

.以煤为原料的合成氨流程

.以天然气为原料的合成氨流程

.以重油为原料的合成氨流程

二、合成氨生产工艺的特点

1、能量消耗高合成氨工业是能耗较高的行业，由于原

料品种、生产规模和技术先进程度的差异，吨氨能耗在28~66GJ(billionjoule十亿焦耳)。因此，当原料路线确定

后，生产规模和所采用的先进技术应以总体生产节能为目标，即能耗是评价合成氨工艺先进性的重要指标之一。

2、技术要求高合成氨的反应式很简单，但实现工业化

生产过程却非常复杂。一方面由于制取粗原料气比较困难，另一方面粗原料气净化过程比较长，而且高温高压操作条件对氨合成设备要求也比较高。因此，合成氨工业是技术要求很高的系统工程。

二、合成氨生产工艺的特点

.3、高度连续化合成氨工业还具有高度连续化大生产的特点，它要求原料供应充足连续，有比较高的自动控制水平和科学管理水平，确保长周期运行，以获得较高的生产效率和经济效益。

.4、生产工艺典型合成氨生产中既有气固相、气液相非催化反应，又有气固相、气液相催化反应过程，同时工艺中还包括了流体输送、传热、传

质、分离、冷冻等化工单元操作，是比较典型的化学工艺过程。

第一节煤气化

第二课时

【教学目标】

.1、掌握煤气化、空气煤气、水煤气和半水

煤气的概念。

.2、掌握以空气为气化剂时煤气炉内碳与氧的反应。

煤气化：用气化剂对煤或焦炭等固体燃料进行热加工，使其转变成可燃性气体的过程，简称造气。

气化剂：用来与固体燃

料进行气化反应的气体。

常用的气化剂有：空气、富氧空气、氧和水蒸气。

煤气：固体燃料气化后

得到的可燃性气体。

进行气化反应的设备称煤气发生炉。

煤气

蒸汽

炉篦

冷却水

保温砖

耐火砖、

安全阀

夹套

锅炉

保温

材料

炉底

图1UGI煤气化炉

1、基本概念

煤料

半水煤气

.以适量空气或富氧空气与水蒸气作为气化剂，所得气体组成符合

(H₂+CO)/N₂=3.1～3.2的混合煤气，即合成氨原料气。

.生产上也可用水煤气与吹风气混和配制。

一、气化原理

.煤在煤气发生炉中由于受热分解放出低分子量的碳氢化合物，而煤本身逐渐焦化，此时可将煤近似看作碳。碳与气化剂空气或水蒸气发生一系列的化学反应，生成气体产物。

1、化学平衡

(1)以空气为气化剂

以空气为气化剂，碳与氧发生下列反应：

C+O₁=CO₂△Hs=-393.770kJ/mol(1-1)不可逆，放热

△H208=-110.595kJ/mol(1-2)不可逆，放热

C+CO₂一2CO△H1s=172.84kJ/mol(1-3)可逆，吸热，体积增大

△H₁s=-283.183kJimol(1-4)不可逆，放热

独立反应数的确定

.系统是同时存在多个反应的平衡系统，应首先确

定系统的独立反应数。

.系统的独立反应数=

系统中所