?氮氣合成氨的工藝流程

來源：m.xaqiaojia.com | 發(fā)布時間：2022年04月25日

氮氣合成氨的工藝流程
氮氣怎樣合成氨？合成氨的工藝流程主要由造氣、凈化和合成等幾部分組成。下面新疆高純氣體廠家為大家簡單介紹一下。
1、原料氣體的制備
氫和氮的粗原料氣主要通過煤和天然氣等原料制備而得。通常情況下，我們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
由于生成的粗原料氣中含有很多雜質(zhì)氣體，會影響合成氨的效率和質(zhì)量，這需要進行凈化處理，凈化是指除去氫氣和氮氣以外的氣體，它先后經(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
在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分數(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熱，并控制變換段出口殘余CO含量。
先是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；然后是低溫變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應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
各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過程中使催化劑中毒，必須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，需要先進行的工序是脫硫，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)中有很多的脫硫方法，通常是采用物理或化學吸收的方法，將粗原料氣體經(jīng)過CO變換以后，除H2外，在變換氣中，還留其他多種氣體，如CO2、CO和CH4等。而CO2不利的是它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。
（3）氣體精制過程
經(jīng)CO變換和CO2脫除后，氣體中雜質(zhì)已經(jīng)很少，但是原料氣還含有少量殘余的CO和CO2氣體。而CO和CO2對氨合成催化劑如Fe的毒害非常大，尾盡量減少和降低CO和CO2總含量，使其不得大于10cm3/m3(體積分數(shù))。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的凈化，即精制過程。
3、氨合成
將純凈的氫、氮混合氣體經(jīng)過高壓壓縮，在相關(guān)催化劑如鐵的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的重要的工序，是整個合成氨生產(chǎn)過程的核心組成部分。氨合成反應必須在較高壓力和催化劑同時存在的條件下進行，由于該反應為可逆反應，氣體中氨含量會維持在一定的比例，一般只有10%～20%，為了加強對氫氣和氮氣的利用率，須將未反應氫氮氣循環(huán)利用。
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