1.1 合成氨概述及基本工艺流程在线视频

各位同学好

本节课我们先学习一下

化学工艺学中

典型无机化工合成氨的工艺

主要包括概述

原料气的制取

原料气的净化和氨的合成4大部分内容

由于合成氨工艺具有工艺条件涉及到了

高温 高压的特性

所以其有很广泛的代表性

本知识点重点讲合成氨概述

及目前工业上主要采用的基本工艺流程

首先

我们先来了解一下氨这种物质

在我们日常生活的重要性

大家都知道我们国家人口众多

需要大量的粮食

才能保证人民的幸福生活

各类农作物的生长

需要大量的N\P\K元素

自然界中我们熟知的空气中

含有大量的氮气

但是只有极少数农作物如豆科

能够直接吸收空气中的游离氮

促进自身的生长

显然这是远远不能满足

粮食生产对氮的需求

所以人们通过化工的方式

将空气中的氮固化

形成可以让大多数农作物

吸收的化合态氮来供给生长所需养分

目前工业上最常用

也最经济的是哈伯法

即利用空气中的氮气

与氢气在高温 高压

催化剂的作用下

发生化合反应生成氨

当然

由于氨碱性气体

我们在施肥时不能直接使用氨气

而是后续通过化工过程使其转化为如尿素

硝酸铵 磷酸二氢铵

氯化铵等肥料进行施肥

下面我们简单了解一下氨的物性及用途

氨常温常压下为气态

易溶于水

对我们的眼睛和呼吸道有明显刺激作用

空气中含氨超过5％将使人窒息死亡

空气中的爆炸范围为

15.5～28％

所以我们在生产氨

和使用氨的过程中要非常重视其危险性

通过生产安全规范等方式

防止意外事故的发生

氨除了是生产化学肥料的重要原料外

同时还是生产染料 炸药 医药

有机合成 塑料 合成纤维

石油化工等的重要原料

可见氨对于我们生活

影响是非常巨大的

下面我们来看一下合成氨的基本过程

主要可以分为造气 净化 合成三个大部分

来看下造气部分

刚才讲了合成氨是利用氮气和氢气

进行反应从而获得的

氮气来源于我们的空气

那么氢气呢

目前工业生产可以采用煤 原油

或天然气作原料来制备我们所需要的氢气

他们有个共性就是均为含碳化合物

可以和水进行反应从而得到氢气

净化部分

主要是将原料气中的杂质

如CO CO2 S等物质脱除到

工艺要求的标准

防止相关杂质

存在影响催化剂的使用和产品收率等

合成部分

就是将前面制备的氢气

与空气中的氮气在高温

高压下合成为氨的最终过程

由于天然气作为原料

生产合成氨时其工艺流程较短

我们重点讲述该工艺制备氨的过程

天然气主要成份为甲烷

还含有乙烷

丙烷及其它少量烯烃等

其中也有极少量的S等

对催化剂有害的元素

一般以甲烷为代表

来讨论气态烃类蒸汽转化的主要反应

及其控制条件

由于我国是富煤 贫油 少气的国家

天然气价格比较高

导致以天然气为原料

生产合成氨的生产成本较高

目前天然气合成氨产品市场售价

约2600-3000元每吨

煤制氨市场售价约2200-2400元每吨

煤制氨有明显价格优势

但是煤制氨过程中

要特别注意解决

由于存在大量飞灰等所导致的环保问题

下面我们来看看天燃气为原料

合成氨的工艺流程方框图

工艺流程方框图

只是工艺流程图中最简单的一种

只能简要描述出主体工艺过程

在工艺开发过程中主要使用

化工设计中我们所用的工艺流程图

主要有PFD PID图

用于化工厂施工设计使用

两者是有明显区别的

请大家特别注意在工艺流程方块图中

化工单元操作一般用方框把它框住

指的是一个化工过程

如反应 过滤 萃取 精馏等

而工艺流程中所涉及的原料

中间物料及产品则不用方框

下面我们具体来看一下合成氨的工艺

这就是我们合成氨的工艺流程方框图

原料是我们采用的天然气和水

在经过压缩之后

首先要经过脱硫

将天然气中的硫把它脱掉

防止硫的存在

导致后续生产工艺中的催化剂的 中毒现象

脱硫了之后

我们需要用天然气和我们的水进行反应

生成我们所需要的氢气

这里面我们采用的是一转和二转

两个步骤来完成制氢的过程

这个地方请大家要注意

后面我们要继续详解

为什么要一转和二转

当得到我们氢气之后

我们整个副产品中有一氧化碳和二氧化碳

作为我们的杂质

存在在混合器里面

所以要把其中的一氧化碳和二氧化碳

要把它通过化工的方式把它除去

那么在这里我们先把一氧化碳

来进行分离

我们采用的是高温变换和低温变换

串联起来

来使一氧化碳转化为二氧化碳的

我们要采用吸收的方式来脱除

混合气中的大量的二氧化碳

大家知道整个反应过程是个平衡过程

虽然我们用转化和吸收的方式

来把一氧化碳和二氧化碳进行脱除

但实际上是不能够完全脱除掉的

后面我们采取了甲烷化的方式

使没有反应的

一氧化碳和二氧化碳

逆向反应生成甲烷

从而达到我们工艺所要求的

一氧化碳和二氧化碳的含量

最后是我们的合成步骤

通过我们的合成气体的压缩 合成

最终可以得到我们的产品

液态的氨

本知识点我们重点讲述了

氨的概述和基本工艺

希望大家可以自己通过文献检索

自行对比一下煤和石油作为原料的时候

合成氨的基本工艺及最新技术

和我们所讲的天然气为原料

来合成氨的工艺技术来进行比较

谢谢大家