合成氨原料氣syngas for synthetic ammonia
蒸汽轉(zhuǎn)化法 或稱外部供熱，適用于以輕質(zhì)烴（天然氣、石腦油）為原料的合成氨廠。在鎳催化劑（見(jiàn)無(wú)機(jī)化工催化劑）存在下，含輕質(zhì)烴氣體于耐高溫的合金反應(yīng)管內(nèi)與水蒸氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外用燃料氣燃燒加熱（通過(guò)管壁傳熱），以天然氣為原料時(shí)，一次轉(zhuǎn)化后氣體中仍有未轉(zhuǎn)化的甲烷，殘余甲烷再在二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)加入空氣繼續(xù)反應(yīng)，最后制得的原料氣組成如下：
內(nèi)部蓄熱 生產(chǎn)過(guò)程分為吹風(fēng)階段和制氣階段，兩者形成一個(gè)循環(huán)，即先把空氣送入煤氣發(fā)生爐使固體燃料（焦炭或無(wú)煙煤）燃燒，放出的熱積蓄在燃料床層中，接著停送空氣而通入水蒸氣進(jìn)行吸熱的氣化反應(yīng)（見(jiàn)煤氣化）。隨后轉(zhuǎn)入下一循環(huán)，繼續(xù)吹風(fēng)和制氣。因此，操作是間歇進(jìn)行的。以焦炭為原料（也是燃料）制得的水煤氣，其典型組成如下：
一氧化碳變換 一氧化碳與水蒸氣作用，反應(yīng)式為：
鈷鉬系催化劑 是50年代后期開(kāi)發(fā)的一種耐硫變換催化劑，主要成分為鈷、鉬氧化物。活性溫度不同，有只適用于高溫變換的，也有適于高、低溫變換的。因活性組分為鉬的硫化物，故開(kāi)工時(shí)需先進(jìn)行硫化處理。
工業(yè)上，為了提高一氧化碳變換率，采用過(guò)量水蒸氣，并根據(jù)原料氣硫含量的多少選用適宜的變換催化劑，確定脫硫工序是放在變換之前或在其后。壓力可選用常壓或加壓。溫度是控制一氧化碳變換過(guò)程最重要的工藝條件，隨著變換反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)有大量反應(yīng)熱放出，使催化劑床層出口溫度上升。對(duì)一氧化碳濃度高的原料氣，通常采用兩段變換流程，以盡可能降低變換氣中的一氧化碳濃度。兩段變換時(shí)，段間進(jìn)行冷卻，使大量一氧化碳在第一段較高溫度下與水蒸氣反應(yīng)；第二段則在較低溫度下進(jìn)行變換。
脫硫 原料氣中的硫化物主要是硫化氫，此外還有二硫化碳、氧硫化碳、硫醇、硫醚和噻吩等有機(jī)硫。其含量因原料及其產(chǎn)地不同，差異很大。脫硫方法根據(jù)脫硫劑的物理形態(tài)分為干法和濕法兩大類。干法脫硫劑有：①活性炭，可脫除硫醇等有機(jī)硫化物及少量的硫化氫;②鈷鉬或鎳鉬加氫催化劑，可將有機(jī)硫化物全部轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后再用其他脫硫劑（如氧化鋅），將生成的硫化氫脫除，能將總硫含量脫除到0.5ppm以下，此法廣泛用于烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的合成氨原料氣的脫硫；③氧化鋅，除噻吩外，能脫除硫化氫及各種有機(jī)硫化物。
濕法脫硫是指用各種溶液脫除硫化物，通常采用下列兩種方法。
?、?物理吸收法 吸收劑有甲醇、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚等，不僅能脫除硫化氫，氧硫化碳、二硫化碳等，溶液可以再生，并將硫化氫回收，而且也能選擇性地吸收二氧化碳。
?、?化學(xué)吸收法 常用的有氨水催化法及改良蒽醌二磺酸法（砷堿法因溶液有毒已較少采用）。前者以氨水作脫硫劑，對(duì)苯二酚作催化劑；后者以碳酸鈉作脫硫劑，并使用2，6-蒽醌二磺酸或2，7-蒽醌二磺酸（簡(jiǎn)稱ADA）作為溶液催化劑，此外還加有偏釩酸鈉、酒石酸鉀鈉和三氯化鐵等。這些方法不僅脫硫效果好，而且通過(guò)催化劑將溶液中所吸收的硫化氫氧化成單質(zhì)硫，脫硫溶液可以再生。由于氧化是化學(xué)吸收法的特點(diǎn)，因而也可稱為氧化法。硫化氫的氧化反應(yīng)為：
脫碳 脫除原料氣中二氧化碳方法很多，分為三類。
?、傥锢砦辗ā∽钤绮捎眉訅核摮趸?，經(jīng)過(guò)減壓將水再生。此法設(shè)備簡(jiǎn)單，但脫除二氧化碳凈化度差，出口二氧化碳一般在2％（體積）以下，氫氣損失較多，動(dòng)力消耗也高，新建氨廠已不再用此法。近20年來(lái)開(kāi)發(fā)有甲醇洗滌法、碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法等。與加壓水脫碳法相比，它們具有凈化度高、能耗低、回收二氧化碳純度高等優(yōu)點(diǎn)，而且還可選擇性地脫除硫化氫，是工業(yè)上廣泛采用的脫碳方法。
?、?化學(xué)吸收法 具有吸收效果好、再生容易，同時(shí)還能脫硫化氫等優(yōu)點(diǎn)，主要方法有乙醇胺法和催化熱鉀堿法。后者脫碳反應(yīng)式為：
少量一氧化碳脫除 原料氣經(jīng)一氧化碳變換和二氧化碳脫除后，尚含有少量一氧化碳和二氧化碳，在送往氨合成系統(tǒng)前，為使它們總的含量少于10ppm，必須進(jìn)一步加以脫除。脫除少量一氧化碳和二氧化碳有三種方法；
銅氨液吸收法 是最早采用的方法，在高壓、低溫下用銅鹽的氨溶液吸收一氧化碳并生成絡(luò)合物，然后將溶液在減壓和加熱條件下再生：
甲烷化法 是60年代開(kāi)發(fā)的方法，在鎳催化劑存在下使一氧化碳和二氧化碳加氫生成甲烷：
水分干燥 水蒸氣對(duì)氨合成催化劑有害，故被水蒸氣所飽和的新鮮氮?dú)浠旌蠚庠谶M(jìn)入合成系統(tǒng)前需除去水蒸氣。工業(yè)上最近開(kāi)發(fā)了分子篩凈化的方法，在分子篩吸附器中將水分和微量的二氧化碳清除，分子篩經(jīng)加熱再生后復(fù)用。生產(chǎn)中，采用兩個(gè)分子篩吸附器交替使用。
版權(quán)：如無(wú)特殊注明，文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系cnmhg168#163.com刪除！文件均為網(wǎng)友上傳，僅供研究和學(xué)習(xí)使用，務(wù)必24小時(shí)內(nèi)刪除。
相關(guān)推薦