項目八合成氨生產(chǎn)任務2合成氨生產(chǎn)原料的加工氨合成的生產(chǎn)過程氨的生產(chǎn)過程，粗略的講可分成三步：原料氣的制備；原料氣的凈化；氨的合成及氨的分離。除氨的合成外，其它過程的轉(zhuǎn)化率和分離率都比較高。由于氨合成的轉(zhuǎn)化率較低，反應后的氣體經(jīng)氨分離后循環(huán)返回合成塔。氨生產(chǎn)的原則流程如下圖所示：原料循環(huán)氣氨的合成原料氣的凈化原料氣的制備氨的分離氨氨合成的生產(chǎn)過程依據(jù)合成氨生產(chǎn)過程可知：氨合成原料是通過原料氣制備及凈化后的氫氣、氮氣，所以為得到氨合成需要的原料氣。故合成氨原料氣的加工包括原料氣的制備及原料氣的凈化。依據(jù)合成氨生產(chǎn)基礎原料不同有煤、石油及天然氣，依次其生產(chǎn)方法有煤氣化法制合成氨、重油部分氧化法制合成氨、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制合成氨。一、原料氣的制備合成氨采用的原料氣主要是H2、N2。而N2主要來自空氣，空氣經(jīng)物理法或化學法即可得到N2，而H2則不同，依據(jù)制H2原料不同，其生產(chǎn)合成氨的方法主要是：固體煤氣化法、重油部分氧化法和天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法。

天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化是指烴類被水蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳及二氧化碳的化學反應。

蒸汽轉(zhuǎn)化核心設備是轉(zhuǎn)化爐，是蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣的主體設備，可以使天然氣與蒸汽混合物通過轉(zhuǎn)化管（反應管）轉(zhuǎn)化成富含氫、一氧化碳、二氧化碳的合成氣。以天然氣為原料制備合成氨的原料氣。1、天然氣制氣蒸汽轉(zhuǎn)化主反應：⑴天然氣制氣原理蒸汽轉(zhuǎn)化副反應：

副反應既消耗了原料，并且析出的炭黑沉積在鎳（Ni）催化劑表面將使催化劑失活，因此必須抑制副反應的發(fā)生。⑴天然氣制氣原理可逆反應

在生產(chǎn)中必須控制好工藝條件，是反應向右進行，生成盡可能多的CO和H2；氣體體積增大反應

當其他條件確定時，降低壓力有利于正反應的進行，從而降低轉(zhuǎn)化氣中甲烷的含量；吸熱反應

蒸汽轉(zhuǎn)化反應是強吸熱反應，為使反應進行的更快、更徹底，就必須由外界提供大量的熱量，以保持較高的反應溫度；氣-固相催化反應

蒸汽轉(zhuǎn)化反應，在無催化劑參與的條件下，反應速度緩慢。在鎳催化劑作用下，轉(zhuǎn)化反應得以實現(xiàn)工業(yè)化。轉(zhuǎn)化反應的特點影響反應平衡的因素溫度水碳比壓力影響反應速率的因素

在沒有催化劑的情況時，即使在相當高的溫度下，蒸汽轉(zhuǎn)化反應的速率也是很慢的。當有催化劑存在時，能大大加快反應速率；蒸汽轉(zhuǎn)化反應速率隨反應溫度升高而加快，擴散作用對反應速率影響明顯，采用粒度較小的催化劑，減少內(nèi)擴散的影響，也能加快反應速率。⑵天然氣制氣條件分析影響析炭反應的因素轉(zhuǎn)化溫度越高，烴類裂解析炭可能性越大；蒸汽用量增加，析炭可能性降低，且已析出的炭黑會與過量的蒸汽反應而除去，在一定的條件下，水碳比降低，析炭現(xiàn)象易發(fā)生；烴類碳原子數(shù)越多，裂解析炭反應越易發(fā)生；催化劑的活性降低，烴類轉(zhuǎn)化減慢，裂解析炭的可能性增加。⑵天然氣制氣條件分析保證實際水碳比大于理論最小水碳比；選用活性好，熱穩(wěn)定行好的催化劑；防止原料氣及蒸汽帶入有害物質(zhì)，保證催化劑的良好活性。抑制炭黑生成的方法除炭方法當析炭較輕時，采用降壓、減少原料烴流量、提高水碳比等方法可除炭；析炭較嚴重時，采用蒸汽除炭；采用空氣與蒸汽的混合物燒炭。⑵天然氣制氣條件分析⑶蒸汽轉(zhuǎn)化流程⑶蒸汽轉(zhuǎn)化-凈化-制氨流程⑷蒸汽轉(zhuǎn)化爐

蒸汽轉(zhuǎn)化爐是蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣的主體設備。它是使天然氣與蒸汽混合物通過轉(zhuǎn)化管（反應管）轉(zhuǎn)化成富含H2、CO、CO2的合成氣。轉(zhuǎn)化管由外部輻射加熱，管內(nèi)裝有含鎳催化劑。

蒸汽轉(zhuǎn)化爐爐型很多，按加熱方法不同，大致可分為頂部燒嘴爐和側(cè)壁燒嘴爐。頂部燒嘴爐：外觀呈方箱型結(jié)構，設有輻射室和對流室（段），兩室并排連成一體。輻射室交錯排列轉(zhuǎn)化管和頂部燒嘴。對流室內(nèi)設置有鍋爐、蒸汽過熱器、天然氣與蒸汽混合物預熱器、鍋爐給水預熱器等。⑷蒸汽轉(zhuǎn)化爐側(cè)壁燒嘴爐：是豎式箱形爐，由輻射室和對流室兩部分組成。輻射室沿其縱向中心排列轉(zhuǎn)化管，室的兩側(cè)壁排列6~7排輻射燒嘴，以均勻加熱轉(zhuǎn)化管。對流室設有天然氣與蒸汽混合原料預熱器、高壓蒸汽過熱器、工藝用空氣預熱器、鍋爐給水預熱器等。⑷蒸汽轉(zhuǎn)化爐

煤的氣化（造氣）是指用含氧或含氧化劑的物質(zhì)對固體煤（或焦炭）進行加熱，使其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。其中含氧或含氧化劑的物質(zhì)稱為“氣化劑”，生成的可燃性氣體統(tǒng)稱為“煤氣”。且因采用的氣化劑不同，生產(chǎn)的煤氣成分也不同，其叫法也不同。以煤為原料制備合成氨的原料氣。2、煤制原料氣原料氣制備方法對應的原料原料氣的組分生產(chǎn)原則過程固體煤氣化法固體煤+空氣+水大量CO、H2、N2，少量CO2、H2S、惰性氣體煤的氣化-脫硫-變換-脫碳-銅洗（或聯(lián)醇法）-氨合成烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法天然氣+水大量CO、H2，少量H2O、CO2脫硫-蒸汽轉(zhuǎn)化-變換-脫碳-甲烷化-氨合成重油部分氧化法重油+水+空氣大量CO、H2，少量H2O、CO2及硫化物部分氧化-脫硫-變換-脫碳-甲烷化-氨合成合成氨的生產(chǎn)原料、原料氣組成及過程⑴煤制氣原理①化學平衡（注意:熱力學數(shù)據(jù)的大小

不可逆反應）以空氣為氣化劑注意放熱量以水蒸氣為汽化劑①化學平衡(注意:熱力學數(shù)據(jù)的大小

可逆反應)注意吸熱量⑴煤制氣原理由圖可知：壓力一定、溫度升高時，H2及CO含量增加；CO2及CH4等減小。溫度一定、壓力升高時，H2及CO含量降低；CO2、CH4等增加壓力一定時，溫度升高，CO、H2含量增加，CO2、CH4含量降低。壓力升高時，溫度必須更高，才能保證高含量的CO、H2，低含量的CO2、CH4。①化學平衡⑵煤制氣條件

固體燃料中的碳和汽化劑在煤氣發(fā)生爐中，所進行的反應屬于氣固相系統(tǒng)的多相反應。其反應速度的大小不僅與碳和汽化劑的化學反應速度有關，同時還受汽化劑向碳的表面擴散速度的影響。碳和氧的反應Ⅰ、在溫度高于1000℃時，燃燒產(chǎn)物主要是CO、在500℃以下時主要是CO２，Ⅱ、溫度低于775℃，屬動力學控制；Ⅲ、溫度高于900℃，擴散控制加劇。實踐證明⑵煤制氣條件②化學反應速率②化學反應速率碳和水蒸氣的反應實踐證明：Ⅰ、t＝400℃～1100℃，屬動力學控制；Ⅱ、t大于1100℃，屬擴散控制。實際生產(chǎn)中應控制多少反應溫度，以保證較高的反應速度？——應綜合考慮反應實施的方案及生產(chǎn)的安全性。⑵煤制氣條件③固體燃料氣化的反應條件溫度

由熱力學分析可知，溫度必須在900℃以上才有滿意的氣化速度，且H2、CO含量較高；但由動力學分析，其操作溫度須在1100℃以上，或高達1500~1600℃時，才能保證一定的反應速率。⑵煤制氣條件思考工業(yè)生產(chǎn)中，如何使反應溫度控制在1000℃以上，不低于750℃？有時甚至更高呢？壓力降低壓力有利于提高CO和H2的平衡濃度，但加壓有利于提高反應速率并減小反應體積，目前氣化一般采用2.5~3.2MPa，其CH4含量較常壓高些。⑵煤制氣條件水蒸氣和氧氣的比氧的作用是與煤燃燒放熱供給水蒸氣與煤的氣化反應，H2O/O2比值對溫度和煤氣組成有影響，其比值要依據(jù)采用煤氣化生產(chǎn)方法而定。⑶煤制氣流程①生產(chǎn)方法分類

煤的氣化過程需要吸熱和高溫，工業(yè)上采用燃燒煤來實現(xiàn)。按氣化過程的操作方式分為間歇式連續(xù)式在保證熱平衡基礎上，氣化劑按一定時間通入比例分別進入氣化爐，再通過調(diào)整排放空氣煤氣煤氣組成。在保障煤的安全氣化的基礎上，氣化劑按照一定比例進入氣化爐，并依據(jù)熱平衡補充或移出部分熱能⑶煤制氣流程①生產(chǎn)方法分類

煤的氣化過程需要吸熱和高溫，工業(yè)上采用燃燒煤來實現(xiàn)按反應器采用的結(jié)構不同分為固定床流化床氣流床熔融床水煤漿進料氣化干粉煤進料氣化移動床常壓氣化加壓氣化沸騰床常壓氣化加壓氣化①固體煤造氣屬于氣固相接觸非催化反應，如何保證氣固相接觸充分？⑶煤制氣流程

以煤為原料的制氣過程，存在如下幾個問題需要解決：解決方案：方案1采用間隙式固定床。煤棒或煤球方案2采用連續(xù)式流化床。水煤漿方案3采用連續(xù)式氣流床。粉煤+蒸汽②氣固相反應必然涉及到反應產(chǎn)物（氣固相）的分離，如何完成的？⑶煤制氣流程

以煤為原料的制氣過程，存在如下幾個問題需要解決：解決方案：依照氣化方法采用對應的處理方案固體煤氣化若采用氣固相反應，其產(chǎn)物必定是氣固相物系，為得到后期的氨合成原料，首先必須完成氣固分離，方案是洗滌濕法除塵。③反應產(chǎn)物的溫度很高，熱能是如何回收利用？④生產(chǎn)中如何保證煤氣達到半水煤氣的組成要求？⑶煤制氣流程解決方案：①充分依據(jù)熱平衡，按一定配比通入氣化劑（空氣、蒸汽）；②利用反應熱維持氣化反應穩(wěn)定進行；③將產(chǎn)物通過廢熱鍋爐回收熱量。解決方案：依據(jù)半水煤氣的組成，先配好原料氣化劑的比例；將部分空氣煤氣放空⑶煤制氣流程⑶煤制氣流程固定床氣化流程圖⑶煤制氣流程德士古氣化流程⑶煤制氣流程⑶煤制氣流程水煤漿制備流程⑶煤制氣流程急冷式氣化流程ICC灰熔聚氣化流程（中國）shell（殼牌）煤氣化工藝流程示意圖⑷煤制氣設備依據(jù)氣化方法不同，選用相應結(jié)構的氣化設備-氣化爐移動床（固定床）常壓氣化UGI型水煤氣發(fā)生爐兩段式煤氣發(fā)生爐加壓氣化碎煤加壓氣化魯奇爐液態(tài)排渣（BGL）魯奇爐沸騰床（流化床）常壓氣化溫克勒爐恩德爐Lurgi常壓循環(huán)流化床加壓氣化高溫溫克勒（HTW）氣化灰熔聚氣化U-Gas/KRW爐氣流床水煤漿進料氣化GE（德士古）氣化爐多元料漿氣化爐清華爐干粉煤進料氣化GSP氣化爐Shell（殼牌）氣化爐航天爐（HT-L）四噴嘴對置式氣化爐⑷煤制氣設備不同氣化床的氣化原理⑷煤制氣設備固定床煤氣發(fā)生爐⑷煤制氣設備GSP氣化爐⑷煤制氣設備GSP氣化爐GSP技術最早是由前東德的德意志燃料研究所（簡稱DBI）從1975年起開發(fā)的能源技術，可用于處理固體燃料，尤其是低品位的褐煤，后被德國西門子公司收購。溫度分布⑷煤制氣設備GSP氣化爐進料方式：干法和濕法均有；氣化溫度：1300℃~1500℃；采用氣化室和急冷室結(jié)構；外殼為水冷夾套結(jié)構，減少熱損失，提高熱效率；內(nèi)層分水冷壁和耐火磚兩種。GSP氣化爐特點：⑷煤制氣設備ICC灰熔聚氣化爐（中國）KRW灰熔聚氣化爐灰熔聚氣化爐⑷煤制氣設備德士古氣化爐BGL氣化爐魯奇（BGL）氣化爐⑷煤制氣設備⑷煤制氣設備Shell（殼牌）爐⑷煤制氣設備Shell（殼牌）爐

殼牌（Shell）煤氣化過程是在高溫、加壓條件下進行的，煤粉、氧氣及少量蒸汽在加壓條件下并流進入氣化爐，在極短時間內(nèi)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學過程。因氣化爐內(nèi)溫度很高，在有氧條件下，碳、揮發(fā)分及部分反應產(chǎn)物（H2、CO等）以發(fā)生燃燒反應為主，在氧氣消耗殆盡后發(fā)生碳的各種轉(zhuǎn)化反應，即氣化反應，最終形成以CO和H2為主要成分的煤氣離開氣化爐。⑷煤制氣設備中國航天爐二、原料氣的凈化煤經(jīng)氣化得到的煤氣中，除了前述粉塵等物理性雜質(zhì)外，還有一系列的對氨合成催化劑有害的物質(zhì)，以及煤氣在輸送中對管道、設備具有腐蝕的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在進入合成崗位之前必須進行處理。依據(jù)這些物質(zhì)的物化性質(zhì)、處理難易程度及安全性、經(jīng)濟性，需按照一定順序進行。二、原料氣的凈化1、脫硫2、CO變換3、脫碳（CO2）4、精制原料氣凈化順序及凈化方法后續(xù)需注意各凈化方法的實質(zhì)及凈化要求1、原料氣的凈化-脫硫以煤為原料氣化產(chǎn)物和重油部分氧化產(chǎn)物中，硫多以無機硫（硫化氫）的形式存在，而以天然氣為原料時，其硫以H2S和有機硫RSH（硫醇）、COS（硫氧化碳）、CS2（二硫化碳）及C4H4S（噻吩）等存在于合成氨原料氣中。1、原料氣的凈化-脫硫脫硫方法濕法脫硫干法脫硫依據(jù)脫硫劑的狀態(tài)分為依據(jù)脫硫原理分為物理法化學法各分離方法有交叉部分⑴原料氣中硫化物的形態(tài)及其危害無機硫:H２S有機硫:CS２,COS,RSH,RSR,C4H4S①硫化物的形態(tài)③硫的危害：使催化劑中毒；

H２S腐蝕設備，管道。②硫的含量：20～30g/Ｎm31、原料氣的凈化-脫硫①上述硫化物具有哪些物理、化學性質(zhì)？②氣體混合物的分離方法有哪些？③能否將這些硫加以利用？

若有，怎么利用較經(jīng)濟？思考問題1、原料氣的凈化-脫硫

脫硫方法必須滿足特定工藝對脫硫要求的凈化度；硫容量大（吸收H2S的凈值/m3），脫硫劑活性好，容易再生，且消耗定額低；不易發(fā)生硫堵；無毒性、無污染或污染小。脫硫要求1、原料氣的凈化-脫硫⑵脫硫方法物理化學吸收法：環(huán)丁砜法等熱氫氧化鈉吸收法（脫除硫氧化碳）物理吸收法：低溫甲醇洗滌法等冷氫氧化鈉吸收法（脫除硫醇）化學吸收法：氨水催化、ADA、乙醇胺法等濕法鈷、鉬加氫法、氧化鋅法氧化鐵、活性炭、氧化鋅、氧化錳法干法有機硫無機硫硫化物種類1、原料氣的凈化-脫硫①干法脫硫鈷鉬加氫轉(zhuǎn)化法氧化鋅法最具代表性的干法脫硫有機硫無機硫H2S注意硫容量1、原料氣的凈化-脫硫

鈷鉬加氫轉(zhuǎn)化法將含氫原料中的有機硫化物轉(zhuǎn)化成無機硫化物H2S（后用ZnO法脫除），以便易于清除，是一種預脫硫方法。

ZnO是一種內(nèi)表面積很大，硫容量較高的接觸反應型脫硫劑，能直接吸收H2S和RSH。而COS、C2S等則先轉(zhuǎn)化為H2S才能被吸收。氧化鋅對噻吩的吸收能力非常低。故ZnO法必須和鈷鉬加氫轉(zhuǎn)化法聯(lián)用才能將有機硫脫除干凈。①干法脫硫1、原料氣的凈化-脫硫②濕法脫硫雖然干法脫硫凈化度高，并能脫除各種有機硫化物，但脫硫劑難于或不能再生，且系間歇操作，設備龐大，故不能用于對大量硫化物的脫除。采用溶液吸收硫化物的脫硫方法統(tǒng)稱為濕法脫硫，適用于含大量H2S氣體的脫除，其優(yōu)點之一是脫硫液可以再生循環(huán)使用并回收富有價值的硫磺。1、原料氣的凈化-脫硫依脫硫原理不同分為依脫硫劑再生方法不同分為碳酸鈉、氨水和胺醇溶液等吸收H2S冷甲醇吸收H2S循環(huán)法是將吸收H2S后的富液在加熱降壓或氣提條件下解吸H2S將吸收H2S后的富液用空氣進行氧化，同時將液相中的HS-氧化成S。物理吸收化學吸收物理-化學吸收氧化法循環(huán)法②濕法脫硫1、原料氣的凈化-脫硫⑶典型脫硫工藝流程⑶典型脫硫工藝流程⑶典型脫硫工藝流程以煤為原料制備的半水煤氣，經(jīng)脫硫后，氣體中仍有大量的氨合成不需要的CO氣體和一定量的CO2，在進行氨合成之前需清除，因CO屬非堿非酸氣體，處理較難，工業(yè)上，常采用將CO轉(zhuǎn)化為易被吸收的CO2，同時還可得到氨合成需要的H2。2、原料氣的凈化-CO變換⑴CO變換的目的及特點

前述各種制氣方法制備的合成氨原料氣都含有CO，其組成一般為12～40%（V，%），且對氨合成催化劑不利。實際生產(chǎn)中，CO變換是在不同溫度下分兩步進行：

第一步：中變（中溫變換），使大部分CO轉(zhuǎn)化為CO2和H2；

第二步：低變（低溫變換），將CO含量降低到0.3%左右。⑴CO變換的目的及特點2、原料氣的凈化-CO變換⑵變換原理

從變換原理可知，CO變換過程既是原料氣制備過程的繼續(xù)，又是原料氣凈化過程的實施。2、原料氣的凈化-CO變換主反應副反應36.837.337.8638.338.7839.2539.740.0741.2△H（kJ/mol)55050045040035030025020025溫度/℃表8-2-1變換反應的熱效應CO變換反應的熱效應由表8-2-1分析可知，反應放出的熱量隨溫度升高而降低。故變換過程實施過程（流程）中，需要考慮移熱方式。①熱力學分析2、原料氣的凈化-CO變換CO變換反應是可逆的放熱反應，其熱效應如下表所示表8-2-2CO變換反應的平衡常數(shù)3.43455011.7040052.852803.6754014.4438061.892704.21552018.0736072.932604.87850022.9834086.512505.69548026.08330124.42307.31145029.73320150.92208.74843039.22300184.621010.5941045.40290227.9200Kp溫度/℃Kp溫度/℃Kp溫度/℃低溫有利于變換反應觀察溫度對平衡的影響①熱力學分析

0.0379370.0521230.0824070.1805476000.0288660.0403620.0662490.1612865500.0209510.0297910.0508490.1410595000.0143100.0207480.0368180.1201844500.0092100.0134690.0247810.0991264000.0054360.0080300.0152340.0784953500.0029000.0043140.0083750.0590303000.0003160.0005760.0030170.0273182500.0001200.0002160.0021370.0169992000.0000350.0000650.0017570.0095381507531H2O/CO(摩爾比)溫度/℃表8-2-3不同溫度和水蒸氣比例下,干變換氣中CO的平衡含量(摩爾分數(shù))高汽氣比對變換反應有利觀察汽氣（H2O/CO）比對平衡的影響②動力學分析CO變換動力學方程二級反應方程式（描述）一級反應方程式（描述）⑵變換原理2、原料氣的凈化-CO變換兩反應速率方程揭示的規(guī)律是：反應速率與反應物濃度存在一定的關系實踐證明：CO變換反應屬內(nèi)擴散控制反應③擴散過程的影響一定規(guī)格（尺寸）的催化劑，當壓力一定，隨溫度變化，其利用率的變化？圖中任一線條當溫度、壓力一定時，催化劑表面利用率隨催化劑顆粒尺寸的變化？如圖中A、B、C三點所示

故為了提高催化劑內(nèi)表面的利用率，采用小顆粒的催化劑、較高的反應溫度和較低的操作壓力。ABC中溫變換催化劑組成：Fe2O3-Cr2O3-K2O-SO4-MoO3-Al2O3

Fe3O4--活性組分；Cr2O3--中變催化劑穩(wěn)定劑；

K2O--助催化劑；Al2O3--載體。耐硫?qū)挏氐牡蜏刈儞Q催化劑

CoO(2~5%)-MoO3(6~11%)-K2O-Al2O3-其它⑶變換催化劑2、原料氣的凈化-CO變換⑷變換工藝條件依據(jù)變換反應的熱力學、動力學及催化劑的討論，變換過程的條件主要有:溫度、壓力、汽/氣比。在分析工藝生產(chǎn)條件時，還應充分考慮安全生產(chǎn)，科學合理、經(jīng)濟性，可操作性強。變換過程實施方案Ⅰ-確定合理的變換條件2、原料氣的凈化-CO變換

為解決這一矛盾，工業(yè)上通常采用多段變換的方法，即用多段變換、段間冷卻的方法進行變換反應。段間冷卻的方式可分為：換熱式、冷激式、蒸汽過熱式三種。溫度的確定CO變換是可逆

放熱反應，故溫度對平衡和速率的影響是相互制約的。⑷變換工藝條件CO變換過程中的

圖變換溫度最終取決于催化劑的活性溫度范圍。（安全性）實際操作溫度的下限應高于該條件下氣體露點溫度20～30℃，防止出現(xiàn)液滴而破壞催化劑的結(jié)構，使催化劑活性降低。轉(zhuǎn)化率（熱力學）要求反應溫度較低反應速率（動力學）要求反應溫度高催化劑（安全性）要求反應溫度在一定范圍內(nèi)（催化劑活性溫度范圍及保證蒸汽不冷凝）需考慮的因素溫度的確定⑷變換工藝條件溫度的確定

壓力對變換反應的平衡沒影響，但反應速率與總壓約成0.45次方呈正比關系，故變換過程的空速隨總壓的提高而增大；平衡、速率

加壓操作有利于降低能耗（因干原料氣的體積小于干變換氣的體積，故加壓原料氣變換比加壓變換氣能耗低）；經(jīng)濟性

同時加壓變換也提高了過量蒸汽的回收價值。但加壓變換需要較高的蒸汽，對設備材質(zhì)的要求相對較高。具體地由壓縮機各段壓力分配來定。限制條件-安全性。加壓操作壓力的確定⑷變換工藝條件

改變蒸汽比例是工業(yè)實施變換反應最重要的調(diào)節(jié)手段

反應初期遠離平衡與反應后期接近平衡時，其水蒸氣用量隨變換過程的進程有所變化，變換初期比接近平衡時用量要少。另因蒸汽用量是變換過程中重要的消耗指標。故工業(yè)上應在滿足生產(chǎn)要求的前提下，盡可能降低蒸汽比例，保證生產(chǎn)的經(jīng)濟性。同時還要充分考慮CO最終變換率或殘余CO含量、余熱回收、原料氣中氧含量等。汽/氣比（H2O/CO摩爾比）考慮經(jīng)濟性的同時涉及到轉(zhuǎn)化率、安全生產(chǎn)⑷變換工藝條件分析流程是如何滿足一定的H2O/CO比，適宜的溫度的？⑸變換的工藝流程變換過程的實施方案Ⅱ選用合理的變換流程變換反應熱的綜合利用及物料的綜合利用？⑸變換的工藝流程⑹變換的反應器CO變化爐的結(jié)構特點是多段變換，段間換熱式，以到達隨反應進行對溫度控制的目的。變換前期，較高的變換溫度以滿足高的反應速率要求；變換后期，較低變換溫度以滿足高的轉(zhuǎn)化率的目的。變換過程實施方案Ⅲ-選用結(jié)構合理的變換器多段換熱式多段冷激式⑹變換的反應器

煤制合成氨原料氣經(jīng)脫硫、CO變換過程，其原料氣（變換氣）中主要雜質(zhì)為CO2，其含量在28%~32%之間，對氨合成催化劑有毒害作用，故應加以清除，同時CO2亦是生產(chǎn)尿素、碳銨、純堿、納米碳酸鈣等產(chǎn)品的重要化工原料，要加以回收利用。工業(yè)上脫碳多采用吸收、吸附方法；或物理吸收、化學吸收及物理-化學吸收法。3、原料氣的凈化-脫碳脫碳方法吸收吸附化學吸收熱鉀堿法、醇胺法、氨水法等。物理吸收加壓水洗、低壓甲醇洗滌、碳酸丙烯酯法、NHD法等。變溫吸附變壓吸附，簡稱PSA法常用方法⑴脫碳方法3、原料氣的凈化-脫碳選用時，會考慮CO2的利用，生產(chǎn)規(guī)模等化學吸收法利用CO2具有酸性特性可以與堿性化合物進行反應而實現(xiàn)。化學吸收法吸收效果好，再生容易，能脫除H2S，還能得到高濃度的副產(chǎn)物CO2，但再生靠減壓閃蒸解吸CO2很有限，通常需要熱法再生。適用于脫碳氣中CO2含量要求低，凈化度要求較高的場合。⑴脫碳方法3、原料氣的凈化-脫碳物理吸收法利用CO2能溶解于水和有機溶劑（碳酸丙烯酯）這一性質(zhì)完成；吸收后的溶液可以有效地利用減壓閃蒸使大部分CO2解吸。該法不耗熱量，但氣體凈化度較低，適用于煤氣中CO2含量較高且對CO2脫除要求不高的聯(lián)醇工藝。⑴脫碳方法3、原料氣的凈化-脫碳吸附脫碳是利用空隙率極大的固體吸附劑在高壓、低溫條件下，選擇性吸收氣體中的某一種或幾種氣體，然后，在減壓加熱條件下解吸出來的脫碳方法。常見有變壓吸附和變溫吸附兩類。變壓吸附采用的固體吸附劑使用壽命可長達10以上，克服了濕法脫碳時大量溶劑的消耗，運行成本低、自動化程度高、操作方便可靠，且費用低、適應性強、無設備腐蝕問題等。3、原料氣的凈化-脫碳4、原料氣的凈化-精制

原料氣經(jīng)脫硫、CO變換及脫碳處理后，因脫除方法、條件等的限制，其原料氣中的硫化物、CO、CO2的含量仍不能滿足氨合成對原料氣的要求，故需進一步清除，工業(yè)上稱其為精制。精制方法物理法-吸收-液氮洗滌化學法吸收-銅氨液洗滌轉(zhuǎn)化-甲烷化、甲醇化4、原料氣的凈化-精制⑴物理吸收法-液氮洗滌液氮洗滌法是一種深冷分離法，是基于各種氣體沸點不同這一特性進行的。脫除CO的原理：CO具有比氮的沸點高以及能溶解于液態(tài)氮的特性。液氮洗滌法與銅洗法及甲烷化法相比，不僅能脫除CO，而且能同時脫出甲烷和氬，得到只含有100cm3/m3以下惰性氣體的氨合成原料氣，且減少合成循環(huán)氣排放量，這對于提高氨合成的生產(chǎn)能力非常有利。另外液氮洗滌法還可脫除原料氣中過量的氮氣，以適應天然氣二段轉(zhuǎn)化工藝添加過量空氣的要求。液氮洗滌法常與重油部分氧化、煤的富氧氣化以及焦爐氣分離制氫的工藝相配套。在實際生產(chǎn)中，液氮洗往往和空分、低溫甲醇洗組成聯(lián)合裝置，這樣冷量利用合理，原料氣凈化流程簡單。4、原料氣的凈化-精制⑴物理吸收法-液氮洗滌⑴物理吸收法-液氮洗滌以重油為原料的液氮洗工藝流程l，2-吸附器；3-氮冷卻器；4-原料氣冷卻器；5-液氮洗滌塔；6-液位計；7-冷箱①銅液洗滌原理銅洗包含兩大平衡-CO的溶解平衡和吸收反應平衡。⑵化學吸收法-銅氨液洗滌銅洗液的組成②銅洗條件總銅：低價銅離子含量與高價銅離子含量的總和，稱為“總銅”。用表示。銅比：總氨：絡合氨+固定氨+游離氨=10~11mol/L醋酸：操作中醋酸含量以超過總銅含量的10%~15%為宜。即2.3~2.5mol/L。殘余：CO≦0.05mol/L；CO2≦1.7mol/L銅洗溫度

吸收溫度的降低，銅液的吸收能力提高