合成氨工艺合编.doc

目录第二篇粗原料气的净化 2第四章硫化物的脱除 2第一节概述 2第二节干法脱硫 2一、活性炭法 2二、氧化铁法 3三、氧化锌法 3四、钴钼加氢脱硫法 7五、硫氧化碳水解催化法 9第五章二氧化碳的脱除 10第一节概述 10第二节物理吸收与化学吸收的比较 11一、不同点 11二、分段吸收 12第三节化学吸收法 20第二篇粗原料气的净化第四章硫化物的脱除第一节概述一、净化工序各种原料制取的原料气,均含有一些硫和碳氧化物,为防止合成氨生产过程催化剂的中毒,须在氨合成工序前加以清除。①“脱硫”:原料气中硫化物的脱除;②“脱碳”:原料气中CO2的脱除;③最终净化:少量残余CO和CO2的脱除——至(CO+CO2)达10-6级。采用不同的原料、不同的制气工艺,脱硫工序在流程中的相对位置不同。二、:(1)无机硫(H2S)(2)有机硫(COS,CS2,RSH,RSR′,C4H4S等):与碱性物作用、高温下与水蒸汽作用、有机硫可在钴钼作用下氢解——H2S。三、脱硫方法分类根据脱硫剂物理状态将脱硫分为湿法(液体吸收剂)和干法(固体吸收剂):(1)特点:吸收速率(或化学反应速度)快,硫容大,脱硫液再生简便,可循环使用,还可回收硫磺。脱硫精度稍差(不及干法)。(2)适用场合:原料气中高硫的脱除(3)分类:按作用原理分为三种①物理法:扩散、溶解(吸收)——物理过程如:低温甲醇洗法、聚乙二醇二甲醚法(聚醇醚法)等②化学法:按其作用原理又分为中和法、:利用酸碱中和原理脱硫,多属飞速化学吸收反应。如:氨水中和法、乙醇胺(MEA):利用氧化-还原反应原理脱硫。如:对苯二酚法、ADA法等③物理-化学法:兼有物理法和化学法脱硫的优点。如:环丁砜-(1)特点:脱硫精度高——可达ΣS=(~)cm3/m3,但脱硫剂再生能耗高,再生困难,脱硫设备庞大,脱硫剂更换困难。(2)适用场合:原料气中低硫、微量硫的脱除、精脱硫第二节干法脱硫一、活性炭法我国小型氨厂广泛应用。脱除有机硫——催化法和氧化法①催化法:将活性炭浸渍于铁、铜、镍、钴、铬等重金属盐的水溶液而制成脱硫剂。它能将有机硫转化成H2S而后被活性炭吸附。②氧化法:借助于氨的存在下,在活性炭表面进行氧化反应,生成物再被活性炭吸附采用150℃~180℃的过热水蒸气进行再生二、氧化铁法氧化铁法至今仍用于焦炉气脱硫。作为脱硫剂的氢氧化铁只有其α-水合物和γ-水合物才具有活性。脱硫剂是以铁屑或沼铁矿、锯木屑,熟石灰拌水调制,并经干燥而制成。使用时必须加水润湿,水量以30%~50%为宜。脱硫反应如下:2Fe(OH)3+3H2S=Fe2S3+6H2OFe2S3=2FeS+SFe(OH)2+H2S==FeS+2H2O4FeS+3O2+6H2O=4Fe(OH)3+4S↓再生反应:2Fe2S3+3O2+6H2O=4Fe(OH)3+6S↓~2mg/m3。脱硫的最适宜温度为30℃左右。该法也可用于加压下脱硫,脱硫原理同常压法。加压法脱硫剂的硫容量比常压法大得多,且可省金属材料和占地面积,提高脱硫剂的操作周期。氧化铁脱硫剂价格便宜,再生可采用水蒸气。一般工作硫容为10%~20%。当积累硫容达到30%~40%,通常不再再生需更换新脱硫剂。~350℃高温和有氢气存在时,如硫醇、COS等有机硫籍助于氢解作用可使它们转化成H2S。在此温度下,脱硫剂的主体成分Fe2O3,由于H2的作用发生下列反应:3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2OFe3O4+H2+3H2S=3FeS+4H2O反应是可逆的,从后一方程式和表1-3-9可知,水蒸气含量和温度对氧化铁吸收硫化氢的影响很大另外,氢对氧化铁脱硫平衡也颇有影响,因FeS很易被还原成H2S;FeS+H2=Fe+H2S由以上反应可如,在高温下采用氧化铁法脱除有机硫,其脱硫的极限值,最终受Fe3O4、H2、H2S三者的化学平衡限制,而且温度越高净化度越低。可见,将其作为高精度脱硫并不可靠,所以现代大型合成氨厂的高温脱硫,都以氧化锌法脱硫来把关。三、氧化锌法氧化锌脱硫剂被公认为干法脱硫中最好的一种,以其脱硫精度高、硫容量大、使用性能能稳定可靠等优点,被广泛用于合成氨、制氢、煤化工、石油精制、饮料生产等行业,以脱除天然气、石油馏分、油田气、炼厂气、合成气(CO+H2),以及二氧化碳原料气中的硫化氢和多种有机硫。~,从而可以保证下游工序所用含有镍、铜、铁以及贵金属催化剂免于硫中毒。