2_合成氨工藝.ppt

合成氨工藝學,合成氨,本章以氨的合成為重點，闡述合成原理，并對一些合成塔、合成流程進行分析對比。然后對現(xiàn)代合成氨工廠的一些問題如原料線路、大型化、綜合利用等，著重從技術(shù)經(jīng)濟的角度作一些分析。, 氨合成反應(yīng)的特點與二氧化硫催化氧化比較，主要是在催化劑允許的溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化率很低，必須采用高壓來提高轉(zhuǎn)化率；必須采用循環(huán)流程以提高原料利用率。, 合成氨的生產(chǎn)是消耗能量的生產(chǎn)，它所用的原料恰好又都是能源，因此節(jié)省能源是合成氨生產(chǎn)的又一突出的特點。,合成氨反應(yīng)的特點：,一 概 述,氨的合成使人類從自然界制取含氮化合物的最重要方法。氮則是進一步合成含氮化合物的最重要原料，而含氮化合物在人民生活中都是必不可少的。19771978年，世界含氮化合物產(chǎn)量為4935萬噸氮，19801981則達6284萬噸。,a：氨除了本身可以作為肥料外，它是進一步制取各種氮肥的原料。氮肥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比不可少的，年增加率達7%。目前有氨制成的氮肥，最重要的是尿素、硝酸銨、硫酸銨、碳酸氫銨、磷酸銨等。氨用于生產(chǎn)各種氮肥約占其總產(chǎn)量的80%90%。,1、合成氨的重要性,b：氨可用來制造硝酸、硝酸鹽、銨鹽、氰化物等無機物，也可用來制造胺、磺胺、腈等有機物。氨和這些含氮化合物是生產(chǎn)燃料、炸藥、醫(yī)藥、合成纖維、塑料等的原料。,鑒于氨在國民經(jīng)濟中的重要性，許多國家都集中主要力量解決與合成氨有關(guān)的技術(shù)和理論問題。如高壓技術(shù)、煤的氣化、深冷技術(shù)、氣體凈制、特種鋼材、催化理論等。因此，合成氨的發(fā)展，又在理論上和技術(shù)上指導了其他新型的工業(yè)，如人造石油、甲醇、尿素的合成。乙烯的高壓聚合等。,氨是用氫、氮合成的，所以合成氨的直接原料為氫和氮,2 合成氨的原料路線及原則流程,各種原料制氨的經(jīng)濟指標,從世界范圍講，以天然氣，油田氣為原料的工廠占60%以上。其次是與天然氣接近的輕油和煉廠氣。以煤為原料的只不過10%。,氨合成原則流程,原料,氨,凈 化,氨的合成,氨的分離,循環(huán)氣,在這個原則流程中，氨的合成是核心，原料氣的生產(chǎn)和凈化工藝必須滿足氨的合成要求，氨的分離和循環(huán)氣返回合成塔的工藝，也主要是根據(jù)合成反應(yīng)的結(jié)果來確定的。,二 氨合成的理論基礎(chǔ),（1） 化學反應(yīng)與反應(yīng)熱,氨的合成反應(yīng)是放熱、體積縮小的可逆反應(yīng)： 按照一般規(guī)律，反應(yīng)熱只與溫度有關(guān)。但是合成氨是在高壓下進行的，在高壓下氣體的規(guī)律已偏離理想狀態(tài)。因此反應(yīng)熱與溫度、壓力和氣體的組成有關(guān)。 表27 氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng)（-h/kj.mol-1）,1 氨合成的熱力學基礎(chǔ),在高壓下，氣體的行為偏離理想狀態(tài)的規(guī)律，平衡常數(shù)kp可通過下式求出：,或：,式中f 和 為各組分的逸度和逸度系數(shù)。,(2) 化學平衡及平衡常數(shù),在氨的合成應(yīng)中，設(shè)p為總壓，y、yn2、yh2、yi分別代表nh3、n2、h2、惰氣的摩爾分數(shù)，則,原始氫氮比:,(3) 影響平衡時氨濃度的因素,所以,同樣，,所以,在0.5n2+1.5h2=nh3反應(yīng)達到平衡時,氫氮比 氫氮比即r，為了求取氨濃度y值最大時的r值，應(yīng)對上式求導數(shù)。當導數(shù)為0時，可求得r=3。這就是說當r值等于3時，y值最大。,（13-9）,溫度 溫度對平衡氨濃度的影響，可以根據(jù)kp值判斷。溫度越低,kp值越大，而且增長的程度也劇烈。因此，研制低溫催化劑是當前合成氨的一個重要發(fā)展方向。 壓強 可以看出壓強越大，平衡濃度也越大。 惰氣含量 惰氣含量對平衡氨濃度有較大的影響。,2 氨合成動力學,氫氮混合氣在鐵催化劑表面上發(fā)生的反應(yīng)大體包括下列幾步： 氣體向催化劑表面（外表面和內(nèi)表面）擴散。 氣體在催化劑表面發(fā)生活性吸附。 n2(氣) 2n(吸附) h2(氣) 2h(吸附) 吸附的氮和吸附的氫發(fā)生反應(yīng)生成氨 n(吸附) + h(吸附) nh(吸附) nh(吸附) + h(吸附) nh2(吸附) nh2(吸附）+ h(吸附) nh3(吸附),生成的氨從催化劑表面解吸 nh3(吸附) nh3 (氣) 解吸的氨 從催化劑表面向氣體主流擴散。,氨合成的催化劑，活性不太高，具有許多內(nèi)孔，它的內(nèi)表面比外表面要大幾萬倍。反應(yīng)過程是內(nèi)擴散控制還是化學動力學控制，取決于反應(yīng)溫度和催化劑顆粒的大小等因素 。,哪一步是控制步驟，取決于反應(yīng)條件。,外擴散是否成為控制階段，取決于氣速和催化劑的活性。由于高氣速還可以提高生產(chǎn)能力，所以采用了足夠大的氣速，因此外擴散通常不會成為控制階段。,由于化學反應(yīng)（含化學吸附）的活化能比擴散活化能高很多倍，溫度對前者的影響比后者大。所以很有可能是低溫時是化學動力學控制，高溫時是內(nèi)擴散控制。,大顆粒的催化劑由于內(nèi)擴散路程長，小顆粒的路程短，所以在同樣的溫度下，有可能大顆粒是內(nèi)擴散控制，小顆粒時是化學動力學控制，高溫時是內(nèi)擴散控制。,擴散控制時：,不同控制階段的動力學方程應(yīng)該有不同形式。,化學動力控制時：氮的活性吸附為控制階段。,在遠離平衡時（逆反應(yīng)可被忽略）：,在接近于平衡時：,氮的濃度對反應(yīng)速率的貢獻超過了質(zhì)量作用定律對于均相化學反應(yīng)中各組分濃度對反應(yīng)速率的影響。,氨合成時采用以鐵為主體的催化劑。鐵催化劑按下列組成配料：fe2o3 5468%，feo 2936%，al2o3 24%，k2o 0.50.8%，cao 0.72.5%，mgo若干。 催化劑的活性成分是鐵。使用時將催化劑裝在反應(yīng)器內(nèi)用原料氣使鐵的氧化物還原成鐵。這種鐵具有海綿狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面積很大。 （ fe2o3 ，feo）+ h2 fe + h2o 催化劑中的al2o3 、 k2o和cao等未被還原， al2o3可以提高催化劑的耐熱性能， k2o可以促使氮的活性吸附， cao可以降低熔煉時物料的熔點和粘度。,催化劑,催化劑有多種型號，以我國a10型催化劑為例，起燃溫度為370 ，耐熱溫度為500 ，活性最高時的溫度為450 左右。,催化劑比較容易中毒，少量氧和氧化物的存在將使活性鐵氧化而失去活性。但當氧或氧化物清除后，活性仍可恢復，因此這叫做暫時中毒。硫（h2s）、磷(如ph3)等引起的催化劑中毒是不可恢復的，故叫做永久中毒。,三 氨的合成與分離,氨的合成反應(yīng)是放熱可逆和體積縮小的反應(yīng)，在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化率很低，為了提高轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)需在高壓下進行。由于轉(zhuǎn)化率仍舊較低，因而，采用了循環(huán)流程，原料的利用率是很高的。因此，氨合成過程中除了考慮平衡氨含量外，主要優(yōu)化目標不是原料利用率，而是降低動力消耗和提高設(shè)備的生產(chǎn)強度。這些技術(shù)經(jīng)濟問題，必將是在討論工藝條件、合成塔構(gòu)造以及生產(chǎn)流程時將起著決定性的影響。,1 氨合成工藝條件的優(yōu)化,1. 壓強 提高壓強有利于提高平衡氨的濃度，也有利于加快反應(yīng)速率。同時壓力高時，氨分離流程還可以簡化。但高壓動力消耗大，對設(shè)備材料和加工制造要求高；高壓和較高的溫度下，催化劑使用壽命較短。,60年代以前，合成氨的壓強常采用32mpa。后來因能源費用增加，才逐步降了下來。目前許多新建大型廠采用1520 mpa，有的甚至用78mpa。,2.溫度 氨的合成是氣固催化反應(yīng)，最優(yōu)的工藝條件必須根據(jù)催化劑的性能而定。催化劑對工藝條件的限制，主要是活性溫度。由于氨的合成是可逆放熱反應(yīng)，最優(yōu)反應(yīng)溫度由高而低地變化著。生產(chǎn)上選用的反應(yīng)溫度就是催化劑的活性溫度（400520 ）。,t /c,x/%,te,tm,t0,絕熱溫升線,中間冷卻線,t /c,-ra,x=0.70,x=0.90,x=0.80,tm,可逆放熱反應(yīng),3.空間速度 空間速度是指單位時間內(nèi)通過單位體積催化劑的氣體量（標準狀態(tài)下的體積），單位是 。 空間速度的倒數(shù)為平均逗留時間，例如空間速度30000 的平均逗留時間是3600/30000=0.12s。,在未達到平衡的前提下，空間速度越大，轉(zhuǎn)化率越小。,氣固催化反應(yīng)的空間速度越大，反應(yīng)時間越短。對于可逆反應(yīng)，開始反應(yīng)時，反應(yīng)速率最快，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物的濃度逐漸降低和逆反應(yīng)的增加，反應(yīng)速率迅速下降。因此，空速越大，反應(yīng)時間越短，生產(chǎn)強度（單位時間單位容積的催化劑產(chǎn)出產(chǎn)物的量）越大。,空速越大，氣體流動的阻力越大，能耗越高；空速越大，氨濃度越小，單位產(chǎn)量的氣體處理也就增加；氨分離器，循環(huán)氣壓縮機等的設(shè)備費用都將有所增加。,表 空速與生產(chǎn)強度,空間速度要通過優(yōu)化來確定。,4 .氫氮比 化學動力學指出，氮的活性吸附是控制階段，氫氮比低于3時比較有利。實驗證明，在32mpa、450 、催化劑粒度為1.22.5mm、空速為24000h-1 的條件下，氫氮比為2.5時，出口氨濃度最大。生產(chǎn)上為了追求高速率，同時又要保持生產(chǎn)穩(wěn)定，可以采取這種辦法：新鮮氣體的氫氮比等于3，循環(huán)氣體略低于3（如2.8）,5.進塔氣中惰氣的含量 為了控制惰氣的含量不超過一定限度，生產(chǎn)上采取放掉一部分循環(huán)氣體的辦法。然而循環(huán)氣的弛放量越多，原料氣的損失也就越多。因此，進塔氣中的最優(yōu)惰氣含量應(yīng)該在原料利用率和反應(yīng)速率的經(jīng)濟效益對比中確定。,7.催化劑的粒徑,圖2-39說明：在反應(yīng)初期，反應(yīng)溫度在440470c范圍內(nèi)，使用粒徑0.63.7mm的催化劑較為合理;在反應(yīng)后期,反應(yīng)溫度在420440c范圍內(nèi)，使用粒徑816mm的催化劑較為合理。,6、進口氨的含量,外殼需保證氣體能夠處于高壓下，因此必須堅固。根據(jù)強度高，容積大，易加工等要求，外殼一般都制成長筒形。由于采取降溫措施，外殼溫度一般不超過50-60 。所以，對外殼材料并不強調(diào)要耐氫、氮腐蝕，外殼通常是用高強度、低合金鋼制成。,合 成 塔,合成塔包括外殼和內(nèi)芯兩個部分。,內(nèi)芯供氣體進行預熱、反應(yīng)和冷卻之用。內(nèi)芯由于處于高溫、高壓下，必須采用耐氮、氫腐蝕的特種合金鋼，但內(nèi)芯處于外殼內(nèi)，壓差很小，可以單薄一些，即使腐蝕損壞了，也可以更換。由此可見，把合成塔分成外殼和內(nèi)芯兩部分是節(jié)省大量合金鋼、降低投資的重要措施。,按從催化劑床層移熱的方式不同，合成塔分為連續(xù)換熱式、多段間接換熱式、多段冷激換熱式三種。,1. 軸向塔 當前國內(nèi)外大型氨廠的合成塔都采用多段（一般是4段）絕熱反應(yīng)器，段間用冷原料氣冷激。多段冷激絕熱反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡單，控溫方便，單位合成塔體積內(nèi)可以填裝較多的催化劑。,軸向塔的主要缺點是氣流阻力大，這是由塔的外形所決定的。軸向塔的長徑比一般是1215，催化劑筐的長徑比約8:10，床層總厚度可達78m。 表13-7為在15mpa，400500 ，空速為10000h-1條件下，四段絕熱冷激合成塔有關(guān)參數(shù)。 表138 四段絕熱冷激合成有關(guān)參數(shù),2.徑向塔 徑向塔中氣體的走向是徑向，床層厚度只有直徑的3070%。徑向塔的主要優(yōu)點是： （1）阻力小。這是由于它的確通氣截面積大，通過催化劑層路程短所致。 (2)提高空速，增加產(chǎn)量。由于它的通氣截面積大，在同樣空 速下，氣流速度要低好多倍，這就為進一步提高空速增加產(chǎn)量提供了條件。 （3）由于阻力小，可以采用小粒催化劑，提高催化劑活性； （4）節(jié)省動力消耗； （5）改善催化劑還原條件。由于催化劑層薄，顆粒小改善了催化劑的還原條件，使催化劑有較高的活性。,氨的分離,合成反應(yīng)后，需要把產(chǎn)品氨與未反應(yīng)的氣進行分離，雖然曾經(jīng)使用過用水吸收的辦法，但過程比較復雜。目前廣泛采用的是降低溫度，使氨液化的方法，氨液化以后，其它氣體并不液化，所以可通過氣液分離裝置使之分離、液氨可以作為產(chǎn)品，氣體則返回合成塔。,此式說明壓強越高，溫度越低，分離后氣體中的氨含量也越低。為了提高氨的產(chǎn)量和減少返回合成塔氣體中的氨含量，氨的分離溫度越低越好。但溫度越低，消耗的能量也越大。合理的氨含量應(yīng)當由增產(chǎn)和能耗之間的經(jīng)濟效益來衡量，表13-7是某些工廠采取的分離條件。,但是由于液氨有很大的蒸氣壓，氣體中仍含有相當數(shù)量的氨，氨的含量y(%)可以用下式計算：,表13-7 氨的分離條件,圖13-6 中壓法二次分離產(chǎn)品生產(chǎn)流程 1合成塔； 2冷卻器； 3氨分離器； 4-液氨儲槽； 5循環(huán)機； 6壓縮機；7油分離器； 8冷交換器； 9氨冷器,合成和分離流程,圖 13-7 合成氨一次分離流程 1-合成塔；2-鍋爐水預熱器；3-熱交換器；4，9，11，12，13，15-氨冷氣 5-分離器；6-壓縮機；7-甲烷化預熱器；8-水冷器；10-水分離器；11-水冷器 14-冷交換器；16高壓氨分離器；17-低壓氨儲槽。,新鮮氣,弛放氣,這一流程第一次用水冷卻，分出的液氨約占產(chǎn)量的一半，這樣第二次氨冷時即可減少一半的熱負荷。是節(jié)能的重要措施。 圖13-8為適用于合成壓強為15mpa的比較常見的一次分離產(chǎn)品流程、原料氣分二路進入合成塔。反應(yīng)后氣體含氨約12%左右，經(jīng)鍋爐水預熱器2，再與進塔氣在換熱器3換熱，冷卻至45 左右。放掉一部分弛放氣后，送壓縮機6并與新鮮氣混合升壓至15mpa以上。氣體溫度因壓縮而升溫至69 ，經(jīng)過水冷器11冷卻，溫度降至38 ，然后分成路，一路經(jīng)氨冷卻器12，13兩級氨冷，第一級氨冷冷凍劑的溫度為13 ，第二能氨冷冷凍劑的溫度為-7 ，氣體在經(jīng)兩級氨冷后，溫度降至1 。另一路則經(jīng)冷交換器14冷卻至-9 。兩路匯合再經(jīng)第三級氨冷器15。第三級氨冷冷凍劑溫度為-33 ，可將氣體冷卻至-23 ，這時氣體中的絕大部分已冷凝成液氨，經(jīng)氨分離器16分出。氣體則經(jīng)冷交換器14放出冷量，再經(jīng)熱交換器3繼續(xù)升溫到140 ，分幾路進入冷激式合成塔。,這一流程所采用的合成壓強低，反應(yīng)后含氨少，經(jīng)水冷卻后，不會冷凝出液氨，因此不能采用二次冷凝分離的方法。不過合成氣的冷卻也是分級進行的，先用能耗較少的水冷卻，以后是三級氨冷，逐級冷卻到-23 。冷凍系統(tǒng)各級冷凍劑產(chǎn)溫度也不相同。第三級最冷，第一級溫度最高，這樣，可以節(jié)省致冷時所需要的壓縮功。 這一流程弛放氣的位置處于合成塔之后，壓縮機之前。這個位置的壓強最低，所以可以減少能量的損失。當然此處氨濃度也最大，好在放氣量不大，并且在放出前經(jīng)過氨冷器4和分離器5，氣體中的絕大部分氨已被回收送至低壓氨儲槽17。 這一流程雖然采用離心壓縮機，壓縮氣不致被潤滑油污染。但考慮到新鮮氣中仍有少量二氧化碳，水蒸氣等對氨合成催化劑有毒的雜質(zhì)，新鮮氣經(jīng)初步壓縮后還需經(jīng)過水冷和氨冷至8 。在加壓下，它們可以液化除去，然后再進入壓縮機制高壓段，并在高壓段與出塔氣混合，一起進入氨分離器。這樣新鮮氣中殘余的微量雜質(zhì)氣體可以溶于液氨而除去。,四 原料氣的生產(chǎn),原料氣在組成上必須符合氨合成的要求,即氫氮比必須等于3；在純度上必須減少雜質(zhì)氣體，特別要去除使氨催化劑中毒的氣體主要是硫的有機物、無機物和碳的氧化物。,空氣,水,n2,h2,nh3,目前廣泛使用各種燃料例如：石油、天然氣、煤、焦等配合空氣與水為原料。,以煤、焦為原料的造氣反應(yīng)： 2c+o2+3.76n2 = 2co+ 3.76n2 + 248.7 kj/mol 5c+5h2o = 5co+5h2 657.0kj/mol 兩式合并： o2+7c+ 3.76n2 +5h2o=7co+5h2 + 3.76n2408.3kj/mol,造氣反應(yīng)是在1000 溫度下進行的，由于反應(yīng)是吸熱的，溫度將逐步降低。當溫度降至750 時，停止制氣改用大風速空氣使碳完全燃燒來產(chǎn)生熱量，這就是送風發(fā)熱。,0.835c+0.835 o2 +3.10n2=0.835co2+3.10n2+341.8kj/mol,為了維持爐溫，造氣和送風發(fā)熱是交替進行的。,1、固體燃料氣化法,實際上，造氣所需要的熱量比式（13-14）要多的多，這是因為有相當數(shù)量的熱量被出爐的氣體帶走，還有相當數(shù)量的熱量向環(huán)境散去 。另外，式（13-15）生成的co2還能跟碳繼續(xù)反應(yīng)生成co： co2+ c 2co-160.8kj/mol 這個副反應(yīng)既消耗了熱量，又消耗了碳。為了減少這一副反應(yīng)， 生產(chǎn)上采取兩項措施：控制爐溫在1000 以下，使化學平衡不利于生成co；加大風速，縮短反應(yīng)時間，使式（13-16）的反應(yīng)來不及進行。對于一般燃料，制氣階段的風速為0.10.2 ms-1,而送發(fā)熱的風速則高達1.51.6 ms-1。,(4) 二次上吹 先從爐底吹幾秒鐘水蒸氣將爐底殘留的半水煤氣吹凈，然后用空氣、水蒸氣混合氣吹入爐中生產(chǎn)半水煤氣。,五階段造氣循環(huán)過程,(1)空氣吹風 本階段的目的是送風發(fā)熱，從而提高爐溫。,(2)上吹制氣 本階段的目的是制氣。水蒸氣和空氣從爐底吹入，生產(chǎn)半水煤氣。,(3)下吹制氣 上吹制氣后，爐底溫度降低，不宜繼續(xù)制氣，但爐頂溫度尚高，可以通過下吹制氣予以利用。這時先從爐頂向下吹幾秒鐘水蒸氣，將爐頂殘留的半水煤氣吹凈，然后將水蒸氣、空氣混和氣吹入爐內(nèi)與碳（煤或焦）反應(yīng)生成半水煤氣。,(5)空氣吹凈 空氣從爐底吹入，目的是把爐內(nèi)殘存的半水煤氣吹出并加心收集。,用這種方法生產(chǎn)的半水煤氣含h2 3842%、co 2731%、n2 1922%、co2 69%。除此以外還含少量ch4、o2、h2s、cos等，它們的含量取決于燃料的品種從0.2%到2%不等。,輕質(zhì)烴原料主要是天然氣、油田氣、煉廠氣、輕油等。應(yīng)用最多的是天然氣，其主要成分是ch4。,2、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法,1)、化學反應(yīng)及轉(zhuǎn)化率,輕質(zhì)烴在-al2o3為載體的鎳催化劑的作用下，與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成氫與一氧化碳，以甲烷為例：,ch4+h2o,3h2+co 206.4 kj/mol,這是一個可逆吸熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，轉(zhuǎn)化率越高。為了獲得99%以上的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)溫度需達到1230c以上。,2)、副反應(yīng)及催化中毒,在反應(yīng)條件下，還發(fā)生少量副反應(yīng)：,ch4+2h2o,4h2+co2,2co,co2 + c,ch4,2h2 + c,析碳反應(yīng),析碳不僅降低了原料的利用率，而且析碳覆蓋在催化劑的表面上而降低其活性。,抑制析碳反應(yīng)的有效措施是增加水蒸氣的用量，生產(chǎn)上要求n（ch4）與n（水蒸氣）的摩爾比需達到1：3.5。,輕質(zhì)烴原料氣含少量硫（cs2，cos等），它們對鎳催化劑有毒。輕質(zhì)烴含硫甚少，可向原料氣加少量氫與有機硫發(fā)生反應(yīng)，生成h2s，h2s再與氧化鋅反應(yīng)而除去。此法可使氣體中的含硫量降低到0.5mg/m3以下。,3)、反應(yīng)壓力,主反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，而析碳副反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，加壓顯然是不利的。但是加壓有利于節(jié)能，而且其不利因素可用提高反應(yīng)溫度和加大水蒸氣的用量來解決，所以權(quán)衡利弊，實際生產(chǎn)中用輕質(zhì)烴造氣的化學反應(yīng)是在壓力下進行的。,4)、反應(yīng)器,ch4+h2o,3h2+co 206.4 kj/mol,該反應(yīng)在600800c以下即可獲得約90%的轉(zhuǎn)化率，只是再要求把轉(zhuǎn)化率提高到99%以上時，才需要將溫度提高到1230 c，因此比較經(jīng)濟的方法是將造氣過程分兩個階段進行。第一階段的溫度約在800c以下，采用外熱法使原料氣和催化劑在耐熱合金管內(nèi)發(fā)生造氣反應(yīng)。第二階段為內(nèi)熱法，此法的造氣反應(yīng)和供熱反應(yīng)都在反應(yīng)爐內(nèi)進行。,圖13-10 天然氣加壓兩段催化蒸氣轉(zhuǎn)化法流程 1-煙道氣預熱器;2-脫硫槽;3-一段反應(yīng)管;4-一段轉(zhuǎn)化爐;5-二段轉(zhuǎn)化爐;6-廢熱鍋爐,5)、生產(chǎn)工藝流程,從二段轉(zhuǎn)化爐出來的氣體，其組成為ch4 0.3%、co2 7.6%、co 12.8%、h2 57%、n2 22.3%，氣體的溫度約為1000 ，經(jīng)廢熱鍋爐利用顯熱，溫度降至370 后送變換系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)化法所獲得粗原料氣與半水煤氣相比，含氫量高，含一氧化碳量低，雜質(zhì)氣體也較少，所以后繼過程負擔較低。,加壓轉(zhuǎn)化以減少動力消耗。轉(zhuǎn)化反應(yīng)是體積變大的可逆反應(yīng)。加壓不利于提高轉(zhuǎn)化率。但是加壓有利于節(jié)能，例如每生產(chǎn)1t氨需空氣900標準m3，(天然氣和蒸氣不需壓縮)轉(zhuǎn)化后體積為3400標準m3，所以可以節(jié)省3400-1900=2500標準m3的壓縮動力。,分兩個階段用不同的加熱方法進行轉(zhuǎn)化。這是提高轉(zhuǎn)化率，降低能耗的重要措施。第一段轉(zhuǎn)化率約90%，需要提供大量反應(yīng)熱，但卻不需要太高的反應(yīng)溫度。第二段轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率從90 %上升到99%，增長不多，需要提供的熱量也不多，但卻需很高的反應(yīng)溫度。兩段轉(zhuǎn)化法合理地運行使能源費用大幅度降低。,第一段轉(zhuǎn)化在耐熱合金管內(nèi)進行采用外熱法，反應(yīng)溫度是耐熱合金管能夠承受的溫度。第二階段采用內(nèi)熱法，用耐火磚砌爐膛，既補充了n2使氣體組成符合氨合成的要求又順利地解決了反應(yīng)器的材質(zhì)問題。,加壓兩段催化轉(zhuǎn)化法的特點：,3、重質(zhì)烴部分氧化法,重質(zhì)烴部分氧化法是讓氧、水蒸氣、重質(zhì)烴在氣化爐中燃燒放熱，使物系升溫，同時氣化的油發(fā)生裂化與重整。之后，燃燒物再發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，最終獲得以h2和co為主的合成氨原料氣。,氧化反應(yīng)： 4cmhn+(4m+n)o2 = 4mco2+2nh2o+q,轉(zhuǎn)化反應(yīng)：,2cmhn+2mh2o = 2mco+(n+2m)h2 -q 2cmhn+4mh2o = 2mco2+(n+4m)h2 q 2cmhn+2mco = 4mco+nh2 -q,副反應(yīng):,2co =,co2 + c,ch4 =,2h2 + c,析碳反應(yīng),co+h2 = h2o+c,缺點: 需用純氧作原料，增加較多的投資，另外，去除碳黑也需增加投資。,五、原料氣的凈化,由原料制成的原料氣中含有能導致催化劑中毒的組分，主要是含硫化合物和碳的氧化物。它們需經(jīng)歷脫硫和脫碳的凈化過程。,各種硫化物中， h2s和有機硫是最有害的雜質(zhì)。硫的脫除根據(jù)原料的種類及其含硫量的多少，安排在適當?shù)牡胤竭M行。天然氣含硫極少，而且是氣體，一般安排在轉(zhuǎn)化前，成為氨生產(chǎn)的第一道工序。以煤為原料時，由于煤的脫硫比較困難，目前都在氣化后進行。如果含硫量較高，通常是先脫硫后變換；如果含硫量較少，則放在變換后脫硫。變換后根據(jù)凈化方法可以單獨進行，也可以與脫除co2同時進行。,1、 脫硫,工業(yè)上脫硫的方法很多，按照脫硫劑的狀態(tài)可分為干法和濕法兩種。,改良ada法脫硫：它是一種化學吸收法。吸收液的主要成分是蒽醌二磺酸（ada）鈉鹽，還含有起催化作用的偏釩酸鈉、堿、三氧化二鐵以及起穩(wěn)定作用的酒石酸鈉和edta等。,在吸收塔中，半水煤氣中的h2s與吸收液中的堿發(fā)生吸收反應(yīng)：,naoh+h2s = nahs+h2o,再生反應(yīng)：,2nahs+4navo3+h2o = na2v4o9+4naoh+2s,2(naso3)2c14h6o2+na2v4o9+2naoh+h2o=4navo3+2(naso3)2c14h6(oh)2,2(naso3)2c14h6(oh)2+o2=2(naso3)2c14h6o2+2h2o,脫硫全過程的計量方程式:,2h2s+o2=2h2o+2s,在實際運行過程中因半水煤氣中含有少量co2，發(fā)生了下列反應(yīng)：,2naoh+co2=na2co3+h2o,所以在脫硫過程中尚需補充堿液。,co+h2o co2+h2,2、 變換,這是一個可逆放熱反應(yīng)l。一氧化碳是這一反應(yīng)的著眼物料，不加說明的轉(zhuǎn)化率就是一氧化碳轉(zhuǎn)化率。,1、化學反應(yīng)與平衡轉(zhuǎn)化率,粗原料氣中的co會使催化劑中毒，必須清除。變換的目的就是把一氧化碳變換成氫和易于除凈的co2，變換過程既是原料氣的凈化，又是原料氣制作的繼續(xù)。變換后的氣體稱為“變換氣”。,催化劑,h= - 41 kj/mol,溫度、反應(yīng)物的組成、催化劑的性能都是影響平衡轉(zhuǎn)化率的因素。,銅催化劑的活性組分為銅，活性溫度范圍為180250 ，反應(yīng)氣體中所含的硫和氯容易使催化劑中毒，因此要求反應(yīng)氣體的含毒量必須很低。,工藝條件的優(yōu)化,催化劑:目前廣泛應(yīng)用的變換催化劑有銅催化劑和鐵鉻催化劑。,鐵鉻催化劑的活性組分是氧化鐵，以氧化鉻為助催劑，活性溫度范圍為350450 ，并具有良好的耐硫性能。,生產(chǎn)實踐中，根據(jù)催化劑活性溫度的高低，稱銅催化劑為低變催化劑，稱鐵鉻催化劑為中變催化劑。,表13-9 中變和低變催化劑及操作條件,中變催化劑的反應(yīng)溫度高，反應(yīng)速率大，有較強的耐硫性，價廉而壽命較長。低變催化劑則相反。為了取長補短，生產(chǎn)上采取中變與低變相串聯(lián)的流程。這樣中變可以在較高的溫度下承擔絕大部分任務(wù)，然后通過低變以獲得較高的轉(zhuǎn)化率。,原料氣的組成：,在變換反應(yīng)過程中，co的轉(zhuǎn)化率即使在催化劑最低的活性溫度條件下也不夠高。生產(chǎn)上采取提高轉(zhuǎn)化率的方法是使水蒸氣過量。,反應(yīng)溫度：,對于可逆放熱反應(yīng)，最大反應(yīng)速率時的反應(yīng)溫度是隨轉(zhuǎn)化率的提高而降低的。所以反應(yīng)的前階段應(yīng)使用中溫變換催化劑，反應(yīng)過程稱作中溫變換；反應(yīng)的后階段應(yīng)使用低溫變換催化劑，反應(yīng)過程稱作低溫變換。,反應(yīng)溫度的控制，采用水蒸氣分階段冷激的辦法。既可使反應(yīng)溫度接近最優(yōu)反應(yīng)溫度，又可只在后期提高n(h2o)和n(co)的比例，既獲得更高的轉(zhuǎn)化率，又不致使反應(yīng)器的容積過大。,co變換是體積不變的反應(yīng)，壓強與平衡轉(zhuǎn)化率無關(guān)。但加壓可以增加催化反應(yīng)器的生產(chǎn)能力，更重要的是加壓可降低能耗。這是因為水蒸氣來自鍋爐，不需壓縮功，所以壓強越大，能耗越少。,反應(yīng)壓力：,空間速度：,變換過程采用一次通過流程，空間速度不宜太大，一般為400600h-1。,變換是氣固催化可逆放熱反應(yīng)。反應(yīng)熱不大，可以采用絕熱反應(yīng)器。由于可逆放熱反應(yīng)的最優(yōu)反應(yīng)溫度是先高溫后低溫，所以如果混合氣體中co的濃度超過15%時，為了使反應(yīng)溫度接近于最優(yōu)溫度，中變反應(yīng)分成二段或三段進行，并在段間用蒸汽或軟水冷激。低變時，co很低，放熱量很少，可以一次完成。,變換工藝流程,圖13-11 中變、低變串聯(lián)流程 1-中變反應(yīng)器；2-廢熱鍋爐；3，5-換熱器；4-低變反應(yīng)器,3、脫碳,脫碳是除去氣體中的co2。由于氣體中co2的濃度較高，數(shù)量多， co2的脫除一般使用溶液吸收法。為了重復使用吸收液，所采用的生產(chǎn)流程是吸收解吸，吸收液循環(huán)流程。,在低溫的條件下，甲醇是的co2很好的溶劑。在3mpa， -30-70 的溫度下，氣體中的co2可以從33%下降到10ppm，顯然甲醇脫碳是十分徹底的。此法可作為低溫凈化法的配套部分。,1）低溫甲醇洗滌物理吸收,當吸收液中添加氨基乙酸，吸收壓強為23mpa，溫度為85 100 氣體中的co2可以從2028%降低到0.20.4%。 解吸時壓強為1030kpa，溫度為105110 。 用熱堿脫除co2時，同時也脫除了微量的h2s。,2）改良熱鉀堿法化學吸收,此法以k2co3水溶液為吸收液，并添加少量活化劑如乙二醇胺或氨基乙酸，緩蝕劑如v2o5等。吸收解吸反應(yīng)如下：,k2co3+co2+h2o 2khco3,減壓解吸,加壓吸收,甲烷化反應(yīng)是在以鎳為主的催化劑的作用下，在280380 ，以及原有的壓強（0.63mpa）下進行的。,4、氣體的精制,經(jīng)凈化的氣體還含有一氧化碳和二氧化碳。對于這些殘余氣體，還要進一步清除，目前常用的方法是把它們轉(zhuǎn)化成對氨合成催化劑無毒害的ch4，這就是甲烷化反應(yīng)。,co+3h2= ch4 +h2o + 206 kj/mol co2+4h2= ch4 +2h2o + 165 kj/mol,反應(yīng)后氣體含co、 co2總量在10ppm以下，比銅洗法低得多（ 100ppm ）。它們對氨合成催化劑仍有毒害。,甲烷化反應(yīng),銅洗法即醋酸銅氨液洗滌法,殘余co的去除也可以低溫液化法除去。此法將甲醇去除co2后 的氣體進一步降溫，使co以及其它雜質(zhì)氣體如ch4 、ar、o2等液化而分離。也可用液氮洗滌，達到同樣的目的。 低溫凈化法得到的氣體非常純凈。例如含co僅5ppm，o210ppm， ch4 1ppm， ar 60ppm。完全不含水、硫化物、氧化物等。,13-7氨生產(chǎn)全流程,氨生產(chǎn)全流程包括原料氣生產(chǎn)、凈化、合成和分離幾個部分，這幾個部分都有不同的生產(chǎn)流程。把它們組合成總流程時，還要注意合理匹配。 以煤作原料為例，經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了一種應(yīng)用較廣的流程： 這是我國眾多的小化肥廠所采用的流程，這個流程的優(yōu)點是因陋就簡缺點是冷熱過程交替，溫度變化幅度很大，能耗過大。,以天然氣為原料時，我國近年來引進的大型氨廠多半用這樣的流 程： 這一流程的優(yōu)點是，冷熱交替較少，而且變化幅度不大。有明顯 的節(jié)能效果。 圖13-12為這一生產(chǎn)路線的物料流程。流程中的數(shù)據(jù)為生產(chǎn)1噸氨， 各環(huán)節(jié)的氣體量（折算到標準狀況下的體積數(shù)）和氣體的百分組 成。,近年來，以煤為原料的生產(chǎn)也出現(xiàn)了新流程。它的生產(chǎn)路線為:,圖13-13為這一生產(chǎn)路線的物料流程?？諝饨?jīng)液化分離后，氧一部分經(jīng)預熱后與煤在鍋爐中燃燒以獲得高壓蒸汽。蒸汽、煤漿和另一部分氧則在氣化爐中發(fā)生氣化反應(yīng)生產(chǎn)合成氣。合成氣經(jīng)冷卻后進行變換，變換后的氣體經(jīng)甲醇洗滌和液氮洗滌而成為純度很高的進（合成）塔氣。與圖13-12中的數(shù)據(jù)進行比較：從變換氣的組成可以看出，以天然氣為原料的，含氫較多，達60.9%；以煤為原料，含co2、co較多。顯而易見，煤造氣的質(zhì)量較差，所需的氣體量也較多（多40m3）.然而經(jīng)過氮洗以后，氣體的質(zhì)量反而較高。這可以從進合成塔的氣體進行比較。氮洗后的氣體，含惰性氣體僅150ppm，盡塔氣量為2656m3。而未經(jīng)低溫凈化的合成氣含惰氣量為1.3%。由于惰氣量較多，在合成過程中需放掉弛放氣290m3，約占氣體總量的10%。所以進塔氣量較多，為2920m3。本流程由于含惰氣量極少，它們可以完全溶于合成的液氨中，隨產(chǎn)品排出系統(tǒng)，,所以它可以不排放弛放氣。這樣，不僅提高了原料利用率，而且還可以進入合成壓縮機的氣量較少而節(jié)省能量。 由于低溫凈化法，不僅提高了氣體的質(zhì)量，而且還可以調(diào)整氮氫壁。為此，以天然氣為原料的生產(chǎn)路線，也出現(xiàn)了新流程。這個新流程與 圖13-12的差別在于它使一段轉(zhuǎn)化的溫度降低到730 ，這樣雖然轉(zhuǎn)化率低了，但可以在二段轉(zhuǎn)化時，多用一些空氣。提高二段轉(zhuǎn)化的反應(yīng)溫度，仍舊可以獲得較高的轉(zhuǎn)化率。由于多用了空氣，過量的氮可以在低溫凈化時使部分氮液化除去。據(jù)報導這種新流程與原流程比較，可以節(jié)能約10%。,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,現(xiàn)代化學工業(yè)的發(fā)展趨向，有兩個重要的特點：一是大型化；一是過程綜合化。大型化不中是產(chǎn)量大規(guī)?；?，主要是設(shè)備大型化，大型化工生產(chǎn)的一個設(shè)備的生產(chǎn)能力實驗室的比較，可以大幾萬倍。這就給生產(chǎn)帶來許多問題。這是其他工業(yè)生產(chǎn)很少有的。 綜合化，一方面是多種化工過程（傳動過程、傳熱過程、傳質(zhì)過程、化學反應(yīng)過程）有機地組合；另一方面是為了提高原料和熱量的綜合利用。這種綜合利用常使生產(chǎn)過程中出現(xiàn)大量物料回流和熱量回流，以及不同產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)。上述兩種綜合化出是其他工業(yè)生產(chǎn)很少有的。 評論化工生產(chǎn)的標準和其它工業(yè)一樣，概括地講就是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、安全生產(chǎn)。聯(lián)系化工實際，也可以概括成：物料和能量的綜合利用率，減少生產(chǎn)費用和有利于環(huán)境保護等。上述幾個方面也可以從經(jīng)濟性和安全性兩個方面來分類：,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,以一個用天然氣為原料的合成氨廠為例，生產(chǎn)的各項費用中原料占40%，補充材料為催化劑等5%，電和水費5%，人工和管理費20%，折舊27%，稅收3%。當然這只是一個參考數(shù)字。如果該用其它原料，原料費最高可達6070%。補充材料費主要決定于工藝條件和操作水平。人工和管理費用主要取決于生產(chǎn)規(guī)模等。歸納起來，影響合成氨經(jīng)濟性的主要因素是原料、工藝條件、綜合利用、生產(chǎn)規(guī)模等。原料和工藝條件已作過討論，本節(jié)就生產(chǎn)規(guī)模和綜合利用作一些介紹。這兩個問題恰好又是現(xiàn)代化學工業(yè)的主要特點。 13-8.1 生產(chǎn)規(guī)模大型化 合成氨的生產(chǎn)發(fā)展在國民經(jīng)濟中是特別迅速的，它的增長率約為國民經(jīng)濟增長率的1倍。其中大型廠（600 td-1以上）的發(fā)展，尤為突出。例如1967年大型廠生產(chǎn)的氨占8%，1972年達30%，七十年代后期則超過50%。目前大型廠的生產(chǎn)規(guī)模大約是15001700 td-1 。對于合成氨工廠來講，大型廠的優(yōu)點除了大量節(jié)省人力外，,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,主要在于它可以綜合利用能量，采用離心壓縮機，減少了投資和 生產(chǎn)費用，具體地說： （1）它有一整套熱回收系統(tǒng)（詳見下小節(jié)），所以能量消耗少，這就是大幅度降低成本的主要原因。 （2）它采用高速（每分鐘1萬轉(zhuǎn)以上）離心壓縮機。與往復壓縮機比較沒有易損零件（氣閥、填料、活塞環(huán)等），連續(xù)運轉(zhuǎn)安全可靠，生產(chǎn)能力大，單機運行（不用多機并聯(lián)，也不用設(shè)備機），占地面積小，因此投資和維修費用較低。這是降低成本的另一重要原因。 （3）由于采用離心壓縮機，避免了潤滑油污染氣體，可以使氨的合成設(shè)備減少，流程更加合理。 表13-10和圖13-14說明了國外大型化合成氨廠在投資和生產(chǎn)費用方面的經(jīng)濟成果。,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,表13-10 不同生產(chǎn)規(guī)模的投資,表13-10指出，生產(chǎn)規(guī)模增大，投資也增大，但比投資卻下降。圖13-14說明，生產(chǎn)成本不僅與原料的種類和價格有關(guān)，還與設(shè)恩干規(guī)模有關(guān)。 圖13-14還說明，生產(chǎn)規(guī)模超過1000 td-1 以后，生產(chǎn)成本的降低越來越少。與此相反，對于交通運輸，市政建設(shè)等可能提出更高的要求。因此，工廠規(guī)模和其他技術(shù)經(jīng)濟指標一樣，在一定條件下,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,是有一個限度的。 13-8.2 降低能耗和能量綜合利用 合成氨工廠是大量消耗能量的工業(yè)，因此降低能耗一直是技術(shù)改造的一個最重要方面。經(jīng)過幾十年的努力，到六十年代中期，每生產(chǎn)1t氨的能耗以降低到3536，僅及老式的以煤為原料的能耗（88）的40%，七十年代由于采用種種新技術(shù)，能耗進一步降至3031，80年代已達到2526以下。 降低能耗的措施，大致有下列幾方面: (1)利用反應(yīng)熱和反應(yīng)產(chǎn)物的冷卻來副產(chǎn)高溫高壓蒸汽，蒸汽可以用來驅(qū)動壓縮機、風機和工藝用汽。 （2）采用徑向合成塔。在相同壓強（）、相同數(shù)量催化劑（）的合成塔中，軸向塔的阻力為3.4，而徑向塔僅0.062 （3）采用新的工藝流程（見上節(jié)） （4）從弛放氣中回收氫。,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,下面介紹第一、第四兩方面的節(jié)能措施。 圖13-15為一種典型的年產(chǎn)30萬噸氨的工廠的能量衡算原則流程。在這個流程中，它把天然氣轉(zhuǎn)化、中溫變換、低溫變換、氨的合成等四個工段組成一個回收系統(tǒng)，可以回收10mpa的過熱蒸汽165th-1另外，再設(shè)一個 輔助鍋爐（使用燃料），產(chǎn)量為65t h-1，二項合計230t h-1，即可滿足需要。圖13-15指出，進合成氣壓縮機的過熱蒸汽，其壓強為10mpa，離開壓縮機時還有余壓3.8mpa 。這種中壓過熱蒸汽可分配給各種壓縮機和天然氣轉(zhuǎn)化用，例如天然氣壓縮機為12.5t h-1，工藝空氣壓縮機為35t h-1等，剩余的蒸汽還可供其它工廠如生產(chǎn)尿素使用。按圖13-15的數(shù)據(jù)，回收能量165t h-1占總能量230t h-1的72%。 這個流程的一個重要特點就是熱量的分級利用。工廠中的熱量，如果溫度在8090 以下，除了少量的用于生活外，一般是不能利用的。120130 的能量，可以用來副產(chǎn)低壓蒸汽，用于加熱和,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,工藝。300 以上的蒸汽可以作為動力和發(fā)電。十分明顯，溫位較高的能量比溫位較低的有更大的價值。圖13-15的流程，蒸汽的產(chǎn)生和利用都是根據(jù)物盡其用的原則分級進行的。先用低溫熱源加熱水再用高溫熱源產(chǎn)生高溫高壓過熱蒸汽，蒸汽的使用也是先用于壓力很高的合成氣壓縮機，使用以后，壓強降低，再用于壓強較低的壓縮機、泵、引風機以及工藝用汽等。 從合成氣壓縮機出來的蒸汽取出一部分回一段轉(zhuǎn)化爐、二段轉(zhuǎn)化爐、廢熱鍋爐重新提高其溫位，使之成為高溫、高壓過熱蒸汽。這也是充分利用高溫位熱量的一種有效措施。從弛放氣中回收氫具有很大的重要性，弛放氣中含有氫、氮、惰氣和氨。過去采用放空或燒掉的方法，近年來從弛放氣中回收氫有三種途徑。 （1）低溫液化，然后通過蒸餾進行分離。這種方法不僅可以回收氫，而且還可以回收稀有氣體如氦、氬、氖、氪、氙等。,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,（2）利用分子篩在高壓下進行吸附，在減壓下進行解吸的方法分離出氫。 （3）利用膜分離方法。此法利用氫透過膜的速率高于其它分子，通過多極膜進行分離而獲得純度較高的氫。 以上三種方法以第三種方法能耗最低。因為氣體在透明膜時，只需克服阻力而未發(fā)生相的變化。以上三種方法，我國都已掌握了有關(guān)技術(shù)并應(yīng)用于生產(chǎn)。 13-8.3 物料的綜合利用 物料的綜合利用有二方面，一是利用副產(chǎn)物如二氧化碳生產(chǎn)其它產(chǎn)品。例如尿素、碳酸氫銨、甲醇、乙酸、草酸等。也可以利用中間產(chǎn)品如一氧化碳生產(chǎn)甲醇、乙醇、乙酸等。,13-8技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合利用,另一方面是氨的深加工，例如用氨生產(chǎn)甲胺、乙胺、己內(nèi)酰胺、尼龍鹽、烏洛托平、丙烯腈、三聚氰胺等。,復習思考題,2、在確定合成氨工藝條件前,為什么要對合成氨熱力學和動力學進行研究?,3、工業(yè)生產(chǎn)上采取何種措施解決了合成氨平衡與速率的矛盾？,4、影響平衡氨含量的因素有哪些？是如何影響的？,5、工業(yè)生產(chǎn)上氫氮比?？刂圃?.72.9之間，其理論依據(jù)何在？,1、合成氨反應(yīng)的特點是什么？,13-5原料氣的生產(chǎn),13-5.3 以重質(zhì)烴為原料的生產(chǎn) 重質(zhì)烴就是煉油廠蒸餾時，沸點高于350 的重油。由于國民經(jīng)濟大量需要石油產(chǎn)品的汽油、煤油、柴油部分，因此，有必要開發(fā)油的利用，才可以防止產(chǎn)銷失去平衡。用重油生產(chǎn)合成氨，雖然投資和成本比用輕質(zhì)烴大一些，但可為重油開辟一個重要的出路。圖13-10為重油部分氧化法的一種流程圖。如圖所示，重油加壓至45mpa。再預熱至150200 進入氣化爐。純度為9598%的氧氣經(jīng)壓縮到45mpa，與相同壓強的蒸汽混合0.40.5kg(蒸汽)/kg(油)。預熱至400450 ，也進入氣化爐。在氣化爐內(nèi)，油、蒸汽、氧經(jīng)噴嘴充分混合，發(fā)生下列反應(yīng)： 4cmhn+(4m+n)o2=4mco2+2nh2o+q (13-22),13-5原料氣的生產(chǎn),圖13-10 重油部分氧化法制合成氣 1-油泵；2-預熱器；3-氣化爐；4-氧壓縮機；5-加熱爐； 6-廢熱鍋爐；7-文氏管；8-分離器；9-洗滌塔,13-5原料氣的生產(chǎn),2cmhn+ 2mh2o=2mco+(n+2m)h2-q (13-23) 2cmhn + 4mh2o