合成氨原料氣凈化PPT課件

1、1 合成氨原料氣的凈化合成氨原料氣的凈化 氨合成反應(yīng)需要高純度的H2和N2。無論以固體（煤或焦炭）還是用烴類（天然氣、石腦油等）為原料獲得的原料氣中，都含有一氧化碳、二氧化碳、硫化物等不利于合成反應(yīng)的成分，需要在進入合成塔之前除去。243 13 3原料氣的脫硫一氧化碳變換 二氧化碳的脫除 原料氣精制第1頁/共29頁2第一節(jié) 原料氣脫硫第2頁/共29頁3一、硫的來源及脫硫目的硫無機硫有機硫硫鐵礦硫硫酸鹽硫脂肪硫芳香硫硫化氫CS2、 COS硫醇、硫醚、噻吩存在形式無機硫90按分子結(jié)構(gòu)有機硫10硫化物含量因原料及加工方法不同而不同第3頁/共29頁4需要脫除目的：延長催化劑使用壽命，減少設(shè)備腐蝕。還可

2、副產(chǎn)硫磺 影響催化劑活性導(dǎo)致其中毒 轉(zhuǎn)化催化劑 變換催化劑 氨合成催化劑 甲醇合成催化劑腐蝕設(shè)備和管道 硫化物的危害第4頁/共29頁5 硫化氫溶解在特定溶劑中-物理法硫化氫溶解在脫硫溶劑中再反應(yīng)化學(xué)法濕法脫硫 被吸附在固體吸附劑上再脫附-物理法與固體物質(zhì)進行反應(yīng)化學(xué)法干法脫硫原料、流程及對原料氣要求不同選用不同脫硫方法 既有物理溶解又有化學(xué)反應(yīng)-物理、化學(xué)法二、H2S的脫除方法第5頁/共29頁6適用于含S量較大、凈化度要求低的場合適用于含S量較少、凈化度高的情況 氧化鋅法、鈷鉬加氫法、氫氧化鐵法、活性碳法等 化學(xué)吸收法、物理吸收法和化學(xué)物理綜合吸收法等第6頁/共29頁7優(yōu)點：吸收速率快、硫容高

3、、溶液易再生、硫磺可回收缺點：凈化度低濕法干法優(yōu)點：脫硫效率高、操作簡單、設(shè)備少、流程短、維修方便缺點：硫容低、再生困難，阻力大 脫硫方法的選擇原則第7頁/共29頁8常用方法鈷鉬加氫-氧化鋅氧化鐵活性炭分子篩1、干法脫硫第8頁/共29頁9（1）鈷(Co)鉬(Mo)加氫-氧化鋅脫硫n鈷(Co)鉬(Mo)加氫n原理：在300-400 溫度下，采用鈷鉬加氫脫硫催化劑，使有機硫與氫反應(yīng)生產(chǎn)容易脫除的硫化氫和烴。再用氧化鋅吸收硫化氫，即可達到較好的脫硫效果。n反應(yīng)：RSH+H2=RH+H2S RSR2H2=RH+RH+ H2S COS+H2=CO+H2S CS2+4H2=CH4+2H2S鈷鉬加氫法還可將

4、烯烴加氫轉(zhuǎn)變成飽和烷烴，從而減少蒸汽轉(zhuǎn)化工序析碳的可能。第9頁/共29頁10催化劑：以氧化鋁(Al2O3)為載體，由氧化鈷(CoO)和氧化鉬(MoO3)組成。Mo含量為513，Co含量為16。經(jīng)硫化后的活性組分主要為MoS2，Co9S8防止MoS2微晶聚集長大。工藝條件：操作條件，溫度一般在300400，壓力0.77.0MPa，入口氣空間速度為5002000h-1，液態(tài)烴空速0.5-6h-1，加氫量一般按照保持反應(yīng)后氣體中有510%氫為準(zhǔn)。第10頁/共29頁11脫除有機硫常用的型號有T 302、T 304、T 305等。氧化鋅脫硫基本原理： H2S+ZnO=ZnS+H2O C2H5SH+ZnO

5、=ZnS+C2H4+H2O H2+ C2H5SH+ZnO= ZnS+C2H6+H2O脫硫劑的組成 ZnO（80-90） Al2O3 第11頁/共29頁12 影響因素0 10000 20000溫度硫容：單位體積脫硫劑所能吸收的硫，kg/m3空速汽氣比影響硫容的因素：第12頁/共29頁13氧 化 鋅 脫 硫 示 意 圖第13頁/共29頁14氧化鋅脫硫工藝流程圖工藝指標(biāo)溫度：200-400 常溫使用,脫硫劑加入氧化銅助劑脫硫效果：0.5-0.05ppm原料氣第14頁/共29頁15活性炭：由許多毛細(xì)孔集聚而成。常用于活性炭脫硫毛細(xì)孔大孔，半徑20000nm過渡孔，半徑150 20 000nm 微孔，半

6、徑150nm,比表面積500-1000m2/g活 性 炭（2）活性炭法第15頁/共29頁16活性炭主要用于脫除有機硫及少量的硫化氫。因反應(yīng)機理不同可分為吸附、氧化和催化三種方法。吸附法：活性炭具有很大的比表面積，吸附能力較強，具有較強的選擇性，主要表現(xiàn)在難吸附揮發(fā)性大的物質(zhì)，對噻吩最有效。氧化法：硫化氫和氧硫化碳被氣體中存在的氧氣氧化。 H2S(g)O2=S(s)+H2O 2COS+O2=CO2+2S催化法：在活性炭上浸漬鐵、銅等鹽類，使有機硫催化為硫化氫，然后再被吸附脫除。活性炭使用條件活性炭吸附屬于物理吸附，溫度高，吸附能力下降。一般常溫、常壓下使用。原料氣中碳?xì)浠衔锛岸趸己扛卟贿m

7、宜用活性炭吸附第16頁/共29頁17活性炭的再生再生：300-400的過熱蒸汽或惰性氣體蒸汽再生脫硫流程圖第17頁/共29頁18 濕法脫硫的脫硫劑為溶液，用脫硫溶液吸收原料氣中的H2S，溶液在加熱減壓條件下得到再生，放出的H2S可以生產(chǎn)硫磺(克勞斯法)，溶液再生后被循環(huán)利用。2、濕法脫硫硫化氫溶解在特定溶劑中-物理法硫化氫溶解在溶劑中再反應(yīng)化學(xué)法脫硫劑對硫化物的吸收既有物理溶解又有化學(xué)反應(yīng)物理化學(xué)法氨水液相催化法低溫甲醇法環(huán)丁砜烷基醇胺法化學(xué)吸收法中和法濕式氧化法第18頁/共29頁19（1）濕式氧化法脫硫優(yōu)點1、液體脫硫劑，易于輸送。2、脫硫和再生在兩個不同的設(shè)備3、副產(chǎn)硫磺4、循環(huán)流程，連續(xù)

8、操作5、對進口硫要求不太嚴(yán)格濕式氧化法脫硫脫硫液中的吸收劑將原料氣中硫化氫吸收吸收到溶液中的硫化氫的氧化及吸收劑的再生1、凈化度低2、設(shè)備腐蝕3、運轉(zhuǎn)設(shè)備多， 電耗高缺點第19頁/共29頁20吸收的基本原理與吸收劑的選擇 硫化氫是酸性氣體，其水溶液呈酸性，可被堿性溶液吸收：相平衡解離n 堿性吸收劑只能將原料氣中的硫化氫吸收到溶液中，不能使硫化氫氧化為單質(zhì)硫。需借助其他物質(zhì)來實現(xiàn)。n 在溶液中添加催化劑作為載氧體，氧化態(tài)的催化劑將硫化氫氧化成為單質(zhì)硫，其自身呈還原態(tài)。還原態(tài)催化劑在再生時被空氣中的氧氧化后恢復(fù)氧化能力，循環(huán)使用。第20頁/共29頁21載氧體（氧化態(tài)）HS-S+載氧體（還原態(tài)）載氧

9、體（還原態(tài)）O2H2O載氧體（氧化態(tài)）總反應(yīng)：HS-+O2= S+H2O氧化與再生過程氧化與再生的基本原理 因此，選擇適宜的載氧催化劑是濕式氧化法的鍵。載氧催化劑必須既能氧化硫化氫又能被空氣中的氧所氧化。 從氧化還原反應(yīng)的必要條件來衡量，此催化劑的標(biāo)準(zhǔn)電極電位的數(shù)值范圍必須大于硫化氫的電極電位、小于氧的電極電位。 即：0.14lvE01.23v。(0.2-0.75v) 第21頁/共29頁22改良的蒽醌二磺酸鈉(Anthraguione Disulphonis Acid, ADA)法為化學(xué)吸收法，在濕法脫硫中應(yīng)用最為普遍。該法是在ADA法溶液中加入適量的偏釩酸鈉作載氧劑，使氧化析硫速率大大加快，

10、故稱改良ADA法。 （2）典型方法-改良ADA法蒽醌二磺酸鈉(ADA) 結(jié)構(gòu)式：第22頁/共29頁23 改良ADA法脫硫包括吸收脫硫和氧化再生兩個過程： ADA法脫硫基本原理3322NaHCONaHSCONaSH SNaOHOVNaO HNaVONaHS244294223(H)ADA NaVOO HNaOH ADAOVNa242232942 吸收脫硫塔中： O HADAOADA(H)22222 氧化再生塔中： 吸收脫硫的總反應(yīng)式：)(2HADASADASH 第23頁/共29頁24 溶液PH值 PH值升高，Na2CO3濃度升高，對吸收硫化氫有利；但Na2CO3濃度增加，對轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫不利。當(dāng)PH

11、達到8.8時，H2S吸收基本完成；當(dāng)PH值再高時，降低碳酸鈉的溶解度，影響硫的回收。通常選擇8.59.5。8.3 8.5 8.74030201006 7 8 9 10 11 122.01.51.00.50 ADA法脫硫工藝條件第24頁/共29頁25 釩酸鹽含量 應(yīng)使ADA與偏釩酸鹽的當(dāng)量比為2左右。 ADA用量 ADA作用是將V4氧化為V5，為了加快V4的氧化速率，一般使用510g/L。 酒石酸鈉鉀用量 與釩濃度成正比，為偏釩酸鈉濃度的0.5倍。 溫度 通?？刂莆諟囟葹?040。 壓力 加壓或常壓，取決于流程其它工序的壓力要求。 再生空氣用量和再生時間 滿足ADA需要且使硫呈泡沫狀懸浮以便回收，再生時間一般為2530min。第25頁/共29頁26改良ADA法脫硫工藝流程第26頁/共29頁27MSQ法：以硫酸錳-水楊酸-對苯二酚和偏釩酸鈉為混合催化