合成氨、尿素的生產(chǎn)工藝

1、精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載合成氨、尿素的生產(chǎn)工藝合成氨指氮和氫在高溫高 壓和催化劑存在下直接合成的氨。別名 氨氣，分子式為NH3,英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中 回收外，絕大部分是合成的氨。目錄基本簡(jiǎn)介構(gòu)成發(fā)現(xiàn)工藝流程催化 機(jī)理研究現(xiàn)狀基本簡(jiǎn)介生產(chǎn)合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì) 油和煤等。天然氣制氨。天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過(guò)二次轉(zhuǎn)化，再分別 經(jīng)過(guò)一氧化合成氨碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮?dú)浠旌蠚?，?中尚含有一氧化碳和二氧化碳約 %, 經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比 為3的純凈氣，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮而進(jìn)入氨

2、 合成回路，制得產(chǎn)品氨。以石腦油為原 料的合成氨生產(chǎn)流程與此流程相似。 重質(zhì)油制氨。重質(zhì)油包括各種深度加 工所得的渣油，可用部分氧化法制得合精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載成氨原料氣，生產(chǎn)過(guò)程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn) 化法簡(jiǎn)單，但需要有空氣分離裝置。空 氣分離裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化， 氮作為氨合成原料外，液態(tài)氮還用作脫 除一氧化碳、甲烷及僦的洗滌劑。 煤制氨。隨著石油化工和天然氣化工的發(fā)展，以煤為原料制取氨的方式在世界 上已很少采用。用途氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，氨作為工業(yè)原料和 氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)

3、量的 12% c 硝酸、各種含氮的無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)中間體、 磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁睛橡 膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作 制冷劑。貯運(yùn)商品氨中有一部分是以液態(tài)制造廠運(yùn)往外地。止匕外，為保證制 造廠內(nèi)合成氨和氨加工車間之間的供需 平衡，防止因短期事故而停產(chǎn)，需設(shè)置 液氨庫(kù)。液氨庫(kù)根據(jù)容量大小不同，有 不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類型。液 氨的運(yùn)輸方式有海運(yùn)、駁船運(yùn)、管道運(yùn)、槽車運(yùn)、卡車運(yùn)。構(gòu)成發(fā)現(xiàn)德國(guó)化學(xué)家哈伯（，1868-1934認(rèn)1902年精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載=開(kāi)始研究氮?dú)夂蜌錃夂铣?/p>

4、氨合成 利，即 循環(huán)法”，在此基礎(chǔ)上，他繼續(xù) 研究，于1909年改進(jìn)了合成，氨的含量 達(dá)到6%以上。這是目前工業(yè)普遍采用的直接合成氨。于1908年申請(qǐng)專直接合成法。反應(yīng)過(guò)程中為解決氫氣和 氮?dú)夂铣赊D(zhuǎn)化率低的問(wèn)題，將氨產(chǎn)品從 合成反應(yīng)后的氣體中分離出來(lái)，未反應(yīng) 氣和新鮮氫氮?dú)饣旌现匦聟⑴c合成反 應(yīng)。合成氨反應(yīng)式如下：N2+3H2= 2NH3（該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，等號(hào)上反應(yīng) 條件為：高溫高壓”，下為：催化劑”） 合成氨的主要原料可分為固體原料、液 體原料和氣體原料。經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展， 合成氨技術(shù)趨于成熟，形成了一大批各 有特色的工藝流程，但都是三個(gè)基本部 分組成，即原料氣制備過(guò)程、凈化過(guò)程 以及氨合

5、成過(guò)程。氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重 要地位。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng) 業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸鏤、 磷酸鏤、氯化鏤以及各種含氮復(fù)合肥，精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1 化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原億噸以上，其中約有；0%的氨用來(lái)生產(chǎn)料。 工藝流程（1）原料氣制備將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采 用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用 非催化部分氧化的方法獲得合成氣；

6、對(duì) 氣態(tài)燒類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸 汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。（2）凈化對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮 氣以外的雜質(zhì)，主合成氨廠內(nèi)部結(jié)構(gòu) 要包括變換過(guò)程、脫硫脫碳過(guò) 程以及氣體精制過(guò)程。一氧化碳變換過(guò)程在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO,其體積分 數(shù)一般為12%40%。合成氨需要的兩種 組分是H2和N2,因此需要除去合成氣 中的 CO。變換反應(yīng)如下：CO+H28 H2+CO2= -/mol0298H 于CO變換過(guò)程是強(qiáng)放熱過(guò)程，必須分精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載 4 精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載段進(jìn)行以利于回收

7、反應(yīng)熱，并控制變換 段出口殘余CO含量。第一步是高溫變 換,使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2;第 二步是低溫變換，將CO含量降至左 右。因此，CO變換反應(yīng)既是原料氣制造 的繼續(xù)，又是凈化的過(guò)程，為后續(xù)脫碳 過(guò)程創(chuàng)造條件。脫硫脫碳過(guò)程各種原料制取的粗原料氣，都含有一些 硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn) 過(guò)程催化劑的中毒，必須在氨合成工序 前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn) 化法，第一道工序是脫硫，用以保護(hù)轉(zhuǎn) 化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧 化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫 的催化劑而確定脫硫的位置。工業(yè)脫硫 方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué) 吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法 (Recti

8、sol)、聚乙二醇二甲醛法 (Selexol) 等。粗原料氣經(jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4 等組分，其中以CO2含量最多。CO2既 是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、 精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載 5 精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載碳酸氫鏤等氮肥的重要原料。因此變換 氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要 求。一般采用溶液吸收法脫除CO2。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為 兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲 醇洗法（Rectisol）,聚乙二醇二甲醴法 （Selexol）,碳酸丙烯酯法。一類是化學(xué)吸 i攵

9、法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法， 活化 MDEA 法，MEA 法等。 氣 體精制過(guò)程經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的 CO和CO2。為 合成氨生產(chǎn)線主控 室了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于 10cm3/m3（體積分?jǐn)?shù)）。因此，原料氣在 進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最 終凈化，即精制過(guò)程。目前在工業(yè)生產(chǎn)中，最終凈化方法分為深冷分離 法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮 洗法，是在深度冷凍(HIACO+3H野 CH4+H2O= -/mol029；精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文

10、檔，歡迎閱讀下載CO2+4H* CH4+2H2O= -/mol0298H (3)氨合成將純凈的氫、氮混合氣壓縮到 高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的 合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合 成氨生產(chǎn)過(guò)程的核心部分。氨合成反應(yīng) 在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn) 行，于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般 只有10%20%,故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋?環(huán)的流程。氨合成反應(yīng)式如下： N2+3H2-2NH3(g)= -/mol 催化機(jī)理 熱力學(xué)計(jì)算表明，低溫、高壓對(duì)合成氨 反應(yīng)是有利的，但無(wú)催化劑時(shí)，反應(yīng)的 活化能很高，反應(yīng)幾乎不發(fā)生。當(dāng)采用 鐵催化劑時(shí)，于改變了反應(yīng)歷程，降低 了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)以顯著的速率 進(jìn)行

11、。目前認(rèn)為，合成氨反應(yīng)的一種可 能機(jī)理，首先是氮分子在鐵催化劑表面 上進(jìn)行化學(xué)吸附，使氮原子間的化學(xué)鍵 減弱。接著是化學(xué)吸附的氫原子不斷地 跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面 上逐步生成 一NH、NH2和NH3,最 后氨分子在表面上脫吸而生成氣態(tài)的精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載 7 =精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載=氨。上述反應(yīng)途徑可簡(jiǎn)單地表示為:xFe+N2-FexNFexN+H吸fFexNHFexNH+H吸fFexNH2FexNH2+H吸FexNH3xFe+NH3在無(wú)催化齊U時(shí)，氨的合成反應(yīng)的活化能很高，大約 335kJ/mo

12、lo加入鐵催化劑后，反應(yīng)以生 成氮化物和氮?dú)浠飪蓚€(gè)階段進(jìn)行。第 一階段的反應(yīng)活化能為126kJ/mol167kJ/mol,第二階段的反應(yīng)活化能為13kJ/moL于反應(yīng)途徑的改變，降低了反 應(yīng)的活化能，合成氨儲(chǔ)氣罐因而反應(yīng)速率加快了。催化劑的催化能力一般稱為催化活性。有人認(rèn)為： 于催化劑在反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量 不變，一旦制成一批催化劑之后，便可 以永遠(yuǎn)使用下去。實(shí)際上許多催化劑在 使用過(guò)程中，其活性從小到大，逐漸達(dá) 到正常水平，這就是催化劑的成熟期。 接著，催化劑活性在一段時(shí)間里保持穩(wěn) 定，然后再下降，一直到衰老而不能再 使用?；钚员３址€(wěn)定的時(shí)間即為催化劑精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，

13、工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載=的壽命，其長(zhǎng)短因催化劑的制備方法和 使用條件而異。催化劑在穩(wěn)定活性期間，往往因接觸少量的雜質(zhì)而使活 性明顯下降甚至被破壞，這種現(xiàn)象稱為 催化劑的中毒。一般認(rèn)為是于催化劑表 面的活性中心被雜質(zhì)占據(jù)而引起中毒。中毒分為暫時(shí)性中毒和永久性中毒兩 種。例如，對(duì)于合成氨反應(yīng)中的鐵催化 劑，02、CO、CO2和水蒸氣等都能使催 化劑中毒。但利用純凈的氫、氮混合氣 體通過(guò)中毒的催化劑時(shí)，催化劑的活性 又能恢復(fù)，因此這種中毒是暫時(shí)性中毒。 相反，含P、S、As的化合物則可使鐵催 化劑永久性中毒。催化劑中毒后，往往 完

14、全失去活性，這時(shí)即使再用純凈的氫、 氮混合氣體處理，活性也很難恢復(fù)。催 化劑中毒會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 工業(yè)上為了防止催化劑中毒，要把反應(yīng) 物原料加以凈化，以除去毒物，這樣就 要增加設(shè)備，提高成本。因此，研制具 有較強(qiáng)抗毒能力的新型催化劑，是一個(gè) 重要的課題。研究現(xiàn)狀解精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載放前中國(guó)只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠，解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展 年達(dá)到萬(wàn)噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國(guó) 家之一。中國(guó)引進(jìn)了一批年產(chǎn)30萬(wàn)噸氮 肥的大型化肥廠設(shè)備。中國(guó)自行設(shè)計(jì)和1949年全國(guó)氮肥產(chǎn)量?jī)H萬(wàn)噸

15、，而1982建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn) 30萬(wàn)噸氮肥的大型化肥廠。這些化肥 廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料， 生產(chǎn)中能量損耗低、產(chǎn)量高，技術(shù)和設(shè) 備都很先進(jìn)。化學(xué)模擬生物固氮的重要研究課題之一，是固氮酶活性中 心結(jié)構(gòu)的研究。固氮酶鐵蛋白和鋁鐵蛋 白這兩種含過(guò)渡金屬的蛋白質(zhì)組合而 成。鐵蛋白主要起著電子傳遞輸送的作 用，而含二個(gè)鋁原子和二三十個(gè)鐵和硫 原子的鋁鐵蛋白是絡(luò)合 N2或其他反應(yīng) 物分子，并進(jìn)行反 合成氨廠 應(yīng)的活性中心所在之處。關(guān)于活性中心 的結(jié)構(gòu)有多種看法，目前尚無(wú)定論。從 精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載 10=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工

16、作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載=各種底物結(jié)合物活化和還原加氫試驗(yàn)來(lái) 看，含雙鋁核的活性中心較為合理。中 國(guó)有兩個(gè)研究組于19731974年間，不 約而同地提出了含鋁鐵的三核、四核活 性中心模型，能較好地解釋固氮酶的一 系列性能，但其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)還有待根據(jù)新 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確化。國(guó)際上有關(guān)的研究成果認(rèn)為，溫和條件下的固氮作 用一般包含以下三個(gè)環(huán)節(jié)：絡(luò)合過(guò)程。它是用某些過(guò)渡金屬的有機(jī)絡(luò) 合物去絡(luò)合N2,使它的化學(xué)鍵削弱； 還原過(guò)程。它是用化學(xué)還原劑或其他 還原方法輸送電子給被絡(luò)合的 N2,來(lái)拆 開(kāi)N2中的N-N鍵；加氫過(guò)程。它是提供H+來(lái)和負(fù)價(jià)的N結(jié)合，生 成NH3?；瘜W(xué)模擬生物固氮工作的一個(gè)主要困難是，N

17、2絡(luò)合了但基本上 沒(méi)有活化，或絡(luò)合活化了，但活化得很 不夠。所以，穩(wěn)定的雙氮基絡(luò)合物一般 在溫和條件下通過(guò)化學(xué)還原劑的作用只 能析出N2,從不穩(wěn)定的雙氮絡(luò)合物還原 制出的NH3的量相當(dāng)微少。因此迫切需精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載11精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載要從理論上深入分析，以便找出突破的 途徑。固氮酶的生物化學(xué)和化學(xué)模擬工作已取得一定的進(jìn)展，這必將有 力地推動(dòng)絡(luò)合催化的研究，特別是對(duì)尋 找催化效率高的合成氨催化劑，將是一 個(gè)有力的促進(jìn)。化肥廠尿素生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介1.尿素的物理性質(zhì)：化學(xué)名稱叫碳酰二胺，分子式為CO(NH2

18、)2，分子量為含氮量為,是含氮 量最高的固體氮肥.因?yàn)槿祟惣安溉閯?dòng)物 的尿液中含有這種物質(zhì)，并且魯愛(ài)耳在 1773年蒸發(fā)人尿是發(fā)現(xiàn)了它，故稱為尿 素.尿素為無(wú)色，無(wú)味，無(wú)臭的針狀或棱狀 結(jié)晶.在20-40度溫度下，晶體的比重為克 /cm3.尿素易溶于水和氨，也溶于醇，包裝 和貯存要注意防潮.2.尿素的用途和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn).主要用作肥料，飼料和工業(yè) 原料.在工業(yè)上尿素作為高聚物的合成原 料，用來(lái)制成甲醛樹(shù)脂，用于生產(chǎn)塑料，涂 料和黏合劑.尿素也用于醫(yī)藥，制革，顏料 等部門.國(guó)家指標(biāo)GB2440-91尿素技術(shù) 指標(biāo).3.生產(chǎn)尿素的原料主要是液精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，感謝閱讀下載 12=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載=氨和二氧化碳?xì)怏w，液氨是合成氨廠的主要產(chǎn)品，二氧化碳?xì)怏w是合成氨原料氣 凈化的副產(chǎn)品.合成尿素用的液氨要求純度高于%，油含量小于10PPm,水和惰性 物小于并不含催化劑粉，鐵銹等固體雜 質(zhì).要求二氧化碳的純度大于 ,硫化物 含量低于15mg/Nm3.4.尿素的生產(chǎn)辦法和過(guò)程 尿素的合成分兩步進(jìn)行，主 要 化 學(xué) 反 應(yīng) 為:NH3（液）+CO2（氣）=NH4COONH3=QNH4C