化工工藝學(xué)培訓(xùn)教材模板

化工工藝學(xué)教案（無機(jī)部分）學(xué)院、系：化學(xué)和制藥工程學(xué)院任課老師：趙風(fēng)云講課專業(yè)：化學(xué)工程和工藝課程學(xué)分：課程總課時(shí)：64課程周課時(shí)：49月2日

合成氨教學(xué)進(jìn)程周次上課方法課時(shí)章節(jié)及關(guān)鍵內(nèi)容備注1講授2第一章緒論一、化學(xué)工程和化學(xué)工藝二、氨發(fā)覺和制取三、合成氨原料四、氨生產(chǎn)工藝分類五、氨生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展六、氨合成工業(yè)發(fā)展方向七、氨性質(zhì)和用途多媒體2講授4第二章原料氣制取第一節(jié)煤氣化制取氨合成氣基礎(chǔ)原理第二節(jié)、煤氣化工業(yè)方法第三節(jié)、間歇制氣過程及工藝條件第四節(jié)、煤氣化工藝步驟及存在問題第五節(jié)、水煤漿加壓氣化制氣技術(shù)第六節(jié)灰熔聚流化床制氣技術(shù)第七節(jié)烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法7講授4第三章硫化物脫除脫硫概述濕式氧化法脫硫?qū)Ρ蕉影彼合啻呋ㄨ嗄z法脫硫脫硫關(guān)鍵設(shè)備干法脫硫8講授4第四章一氧化碳變換第一節(jié)一氧化碳變換基礎(chǔ)原理第二節(jié)變換催化劑工藝步驟關(guān)鍵設(shè)備多段變換爐溫度曲線第六節(jié)變換系統(tǒng)熱能回收9講授3第五章二氧化碳脫碳第一節(jié)二氧化碳脫除概述第二節(jié)氨水中和法脫除二氧化碳第三節(jié)熱碳酸鉀法脫除二氧化碳第四節(jié)關(guān)鍵設(shè)備NHD脫碳6講授4第六章原料氣精制第—節(jié)銅氨液洗滌法第—節(jié)甲烷化法第三節(jié)深冷分離法8講授4第七章：氨合成第—節(jié)氨合成原理及熱力學(xué)基礎(chǔ)氨合成催化劑氨合成工藝條件氨分離及氨合成步驟第五節(jié)關(guān)鍵設(shè)備9講授2第八章：尿素生產(chǎn)介紹第九章燒堿生產(chǎn)介紹河北科技大學(xué)教案用紙上次課復(fù)習(xí)：此次課題（或教材章節(jié)題目）：第一章緒論教學(xué)要求：了解氨生產(chǎn)發(fā)展歷程和氨性質(zhì)及用途，掌握氣態(tài)烴蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氨原料氣原理、工藝條件制訂標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵：1、氨性質(zhì)，氨合成工業(yè)發(fā)展：單系列、大型化、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)能力、勞動強(qiáng)度。2、氣態(tài)烴蒸汽轉(zhuǎn)化法原理、工藝條件、關(guān)鍵設(shè)備。難點(diǎn)：1、氨和空氣或氧混合物在一定濃度范圍能夠發(fā)生爆炸，有飽和水蒸氣存在時(shí)，氨-空氣混合物爆炸界限較窄。2、氣態(tài)烴蒸汽轉(zhuǎn)化法原理和工藝條件制訂。教學(xué)手段及教具：多媒體講授內(nèi)容立即間分配：學(xué)習(xí)本課程意義及要求3分鐘一、氨發(fā)覺和制取4分鐘二、合成氨原料2分鐘三、氨生產(chǎn)工藝分類4分鐘四、合成氨生產(chǎn)進(jìn)展4分鐘五、中國氨合成工業(yè)發(fā)展4分鐘六、氨性質(zhì)和用途5分鐘七、健康危害和造成后果3分鐘課后作業(yè)1對本課程學(xué)習(xí)有哪些意見和提議？參考資料《合成氨》河北化工學(xué)校程桂花《合成氨和甲醇》趙育祥《合成氨工藝和節(jié)能》張成芳《無機(jī)化工工藝學(xué)（一）合成氨》陳五平《合成氨工學(xué)第一第三卷》姜圣階《甲醇生產(chǎn)工藝和操作》楊福升齊淑芳《甲醇生產(chǎn)》孟廣銓黃裕培《尿素生產(chǎn)工藝和操作（中級本）》陳觀平趙元凱河北科技大學(xué)教案用紙第一章緒論一、氨發(fā)覺和制取氨是在1754年由普里斯特利(Priestey)發(fā)覺。但直到本世紀(jì)初哈伯(Haber)等人才研究成功了合成氨法，19在德國奧保(OPPau)建成世界上第一座合成氨廠。19．哈伯用俄催化劑，在17.5-20.0MPa和500-600溫度下取得6％氨，即使在高溫高壓條件下，氫氮混合氣每次經(jīng)過反應(yīng)器也只有小部分轉(zhuǎn)化為氨，為了提升原料利用率，哈伯提出氨生產(chǎn)工藝為(1)采取循環(huán)方法；(2)采取成品液氨蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)離開反應(yīng)器氣體中氨冷凝分離，(3)用離開反應(yīng)器熱氣體預(yù)熱進(jìn)入反應(yīng)器氣體，以達(dá)成反應(yīng)溫度。在機(jī)械工程師伯希(Bosch)幫助下，19建成了80g。h-1合成氨試驗(yàn)裝置。19，米塔?！睲心asch）研究成功了以鐵為活性組分氨合成催化劑，這種催化劑比餓催化劑價(jià)廉、易得、活性高且耐用，至今，鐵催化劑仍在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。19，在德國奧堡巴登苯胺純堿企業(yè)建成一套日產(chǎn)30t合成氨裝置。19，另一座日產(chǎn)90t合成氨裝置也在德國洛伊納建成投產(chǎn)。合成氨方法研究成功，不僅為獲取化合態(tài)氮開辟了寬廣道路，而且也促進(jìn)了很多科技領(lǐng)域(比如高壓技術(shù)、低溫技術(shù)、催化、特殊金屬材料、固體燃料氣化、烴類燃料合理利用等)發(fā)展。二、合成氨原料空氣：氮?dú)馄鹪此簹錃馄鹪础Ｈ剂希禾烊粴?、煤、焦炭、石油煉廠氣、焦?fàn)t氣、石腦油等是氫氣起源原料。三、合成氨關(guān)鍵生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝分類合成氨生產(chǎn)過程包含三個(gè)關(guān)鍵步驟。第一步是原料氣制備。制備含氫和氮原料氣可同時(shí)制得氮、氫混合氣。氮?dú)怅P(guān)鍵起源于空氣。用空氣制氮?dú)?，多用以下兩種方法：1、化學(xué)法：在高溫下，以固體燃料煤、焦炭)液體烴和氣體烴和空氣作用，以燃燒除去空氣中氧，剩下氮即可作為氮?dú)浠旌蠚庵械?、物理法：將空氣冷卻至低溫(一170一一190C)使之液化，再利用氮?dú)夂脱鯕夥悬c(diǎn)不一樣進(jìn)行分離，可得到純度較高氫氣和氧氣。氫氣起源于水和含有碳?xì)浠衔锒喾N燃料。工業(yè)上一般采取焦炭、煤、天然氣、輕油、重油等燃料，在高溫下和水蒸汽反應(yīng)方法制氫。電解水可直接得到氫氣，但耗電量大，成本高，極少用。焦?fàn)t氣和石油加工廢氣中含有大量氫，用深度冷凍方法除去其它組分，亦可得到氫氣。(一)以煤為原料合成氨步驟中國以煤為原料中型合成氨廠多數(shù)采取60年代開發(fā)三催化劑凈化步驟，即采取脫琉、低溫變換和甲烷化三種催化劑來凈化氣體。而以煤為原料小型合成氨廠則采取碳化工藝步驟。用濃氨水脫除二氧化碳，生成碳孩氫銨經(jīng)結(jié)晶、分離后即為產(chǎn)品。(二)以天然氣為原料合成氨步驟天然氣、煉廠氣等氣體原料制氨工藝步驟。使用了七、八種催化劑，需要有高凈化度氣體凈化技術(shù)配合。比如，使用鈷鉬加氫催化劑和氧化鋅脫硫劑，能夠把天然氣中硫含量體積分?jǐn)?shù)脫除到ppm以下，不僅保護(hù)了轉(zhuǎn)化催化劑，而且也為使用耐硫性能較差低變催化劑發(fā)明了條件。再經(jīng)過高凈化度脫碳方法，可使氣體中一氧化碳和二氧化碳體積分?jǐn)?shù)總和小于o．7％。這么就能采取甲烷化法將氣體中殘余一氧化碳和二氧化碳體積分?jǐn)?shù)之和降到(5—10)×10-6。（三）以重油為原料制氨步驟以重油為原料制氨時(shí)，采取部分氧化法造氣。從氣化爐出來原料氣先清除炭黑，經(jīng)一氧化碳耐硫變換、低溫甲醇洗和液氮洗，再壓縮、合成得到氨。該步驟中需設(shè)置空分裝置．提供氧氣供油氣化，氮?dú)庥糜谝旱礈烀摮龤堄嘁谎趸嫉冉M分．四、合成氨生產(chǎn)進(jìn)展4分鐘20世紀(jì)50年代，因?yàn)樘烊粴?、石油資源大量開采，為臺成氨提供了豐富原料．促進(jìn)了世界合成氨工業(yè)快速發(fā)展。以廉價(jià)天然氣、石腦油和重油來替換固體原料生產(chǎn)合成氨，從工程投資、能量消耗和生產(chǎn)成原來看含有顯著優(yōu)越性。起初，各國將天然氣作為原料。伴隨石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑試制成功，缺乏天然氣國家開發(fā)了以石腦油為原料生產(chǎn)方法。20世記60年代以后，開發(fā)了多個(gè)活性好新型催化劑．能量回收和利用更趨合理。大型化工程技術(shù)等方面進(jìn)展，促進(jìn)了合成氨工業(yè)高速度發(fā)展，引發(fā)f合成氨裝置重大變革，其關(guān)鍵內(nèi)容包含以下多個(gè)方面(一)單系列大型化因?yàn)槭芨邏涸O(shè)備制做約束，30世紀(jì)50年代以前，氨合成塔單塔最大生產(chǎn)能力為200t。d-1，60年代早期也僅為400t．d-1。所以，對于規(guī)模大氨廠，就需要若干個(gè)平行系列裝置。若能提升單系列裝置生產(chǎn)能力，就能夠降低平行系列數(shù)，有利于提升經(jīng)濟(jì)效益。1966年，美國凱洛格(Kell088)企業(yè)建成1000t．d-1單系列合成氨裝置，實(shí)現(xiàn)了合成氨工業(yè)一次重大突破。因?yàn)榇笮桶睆S含有投資省、成本低、能量利用效率高、占地少、勞動生產(chǎn)串高特點(diǎn)，從20世紀(jì)60年代中期開始，世界上新建以氣態(tài)和液態(tài)烴類為原料大型氨廠，大全部采取單系列大型裝置。裝置，現(xiàn)在世界上最大合成氨裝置能力為1800t．d-1。(二)熱能綜合利用合成氨為高能耗過程，20世紀(jì)60年代以前，以天然氣為原料合成氨廠，每噸氨耗電1000kw．h左右。伴隨裝置大型化和蒸汽透平驅(qū)動高壓離心式壓縮機(jī)研制成功，在工藝設(shè)計(jì)中把生產(chǎn)產(chǎn)品和生產(chǎn)動力結(jié)合起來，利用系統(tǒng)余熱生產(chǎn)高壓蒸汽，經(jīng)汽輪機(jī)驅(qū)動離心式壓縮機(jī)泵，乏汽作為工藝蒸汽相加熱介質(zhì)，使能耗大大下降，每噸氛耗電僅6kw．h左右。(三)高度自動化大型合成氨廠為單系列裝置，設(shè)備全部是單臺，尺寸較大。20世紀(jì)60年代，將全步驟控制點(diǎn)二次儀表全部集中于主控室顯示并監(jiān)視控制。進(jìn)入70年代后，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于合成氨生產(chǎn)過程，操作控制上產(chǎn)生了飛躍。大型合成氨廠基礎(chǔ)全部采取集散控制系統(tǒng)(簡稱Dcs)。五、中國氨合成工業(yè)發(fā)展：4分鐘中國合成氨工業(yè)發(fā)展是從建設(shè)中型氨廠開始。50年代初，在恢復(fù)、擴(kuò)建老廠同時(shí)，以前蘇聯(lián)引進(jìn)三套以煤為原料年產(chǎn)50kt合成氨裝置，后又試制成功了高壓往復(fù)式壓縮機(jī)和氨合成塔．中國含有生產(chǎn)和發(fā)展合成氨能力。70年代后，小氮肥廠經(jīng)歷了原料、擴(kuò)大生產(chǎn)能力、節(jié)能降耗、以節(jié)能為中心設(shè)備定型化、技術(shù)上臺階等五個(gè)階段改造，部分企業(yè)達(dá)成噸氨能耗4L87GJ水平?，F(xiàn)在，全國有八百多家小氮肥廠，1995年氨產(chǎn)量l619Mt，占全國總產(chǎn)量58．64％。現(xiàn)在，對小氮肥企業(yè)改造關(guān)鍵是抓好規(guī)模、品種、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)等方面結(jié)構(gòu)調(diào)整。關(guān)鍵內(nèi)容為：不停向經(jīng)濟(jì)規(guī)模發(fā)展；逐步增加高濃度氮肥及復(fù)混肥比重；經(jīng)過新技術(shù)開發(fā)、節(jié)能降耗提升技術(shù)水平；將小氮肥企業(yè)建成農(nóng)化服務(wù)中心，成為生產(chǎn)化肥和專用復(fù)混肥基地、發(fā)展精細(xì)化工及其它化工產(chǎn)品為主小化工基地、城鎮(zhèn)煤氣和熱力供給基地。中國大型合成氨廠是在70年代中期開始建設(shè)。伴隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對化肥需求量日益增加和中國石油、天然氣資源大規(guī)模開發(fā)，1973年開始，從美國、荷蘭、日本、法國引進(jìn)了L3套年產(chǎn)300kt合成氨成套裝置。艾巾以天然氣為原料10套，以石腦油為原料3套。1978年又引進(jìn)了3套以重油為原料、1套以煤為原料年產(chǎn)300kI合成氛裝置。這些引進(jìn)大型合組員裝置建成投產(chǎn)，不僅較快地增加了中國合組員產(chǎn)量．而且提升了合成職員業(yè)技術(shù)水平和管理水平，也縮小了和世界優(yōu)異水平差距。除已建成二十多套大型合組員裝置外，考慮到中國是農(nóng)業(yè)大國，化肥需求量逐年增加，在“九五”期間將充足利用中國天然氣和煤炭資源，再建成一批大型合成氨裝置，并在部分資源豐富地域形成合成氨生產(chǎn)基地。新建大、中型合成氨裝置要達(dá)成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，最小規(guī)模為；以天然氣為原料合成氨年產(chǎn)量為200一300kt，以煤為原料合成氨年產(chǎn)量為80kt。新建裝置標(biāo)準(zhǔn)上中國自行設(shè)計(jì)制造，立足于國產(chǎn)化。六、氨性質(zhì)和用途氨是一個(gè)可燃性氣體，自燃點(diǎn)為630℃，故通常較難點(diǎn)燃。氨和空氣或氧混合物在一定濃度范圍能夠發(fā)生爆炸，爆炸下限15.7％，上限27.4％。有飽和水蒸氣存在時(shí)，氨-空氣混合物爆炸界限較窄。用途：用于制造化學(xué)肥料如尿素、硝酸銨、硫酸銨、碳酸氫銨、磷酸銨等。作為生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品原料如硝酸、硝酸鹽、銨鹽、氰化物等無機(jī)物。用來制造胺、磺胺、腈等有機(jī)物。用于高科技原料如生產(chǎn)甘油等。用于制冷劑。七、健康危害和造成后果3分鐘氨對上呼吸道有刺激和腐蝕作用，高濃度時(shí)可危及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還可通三叉神經(jīng)末梢反射作用而引發(fā)心臟停博和呼吸停止。人對氨嗅覺閾為0.5~1mg/m3，濃度50mg/m3以上鼻咽部有刺激感和眼部灼痛感，500mg/m3以上短時(shí)內(nèi)即出現(xiàn)強(qiáng)烈刺激癥狀，1500mg/m3以上可危及生命，3500mg/m3以上可即時(shí)死亡。國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為30mg/m3。對粘膜有刺激作用，高濃度可造成組織溶解壞死,也可引發(fā)反射性呼吸停止。急性中毒者出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽等，眼結(jié)膜、鼻粘膜、咽部充血、水腫，胸部x線征象符合支氣管炎或支氣管炎。中度中毒，出現(xiàn)呼吸困難；嚴(yán)重者可發(fā)生中毒性肺水腫，或有呼吸窘迫綜合癥，猛烈咳嗽、咯大量血、休克等。液氨或高濃度氨可致眼灼傷；液氨可致皮膚灼傷。搶救處理標(biāo)準(zhǔn)：快速將患者移至空氣新鮮處，合理吸氧，解除支氣管痙攣，維持呼吸、循環(huán)功效，立即用2%硼酸液或清水根本沖洗污染眼或皮膚；為防治肺水腫應(yīng)臥床休息，保持平靜，依據(jù)病情及早、足量、短期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素，在病程中應(yīng)嚴(yán)密觀察以防病情反復(fù)，注意窒息或氣胸發(fā)生，預(yù)防繼發(fā)感染，有嚴(yán)重喉頭水腫及窒息預(yù)兆者宜及早施行氣管切開，對危重病員應(yīng)進(jìn)行血?dú)獗O(jiān)護(hù)。注意眼、皮膚灼傷診療。河北科技大學(xué)教案用紙上次課復(fù)習(xí)：此次課題（或教材章節(jié)題目）：第二章章原料氣制取教學(xué)要求：掌握氣態(tài)烴（甲烷）蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氨原料氣原理。熟悉：熟悉步驟基礎(chǔ)組成；工藝條件分析；關(guān)鍵設(shè)備。了解：兩段轉(zhuǎn)化工藝目標(biāo)。關(guān)鍵：1、烴類（甲烷）蒸汽轉(zhuǎn)化制氣方法。2、氣態(tài)烴蒸汽轉(zhuǎn)化法原理、平衡組成、工藝條件、關(guān)鍵設(shè)備。難點(diǎn)：1、氨和空氣或氧混合物在一定濃度范圍能夠發(fā)生爆炸，有飽和水蒸氣存在時(shí)，氨-空氣混合物爆炸界限較窄。2、氣態(tài)烴蒸汽轉(zhuǎn)化法原理和工藝條件制訂。教學(xué)手段及教具：多媒體講授內(nèi)容立即間分配：氣態(tài)烴蒸汽轉(zhuǎn)化：一、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化原料二、合成氨對原料氣要求三、化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)平衡四、影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡組成原因五、反應(yīng)機(jī)理（反應(yīng)微觀步驟）六、催化劑七、工藝條件八、工藝步驟九、關(guān)鍵設(shè)備課后作業(yè)1簡述氨性質(zhì)和用途?2以氣態(tài)烴為原料制取合成氨原料氣方法有哪多個(gè)?每種方法原理和特點(diǎn)是什么?3鎳催化劑在使用之前為何要進(jìn)行還原?已還原鎳催化劑若和空氣接觸為何要進(jìn)行鈍化?4什么是析炭現(xiàn)象?有何危害?怎樣預(yù)防析炭?發(fā)生析炭后應(yīng)怎樣處理?5甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化為何要分兩段轉(zhuǎn)化?二段轉(zhuǎn)化爐所發(fā)生關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)有哪些？6在甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程中，確定操作壓力、溫度、水碳比和空速依據(jù)分別是什么？參考資料《合成氨》河北化工學(xué)校程桂花《合成氨和甲醇》趙育祥《合成氨工藝和節(jié)能》張成芳《無機(jī)化工工藝學(xué)（一）合成氨》陳五平《合成氨工學(xué)第一-----第三卷》姜圣階《甲醇生產(chǎn)工藝和操作》楊福升齊淑芳《甲醇生產(chǎn)》孟廣銓黃裕培《尿素生產(chǎn)工藝和操作（中級本）》陳觀平趙元凱

河北科技大學(xué)教案用紙?jiān)蠚庵迫〉谝还?jié)烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法一、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化原料氣態(tài)烴包含天然氣、油田氣、煉廠氣、焦?fàn)t氣及裂化氣等；液態(tài)烴包含原油、輕油和重油。其中除原油、天然氣和油田氣是地下藥藏天然礦外，其它皆為石油煉制工業(yè)、煉焦工業(yè)和基礎(chǔ)有機(jī)合成工業(yè)產(chǎn)品。二、合成氨對原料氣要求氫氮比3：1甲烷含量小于0.5%有害物質(zhì)少三、化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)平衡在蒸汽轉(zhuǎn)化過程中，多種烴類關(guān)鍵進(jìn)行以下反應(yīng)：甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)：四、工藝條件(1)水碳比，表示轉(zhuǎn)化操作所用工藝蒸汽量。在約定條件下，水碳比愈高，甲烷平衡含量愈低。(2)溫度烴類蒸汽轉(zhuǎn)化是吸熱可逆反應(yīng)，溫度增加，甲烷平衡含量下降。反應(yīng)溫度每降低10℃，甲烷平衡含量約增加1-1.3％(3)壓力烴類蒸汽轉(zhuǎn)化為體積增大可逆反應(yīng)，增加壓力，甲烷平衡含量也隨之增大。（4）二段轉(zhuǎn)化空氣量：加入空氣量多少，可從二段爐出口溫度上反應(yīng)出來，但不能它來控制爐溫和出口甲烷含量手段。因?yàn)榭諝饬考尤胗泻铣煞磻?yīng)氫氮比決定。（5）二段出口甲烷含量：二段爐出口殘余甲烷每降低0.1％，合成氨產(chǎn)量可增加1.1-1.4％。通?？刂圃?.2-0.4％。五、反應(yīng)機(jī)理（反應(yīng)微觀步驟）在催化劑表面，甲烷轉(zhuǎn)化速度比甲烷分解速度快多，中間產(chǎn)物中不會有碳生成。其機(jī)理為在催化劑表面甲烷和水蒸氣解離次甲基成和原子態(tài)氧，在催化劑表面被吸附并相互作用，最終生成CO、CO2和H2。六催化劑甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化是吸熱可逆反應(yīng)，提升溫度對化學(xué)平衡和反應(yīng)速度全部有利。但無催化劑存在時(shí)，溫度1000℃反應(yīng)速度還很低。所以，需要采取催化劑以加緊反應(yīng)速度。因?yàn)闊N類蒸汽轉(zhuǎn)化是在高溫下進(jìn)行，并存在著析炭問題，所以，除了要求催化劑有高活性和高強(qiáng)度外，還要求有很好耐熱性和抗析炭性。1．催化劑組成(1)活性組分和促進(jìn)劑在元素周期表上第Ⅷ族過渡元素對烴類蒸汽轉(zhuǎn)化部有活性，但從性能和經(jīng)濟(jì)上考慮，以鎳為最好。在鎳催化劑中，鎳以氧化鎳形式存在，含量約為4％一30％：使用時(shí)還原成金屬鎳。金屬鎳是轉(zhuǎn)化反應(yīng)活性組分，通常而言，鎳含量高，催化劑活性高。一段轉(zhuǎn)化催化劑要求有較高活性，良好抗忻炭性，必需耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度。為了增加催化劑活性，一段轉(zhuǎn)化催化劑中鎳含量較高。二段轉(zhuǎn)化催化劑要求有更高耐熱性和耐磨性，所以，鎳含量較低。為增加抗析炭能力加入促進(jìn)劑，鎳催化劑促進(jìn)劑有氧化鋁、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈣、氧化鉻、氧化鋇和氧化鈦等。(2)鎳催化劑載體鎳催化劑中載體應(yīng)含有分散和穩(wěn)定活性組分微晶作用。對蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，因?yàn)椴僮鳒囟群芨?，鎳微晶易于熔解而長大。金屬鎳熔點(diǎn)為1445℃，烴類蒸汽轉(zhuǎn)化溫度全部在熔點(diǎn)溫度二分之一以上，分散鎳微晶在這么高溫度下很輕易相互靠近而熔結(jié)。這就要求載體能耐高溫，而且有較高機(jī)械強(qiáng)度。所以，轉(zhuǎn)化催化劑裁體全部是熔點(diǎn)在℃以上難熔金屬氧化物或耐火材料。2．催化劑還原轉(zhuǎn)化催化劑大全部是以氧化鎳形式提供，使用前必需還原成為含有活性金屑鎳，其反應(yīng)為工業(yè)生產(chǎn)中，通常全部不采取純氫氣還原，而是通入水蒸氣和天然氣混合物，只要催化劑局部地方有微弱活性并產(chǎn)生極少許氫，就可進(jìn)行還原反應(yīng)，還原鎳立即含有催化能力而產(chǎn)生更多氫。為使頂部催化劑得到充足還原，也能夠在天然氣中配入—些氫氣。還原了催化劑不能和氧氣接觸，不然會產(chǎn)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)、即假如水蒸氣中含有1％氧氣，就可產(chǎn)生130溫升，氮?dú)庵泻?％氧氣則會造成165c溫升。所以在停車催化劑需氧化時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制載氣中氧含量，還原態(tài)鎳在高于200時(shí)不得和空氣接觸。3．催化劑中毒和再生當(dāng)原料氣中含有硫化物、砷化物、氯化物等雜質(zhì)時(shí)，全部會使催化劑中毒而失去活性。催化劑中毒分為臨時(shí)性中毒和永久性中毒。臨時(shí)性中毒，即催化劑中毒后經(jīng)合適處理仍能恢復(fù)其活性。水久性中毒是指催化劑中毒后，不管采取什么方法，再也不能恢復(fù)活性。鎳催化劑對硫化物十分敏感，不管是無機(jī)硫還是有機(jī)硫化物全部能使催化劑中毒。硫化氫能和金屬鎳作用生成硫化鎳而使催化劑失去活性。原料氣中有機(jī)硫能和氫氣或水蒸氣作用生成硫化氫，而使鎳催化劑中毒。中毒后催化劑能夠用過量蒸汽處理，并使硫化氫含量降到要求標(biāo)準(zhǔn)以下，催化劑活性就能夠逐步恢復(fù)。為了確保催化劑活性和使用壽命，要求原料氣中總硫含量體積分?jǐn)?shù)小于o．5×10-6。氯及其化合物對鎳催化劑毒害和琉相同，也是臨時(shí)性中毒。通常要求原料氣中含氯體積分?jǐn)?shù)小于o．5×10☆。氯關(guān)鍵起源于水蒸氣，所以，在生產(chǎn)中要一直保持鍋爐給水質(zhì)量。砷中毒是不可逆永久性中毒，微量砷全部會在催化劑上積累而使催化劑逐步失去活性。七、工藝條件預(yù)防析碳標(biāo)準(zhǔn)第一，應(yīng)使轉(zhuǎn)化過程不在熱力學(xué)析碳條件下進(jìn)行，這就是用量提升到大于理論最小水碳比，是確保不會使炭黑生成前提。第二，選擇適宜催化劑并保持活性良好以避免進(jìn)入動力學(xué)可能析碳區(qū)。對于含有易折碳組分烯烴煉廠氣和石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化操作，要求催化劑應(yīng)含有更高抗析碳能力。第三，選擇適宜操作條件，比如：含烴原料預(yù)熱溫度不要太高,當(dāng)催化劑活性下降時(shí)可合適加大水碳比或降低原料流量。第四，檢驗(yàn)轉(zhuǎn)化管內(nèi)是否有積碳，可經(jīng)過觀察管壁顏色，如出現(xiàn)“熱斑、熱帶”、轉(zhuǎn)化管內(nèi)阻力增加，可幫助判定。第五，當(dāng)洗碳較輕時(shí)，可采取降壓、減量，提升水碳比方法除碳。八、工藝步驟九、關(guān)鍵設(shè)備一段轉(zhuǎn)化爐：二段轉(zhuǎn)化爐

河北科技大學(xué)教案用紙上次課復(fù)習(xí)：氨性質(zhì)和烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法制取原料氣原理及其特點(diǎn)，此次課題（或教材章節(jié)題目）：第二節(jié)固體燃料氣化法教學(xué)要求：掌握固體燃料氣化法生產(chǎn)煤氣方法、原理，工藝指標(biāo)確實(shí)定標(biāo)準(zhǔn)；間歇制氣工藝循環(huán)和工藝特點(diǎn)，知道間歇法制半水煤氣為何要把一個(gè)制氣循環(huán)分成若干步驟；了解提升制氣效率，減低煤耗方法。關(guān)鍵：半水煤氣制取難點(diǎn)：半水煤氣生產(chǎn)特點(diǎn)教學(xué)手段及教具：講授內(nèi)容立即間分配：第二節(jié)：固體燃料氣化一、概述二、基礎(chǔ)概念三、造氣對煤質(zhì)基礎(chǔ)要求四、煤氣化基礎(chǔ)原理（一）、煤氣化過程（二）、煤氣化工業(yè)方法五、氣化爐類型第三節(jié)半水煤氣制取一燃料層分區(qū)二：化學(xué)反應(yīng)三、半水煤氣生產(chǎn)特點(diǎn)四制氣過程五氣化效率六工藝條件七工藝步驟八間歇、連續(xù)法造氣對比九節(jié)能方法課后作業(yè)1工業(yè)煤氣有哪多個(gè)?組成怎樣？2固體燃料氣化制取合成氨原料氣方法有那多個(gè)?各有什么特點(diǎn)?3間歇法制半水煤氣為何要把一個(gè)制氣循環(huán)分成若干步驟?4什么是吹風(fēng)效率？怎樣提升吹風(fēng)效率？5．什么是制氣效率？怎樣提升制氣效率?6．簡述評價(jià)間歇式制半水煤氣工藝條件優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)。對爐溫、料層高度、循環(huán)時(shí)間分配等多個(gè)工藝條件選擇進(jìn)行分析。7．間歇式制半水煤氣工藝步驟設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)有哪幾點(diǎn)?對中型廠UGI步驟和小型廠節(jié)能型步驟異同點(diǎn)進(jìn)行比較。8煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)怎樣？參考資料同上河北科技大學(xué)教案用紙第二節(jié)固體燃料氣化法一、概述固體燃料（煤、焦炭或水煤漿）氣化：用氧或含氧氣化劑對其進(jìn)行熱加工，使碳轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇夹詺怏w過程。氣化所得可燃?xì)怏w稱為煤氣，進(jìn)行氣化設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐。二、基礎(chǔ)概念1、煤固定碳；固體燃料煤除去灰分、揮發(fā)分、硫分和水分以外，其它可燃物質(zhì)稱為固定碳。2、煤發(fā)燒值：指1千克煤在完全燃燒時(shí)所放出熱量。3、標(biāo)煤：低位發(fā)燒值為7000kcal/kg燃料4．空氣煤氣：以空氣作為氣化而生成煤氣其中含有大量氮(50％以上)及一定量一氧化碳和少許二氧化碳和氫氣。5．混合煤氣(發(fā)生爐煤氣)：以空氣和適量蒸汽混合物為氣化劑生成煤氣，其發(fā)燒量比空氣煤氣為高。在工業(yè)上這種煤氣通常作燃料用。6．水煤氣：以蒸汽作為氣化劑而生成煤氣，其中氫及—氧化碳含量高在85％以上，而氮含量較低。7．半水煤氣：以蒸汽加適量空氣或富氧空氣同時(shí)作為氣化劑所創(chuàng)得煤氣或合適加有發(fā)生爐煤氣水煤氣，其含氮量為21—22％。三、氣化對煤質(zhì)基礎(chǔ)要求(1)保持高溫和南氣化劑流速(2)使燃料層各處間一截而氣流速度和溫度分布均勻。這兩個(gè)條件取得，除了和爐子結(jié)構(gòu)(如加料、排渣等裝置)完善程度相關(guān)外，采取燃料性質(zhì)也含有重大影響。1水分：<５％2揮發(fā)份：<６％煤中所含揮發(fā)分量和煤碳化程度相關(guān)，含量少可至I一2％，多可達(dá)40％以上。它含量依下列次序遞減：泥煤褐煤煙煤無煙煤焦炭氣化揮發(fā)分較高燃料所制得煤氣中甲烷含量也高。假如制得煤氣作燃料用，則增高甲烷含量能提升煤氣熱值；但假如制得煤氣作合成氨原料氣用．則甲烷為惰性氣它不僅增加動力和燃料消耗，而且降低爐子制氣能力。所以在固定層煤氣發(fā)生爐中，用于制取合成氨原料氣燃料，要求其揮發(fā)分以不超出6％為宜。3灰份：15-20％灰分中關(guān)鍵組分為二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂等無機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)含量對灰熔點(diǎn)有決定性影響。多種煤灰分含量，低約為5％，高可達(dá)30％以上。焦炭中灰分含量隨原煤中灰分含量而定?；曳指呷剂希粌H增加運(yùn)輸費(fèi)用，而且使氣化條件變得復(fù)雜化。當(dāng)灰分過高時(shí)，在氣化過程中因?yàn)椴糠痔急砻鏋榛曳炙采w(尤其是塊狀燃料)，減小氣化劑和碳表面接觸面積，所以降低了燃料反應(yīng)活性。此地還會位隨灰渣排出碳量增加，使熱效率降低。4硫分：<1 .5g/m3煤中硫分在氣化過程中，轉(zhuǎn)化為含硫氣體，不僅對金屬有腐蝕作用，而且會使催化劑中毒。在合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)中，依據(jù)步驟特點(diǎn)，對含硫量有一定要求，并應(yīng)在氣體凈化過程中將其脫除。．5灰熔點(diǎn)：>1250℃6機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度是指它抗破碎力。煤機(jī)械強(qiáng)度決定于煤巖相組成、礦物質(zhì)含量、分布及碳此程度。機(jī)械強(qiáng)度很差燃料．在運(yùn)輸、破碎過程中甚至在進(jìn)入固定層煤氣發(fā)生爐后，易于破裂而生成很多不能用于氣化煤屑，這不僅增大原煤消耗和造氣成本，增加處理煤屑困難，而且還會影響氣化過程正常進(jìn)行。燃料熱穩(wěn)定性是指燃料在受高溫后粉碎程度。不一樣氣化方法，對燃料熱穩(wěn)定性有不一樣要求。熱穩(wěn)定性差燃料，在氣化過程中易于碎裂，產(chǎn)生大量粉塵及微粒，將被氣流諾走或堵塞爐膛管這使燃料層阻力增大，過多消耗動力，甚至影響制氣產(chǎn)量。燃料之所以受熱后不穩(wěn)定，關(guān)鍵是因?yàn)橄率鋈齻€(gè)原因；在燃料層準(zhǔn)備階段(即干燥和干餾時(shí))，釋出水分和有機(jī)物過程中，燃料裂碎。（2）燃料中碳酸鹽受熱分解為二氧化碳。(3)燃料受熱時(shí)，內(nèi)外溫度差大，和因?yàn)閵A石等膨脹系數(shù)不一樣而碎裂。7燃料成渣性能燃料成渣性能是指燃料在氣化時(shí)是否易于燒結(jié)成渣。易于成波燃料在用于燃燒和氣化而受到高溫時(shí)，輕易軟化熔融而生成镕渣塊，使排灰和氣化劑均勻分布發(fā)生困難，以致不得不降溫操作，從而造成氣體質(zhì)量和產(chǎn)量下降。通常認(rèn)為，在灰分中氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂和氧化亞鐵含量越多，越易結(jié)渣；合氧化鋁和二氧化硅越多，則熔點(diǎn)較高不易結(jié)渣。8、粘結(jié)性粘結(jié)性是煤在高溫下干餾粘結(jié)性能。對煉焦來說，煤含有粘結(jié)性是十分需要；不過對制造煤氣來說，不宜采取黏結(jié)性煤。因?yàn)樵跉饣^程中煤粒相互粘結(jié)后，生成焦拱，破壞燃料層透氣性，妨礙氣化劑均勻分機(jī)傻氣化操作難以正常進(jìn)行。9、燃料粒度25—100mm入爐燃料粒度大小和粒度范圍，影晌氣化時(shí)質(zhì)交換和熱交換條件。粒度小燃料，反應(yīng)表面大，有利于氣化反應(yīng)，不過會使氣化劑經(jīng)過燃料層時(shí)阻力增大，并限制氣化劑最大流速(因?yàn)闅饣瘎┝魉賾?yīng)在帶出燃料量許可范圍以內(nèi))。粒度范圍大，易產(chǎn)生小粒填充大粒間隙現(xiàn)象，使燃料層阻力增大。同時(shí)還會使加料入爐時(shí)大粒偏布爐壁，小粒集中中央，產(chǎn)生所謂“偏析”現(xiàn)象，影響氣流分布。通常在制取水煤氣或半水煤氣固定層煤氣發(fā)生爐中所用燃料采取分級過篩，粒度分為25—100毫米和10一40毫米兩種，可較粒度大小混燒提升制氣能力。發(fā)生爐煤氣爐中用燃料可在5—25毫米。四、煤氣化基礎(chǔ)原理C＋O2+3.76N2=CO2+3.76N2C＋H2O=CO+H2區(qū)域區(qū)域名稱用途及進(jìn)行過程化學(xué)反應(yīng)Ⅰ灰渣層分配氣化劑，預(yù)防爐篦超溫。借灰渣顯熱預(yù)熱氣化劑

Ⅱ氧化區(qū)（燃燒區(qū)）碳被氣化劑中氧氧化成CO、CO2，并放出熱量C+O2＝CO22C+O2＝2COⅢ還原區(qū)CO2還原成CO，或蒸汽分解為氫；原料被氣體預(yù)熱C+CO2＝2COC+H2O＝CO+H2C+2H2O＝CO2+2H2CO+H2O＝CO2+H2Ⅳ干餾區(qū)原料依靠氣體換熱進(jìn)行熱分解，并析出下列物質(zhì)：水分、揮發(fā)分、焦油

Ⅴ干燥區(qū)依靠氣體顯熱，來蒸發(fā)原料中水分

Ⅵ空間起積聚煤氣作用

煤氣化工業(yè)方法：蓄熱法：中小氮肥使用方法富氧法：較節(jié)省和有發(fā)展前途方法蓄熱法：若能充足利用太陽能最理想化五、氣化爐結(jié)構(gòu)和燃料層分區(qū)第三節(jié)半水煤氣制取一、固體燃料氣化：碳和氧反應(yīng)和碳和蒸汽反應(yīng)，這兩個(gè)反應(yīng)稱為固體燃料氣化反應(yīng)。以空氣為氣化劑反應(yīng)：C+O2＝COΔΗ0R＝-393.770KJ/mol2C+1／2O2＝COΔΗ0R＝-110.595KJ/molC+CO2＝2COΔΗ0R＝170.284KJ/molCO+1／2O2＝CO2ΔΗ0R＝-283.183KJ/mol以蒸汽為氣化劑反應(yīng)：C+H2O（g）＝CO+H2ΔΗ0R＝131.39KJ/molC+2H2O（g）＝CO2+2H2ΔΗ0R＝90.202KJ/molCO+H2O＝CO2+H2ΔΗ0R＝-41.19KJ/molC+2H2＝CH4ΔΗ0R＝-74.9KJ/molC+CO2＝2COC+O2＝COCO+1／2O2＝CO2不管從那一個(gè)理論出發(fā)，在固定層煤氣發(fā)生爐中，我們?nèi)磕軌蛘J(rèn)為在氧化區(qū)中存在著大量二氧比碳和一氧化碳。為了制取煤氣必需將二氧化碳還原為一氧化碳，而且就在還原區(qū)中進(jìn)行。所以還原區(qū)是煤氣發(fā)生爐中燃料層最關(guān)鍵區(qū)域，反應(yīng)C+CO2＝2CO為空氣煤氣生成過程中基礎(chǔ)反應(yīng)。該反應(yīng)基礎(chǔ)上決定了所制出氣體質(zhì)量和氣化強(qiáng)度。此反應(yīng)在高溫800以上以顯著速度進(jìn)行；在低溫下反應(yīng)速度不大，幾乎等于零。C+CO2＝2CO反應(yīng)是復(fù)雜多相過程，而且是經(jīng)過以下四步過程進(jìn)行：第一階段第三階段三氣化反應(yīng)動力學(xué)過程氣化反應(yīng)屬于氣固相系統(tǒng)多相反應(yīng)。整個(gè)過程包含物理和化學(xué)兩個(gè)過程，可分成下列各步驟：1．氣流中活性組分向碳表面擴(kuò)散（物理過程)。2．活性組分被碳表面所吸附(物理過程)。3．生成中間產(chǎn)物(或反應(yīng)產(chǎn)物)(化學(xué)過程)。4．中間產(chǎn)物分解成反應(yīng)產(chǎn)物(化學(xué)過程)。5．反應(yīng)產(chǎn)物脫附(物理過程)。6．反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散入氣流中(物理過程)。四制氣過程工作循環(huán)：間歇式氣化時(shí)，自上一次開始送入空氣至下一次再送入空氣止，稱為一個(gè)工作循環(huán)。1．吹風(fēng)：吹入空氣，提升燃料層溫度，回收顯熱和潛熱后吹風(fēng)氣放空。2．蒸汽一次上吹制氣：自下而上送入水恭汽進(jìn)行氣化反應(yīng)，燃料層上部溫度升高，下部降低。3．蒸汽下吹：水蒸汽自上而下進(jìn)行氣化反應(yīng)，使燃料層溫度趨于均衡。4．二次上吹制氣：將爐底部下吹煤氣排凈，為吹入空氣作準(zhǔn)備。5．空氣吹凈：回收此部分吹風(fēng)氣，作為半水煤氣中氮關(guān)鍵起源。間歇式制氣工作循環(huán)中各階段氣體流向圖五氣化效率(一)氣化效率間歇式制造半水煤氣過程中，吹風(fēng)階段效率稱為吹風(fēng)效率，制氣階段效率稱為制氣效率，吹風(fēng)效率和制氣效率綜合起來稱為氣化過程總效率。1．吹風(fēng)效率吹風(fēng)效率是指積蓄于燃料層中熱量和吹風(fēng)階段消耗燃料煤熱值之比。若不考慮煤氣發(fā)生爐熱損失，積蓄于燃料層中熱雖應(yīng)等于吹風(fēng)階段反應(yīng)放出熱量和吹風(fēng)氣烙值之差，所以吹風(fēng)效率可用下式表示2．制氣效率制氣效率是指制氣階段所產(chǎn)煤氣熱值和制氣階段消耗燃料煤熱值、入爐蒸汽焓值及吹風(fēng)時(shí)積蓄于燃料層中能夠利用熱量三者之和之比，可用下式表示3．氣化總效率氣化總效率是指氣化過程制得半水煤氣熱值和氣化過程所消耗燃料煤熱值和入爐蒸汽焓值和之比伴隨燃料層溫度上升，吹風(fēng)氣溫度上升．二氧化碳含量下降，吹風(fēng)效率下降，但制氣效率上升。所以溫度對吹風(fēng)效率和制氣效率有著不一樣影響。在800-850〔時(shí)總效率最高。六工藝條件吹風(fēng)速度：提升吹風(fēng)速度，氧化層反應(yīng)加速，且使二氧化碳在還原層停留時(shí)間降低，吹風(fēng)氣中CO含量降低，降低了熱損失。但風(fēng)量過大將造成飛灰增加，燃料損失加大，甚至燃料層出現(xiàn)風(fēng)洞以致被吹翻，造成氣化條件嚴(yán)重惡化。碳層高度：制氣階段，碳層高度增加，蒸汽分解率增加，吹風(fēng)階段，隨碳層高度增加停留時(shí)間延長，二氧化碳增加。系統(tǒng)阻力：阻力來自碳層高度和系統(tǒng)管徑及彎頭數(shù)量、洗氣塔液位。阻力大，電耗高，制氣強(qiáng)度差。氣體組成：氧含量小于0.5％，甲烷含量小于0.5-1.0％， (H2+CO)/N2=3.1-3.2硫化氫越低越好。七工業(yè)方法和工藝步驟八間歇、連續(xù)法造氣對比九節(jié)能方法1降低造氣過程熱量損失（一）、降低吹風(fēng)氣中可燃性氣體含量，降低吹風(fēng)熱損失，（二）、提升蒸汽分解率降低制氣顯熱損失，（三）、控制較低爐頂溫度，降低吹風(fēng)熱損失和制氣顯熱損失，（四）、降低爐渣中殘?zhí)亢亢惋w屑量，降低其小完全燃燒損失，（五）、降低散熱損失。2造氣系統(tǒng)降低原料煤單耗方法（一）、堅(jiān)持高爐溫操作（二）加大吹風(fēng)過程空氣流速（三）、立即處理爐況，確保氣流分布均勻（四）、提升入爐煤質(zhì)量，做到配煤入爐‘（五）、加強(qiáng)回收利用，降低跑冒滴漏3降低蒸汽消耗方法（一）合理調(diào)整入護(hù)蒸汽流量，（二）、采取過熱蒸汽制氣，預(yù)防蒸汽帶水入爐（三）、原料煤性質(zhì)和碳層厚度

河北科技大學(xué)教案用紙上次課復(fù)習(xí)：煤氣化反應(yīng)原理固定床反應(yīng)制氣特點(diǎn)能量回收此次課題（或教材章節(jié)題目）：第三章硫化物脫除教學(xué)要求：了解脫硫目標(biāo)和意義；脫硫方法選擇；濕法脫硫原理。重點(diǎn)：脫硫方法選擇和對比難點(diǎn)：堿法脫硫原理及工藝指標(biāo)確實(shí)定教學(xué)手段及教具：講授內(nèi)容立即間分配：第一節(jié)粉塵清除及脫除方法第二節(jié)原料氣脫硫一、硫化物起源及存在形式二、脫硫目標(biāo)三、濕式氧化法脫硫基礎(chǔ)原理第三節(jié)氨水液相催化法栲膠脫硫一、栲膠液制備二、栲膠脫硫脫硫機(jī)理三、栲膠法脫硫關(guān)鍵指標(biāo)ＰＤＳ脫硫第六節(jié)干法脫硫課后作業(yè)1合成氨原料氣為何要進(jìn)行脫硫?脫硫方法可分為郵幾類?備類特點(diǎn)是什么?3．氧化鋅法脫硫原理是什么？其硫容大小受到哪些原因影響?4．鈷鉬加氫能獨(dú)立脫硫嗎？什么場所使用鈷鉬加氫脫硫?5．活性炭法脫硫原理是怎樣?脫硫后活性炭怎樣再生？6．什么是濕式氧化法?和中和法相比有何不一樣?7．怎樣選則濕式氧化法氧化催化劑？8．簡述氨水催化法脫硫及兩生原理。9．影響氨水催化法脫硫效率利再生效卒原因有哪些?11．氨水催化法脫硫正常生產(chǎn)控制指標(biāo)是怎樣?它們對脫硫效率或再生效率有什么影響?參考資料同上

河北科技大學(xué)教案用紙第三章硫化物脫除第一節(jié)粉塵清除固體燃料氣化所制得原料氣中粉塵關(guān)鍵是飛灰和固體燃料微粒。這些粉塵伴隨氣體而被帶出爐外。被帶出粉塵數(shù)量和顆粒大小隨燃料種類和燃料氣化方法而異。不一樣固體燃料氣化過程中所災(zāi)帶粉塵含量數(shù)據(jù)，列下表：粉塵危害：引發(fā)設(shè)備和管道堵塞、系統(tǒng)阻力增加和造成鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等機(jī)械過早地磨損；粉塵在氣體流過設(shè)備中沉降，會把設(shè)備中催化劑、拉西環(huán)或其它類型填料堵塞。常見設(shè)備：旋風(fēng)分離器。工作原理是分散于氣體中固體微粒在離心力作用下有較大離心力，該力足以克服氣體阻力飛向器壁，微粒碰到器壁而下落，并聚集于旋風(fēng)分離據(jù)錐形底內(nèi)，然后間歇地排出器外。濕法脫硫?qū)怏w中含塵要求是20毫克／標(biāo)準(zhǔn)米3，干法脫硫則為5毫克／標(biāo)準(zhǔn)米3以下。除塵方法：1、噴水除塵2、濕式電除塵器3、液滴分離第二節(jié)硫化物脫除硫化物起源及存在形式：原料煤中以有機(jī)硫和無機(jī)硫方法存在：硫化亞鐵、硫酸鐵鹽等在還原氣氛中被氫還原為無機(jī)硫(H2s)和有機(jī)硫(cs2，cOs、硫醇、噻吩、硫醚等)。原料氣中硫化物含量和原料含硫量和加工方法相關(guān)。以煤為原料時(shí)，每立方米原料氣中含硫化氫通常為幾克；用高硫煤為原料時(shí)，硫化氫可高達(dá)20一30g/m3，有機(jī)硫?yàn)?—2g/m3；天然氣、石腦油、重油中硫化物含量因產(chǎn)池不一樣而有很大差異。脫硫目標(biāo)：硫化物是多種催化劑毒物，對甲烷轉(zhuǎn)化和甲烷化催化劑、中溫變換催化劑、低溫變換催化劑、甲醋合成催化劑、氨合成催化劑活性有顯著影響。硫化物還會腐蝕設(shè)備和管道，給后面工段生產(chǎn)帶來很多危害。所以，對原料氣中硫化物進(jìn)行清除是十分必要。一、脫硫方法選擇標(biāo)準(zhǔn)濕法：1、滿足工藝需要2、硫容大3、活性好，易再生4、不堵塞5、無毒，無污染6、成本低干法：1、滿足工藝需要2、硫容大3、有一定機(jī)械強(qiáng)度4、預(yù)水不焚化，阻力小5、步驟短，使用周期長6、成本低二者特點(diǎn)：濕法脫硫：脫硫劑為液體，便于輸送；其次，脫硫劑較易再生并能回收富合價(jià)值化工原料硫磺，從而組成一個(gè)脫硫循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。所以，濕法脫硫廣泛應(yīng)用于以煤為原料及以含硫較高重油、天然氣為原料制氨步驟中。當(dāng)氣體凈化度要求較高時(shí)，可在濕法以后串聯(lián)干法精脫，使脫硫在工藝亡和經(jīng)濟(jì)上全部更合理。干法：脫硫凈化度高，并能脫除多種有機(jī)硫。但干法脫硫劑或不能再生或再生很困難，而且只能周期性操作，設(shè)備龐大，勞動強(qiáng)度高，所以，干法脫硫僅適適用于氣體硫含量較低和凈化度要求高場所。（1）．原料氣硫化氫含量中等，如硫化氫含量為2—3％左右粗天然氣凈化，目前應(yīng)用最廣泛是烷基醇胺法，如一乙醇胺法、二乙醇胺法、二甘醇胺法、二異丙醇胺法等。（2）．原料氣硫化氫、二氧化碳等酸性氣體含量較高時(shí)，只物理溶劑或物理—化學(xué)混合溶劑吸收，再生放出硫化氫氣體用克勞斯法回收硫磺。這類方法共同特點(diǎn)是蒸汽和熱消耗小，在高酸性氣體分壓時(shí)溶劑吸收能力強(qiáng)，如環(huán)丁硯法聚乙二醇二甲醚法，冷甲醇法等。（3）．原料氣硫化氫含量低，但二氧化碳含量較高時(shí)，用直接氧化法脫硫。如蒽醌二磺酸鈉法、氨水催化法等。這類方法共同特點(diǎn)是直接從溶液中回收硫磺，沒打臺硫尾氣放空造成公害間肥。但溶液硫容量低。（4）．氣體中有機(jī)硫脫除以固體于法為主，同時(shí)干法脫硫廣泛用作精細(xì)脫硫手段。如近代以天然氣、輕油等為原料大型合成氨中，廣泛應(yīng)用活性炭、氧化鋅、鈷—鉬催化劑等于法脫硫，使原料氣中總硫含量降至1ppm以下。用于天然氣干法脫硫，尚需要依據(jù)天然氣含硫量、硫形態(tài)和是否有重質(zhì)烴(C3以上)來選擇適宜方案。假如天然氣中重質(zhì)烴含量很低，總含硫量在10ppm左右，而且所含硫分系以硫化氫和硫醇形態(tài)出現(xiàn)，則采取活性炭即可滿足脫硫要求。假如天然氣中除硫化氫和硫醇外，還含有重質(zhì)烴時(shí)，則采取氧化鋅脫硫很好，氧化鋅也能脫除少許硫氧化碳。如天然氣中有機(jī)硫含量較高，或有噻酚等難于脫除硫分時(shí)，通常采取鈷－鉬或鎳—鉬催化劑，在400°C左右將有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后再用氧化鋅脫除硫化氫。一、濕式氧化法脫硫基礎(chǔ)原理濕式氧化法脫硫包含兩個(gè)過程：—是脫硫液中吸收劑將原料氣中硫化氫吸收；二是吸收劑溶液中硫化氫氧化和吸收劑再生。(一)吸收基礎(chǔ)原理和吸收劑選擇吸收劑應(yīng)為堿性物質(zhì)，使硫化氫吸收平衡向右移動用碳酸鈉水溶液或氨水等作吸收劑。(二)再生基礎(chǔ)原理和催化劑選擇堿性吸收劑只能將原料氣中硫化氫吸收到溶液中，不能使硫化氫氧化為單質(zhì)硫。所以，需借助其它物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。通常是在溶液中添加催化劑作為載氧體，氧化態(tài)催化劑將硫化氫氧化成為單質(zhì)硫，其本身呈還原態(tài)。還原態(tài)催化劑在再生時(shí)被空氣中氧氧化后恢復(fù)氧化能力，如此循環(huán)使用。此過程可示意為：顯然，選擇適宜載氧催化劑是濕式氧化法關(guān)鍵。這個(gè)載氧催化劑必需既能氧化硫化氫又能被空氣中氧所氧化。所以，從氧化還原反應(yīng)必需條件來衡量，此催化劑標(biāo)準(zhǔn)電極電位數(shù)值范圍必需大于硫化氫電極電位小于氧電極電位，即：o．14v＜Eo＜123v。實(shí)際選擇催化劑時(shí)考慮到催化劑氧化硫化氫，首先要充足氧化為單質(zhì)硫，提升脫硫液再生效果；其次又不能過分氧化生成副產(chǎn)物硫代硫酸鹽和硫酸鹽，影響脫硫液再生效果。同時(shí)，假如催化劑電極電位太高，氧化能力太強(qiáng)，再生時(shí)被空氣氧化就越困難。所以，常見有機(jī)醇類作催化劑，其E。范圍是o．2一o．75v，其它類型催化劑E0值通常為o．141一o．75V。表3—7是多個(gè)常見催化劑E0值。第三節(jié)氨水液相催化法氨水為吸收劑，對苯二酚為氧化催化劑。1．吸收原理(1)氨水吸收硫化氫平衡：(2)氨水吸收硫化氫選擇性2．再生原理在氨水中加入氧化催化劑對苯二酚后，脫硫液再生過程機(jī)理較復(fù)雜，通常認(rèn)為對苯二酚在堿性溶液中首先被空氣氧化為苯醌3．工藝條件吸收溫度以18一20℃為宜。再生溫度通常為30一35℃氨水濃度0.5—1mol/L硫容為0.15－0.2g/L。再生貧液中懸浮硫含量小于5g/L。再生空氣用量再生塔再生時(shí)間為30min左右，噴射再生槽為8min左右4工藝步驟第四節(jié)栲膠脫硫栲膠特征：橡惋栲膠屬水解類單寧。多元酚羧酸和糖或其它物質(zhì)以酯鍵或甙鍵結(jié)合而成復(fù)雜化合物混合物。物理性質(zhì)為味苦澀，有收斂性，無定形固體，棕黑色粉狀物質(zhì)?；瘜W(xué)性質(zhì)：它能和皮蛋白質(zhì)(膠朊)多肽鏈卜氨基以電價(jià)鍵或共價(jià)鍵形式結(jié)合，它能和二價(jià)或三價(jià)金屬離子絡(luò)合，形成部分溶解或不溶絡(luò)合物；它含有很強(qiáng)還原性，易氧化成對應(yīng)醌。栲膠脫硫是以堿性溶液為吸收介質(zhì)，少許橡碗栲膠和少許偏釩酸鈉作催化劑濕式二元氧化脫硫方法。在堿性溶液中，栲膠經(jīng)加熱空氣處理后，丹寧發(fā)生降解，同時(shí)膠體大部分被破壞，在脫硫工藝過程中，酚類物質(zhì)經(jīng)空氣再生氧化而成醌態(tài)，含有較高電位，可將低價(jià)釩氧化為高價(jià)釩，進(jìn)而把吸收在溶液中硫氫根氧化析出單質(zhì)硫。一、栲膠液制備二、栲膠脫硫機(jī)理吸收塔內(nèi)反應(yīng)：1）NaCO3+H2S＝NaHS+NaHCO32）氧化反應(yīng)：脫硫液中偏釩酸鈉氧化硫氫化鈉生成單質(zhì)硫，本身被還原為焦釩酸鈉。2NaHS+4NaVO3+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S反應(yīng)過程中五價(jià)釩被還原成四價(jià)釩。但這個(gè)反應(yīng)不能用吹空氣方法倒轉(zhuǎn)回去使釩再生，必需靠氧化態(tài)栲膠TEos將四價(jià)釩氧化成五價(jià)釩，而還原后還原態(tài)栲膠則可利用吹空氣法再生.3)再生反應(yīng)：焦釩酸鈉被氧化態(tài)栲膠氧化成偏釩酸納，恢復(fù)其氧化硫氫化物能力，栲膠呈還原態(tài)。Na2V409+2TEos+2NaOH+H20=4NaV03+2TErs4)還原態(tài)栲膠被空氣氧化再生為氧化態(tài)栲膠TErs+02=TEos+H205)反應(yīng)中生成NaOH和溶液中NaHC03反應(yīng)生成Na2C03:NaOH+NaHC03=Na2C03+H2O三、栲膠法脫硫關(guān)鍵指標(biāo)總堿度0.4NpH值8.5---9.2栲膠含量1---2.0g/l總釩含量1---1.5g/l噴射氣壓力0.35MPa第五節(jié)干法脫硫方法有：氧化鋅法、鈷鉬加氫—氧化鋅法、活性炭法、分子篩法等。一、鈷鉬加氫—氧化鋅法：原理在有機(jī)硫加氫反應(yīng)同時(shí)還有烯烴加氫生成飽和烴，有機(jī)氮化物在一定程度上轉(zhuǎn)化成氨和烴副反應(yīng)。另外，當(dāng)原料氣中有氧存在時(shí)，發(fā)生脫氧反應(yīng)；有一氧化碳、二氧化碳存在時(shí)，發(fā)生甲烷化反應(yīng)；有一氧化碳、水蒸氣同時(shí)存在時(shí)發(fā)生一氧化碳變換反應(yīng)；一氧化碳含量很高時(shí)還可發(fā)生歧化反應(yīng)，生成碳以炭黑形式沉積在催化劑上。上述加氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，副反應(yīng)也是強(qiáng)烈放熱反應(yīng)。為避免超溫應(yīng)盡可能降低副反應(yīng)發(fā)生。在使用鈷鉬催化劑時(shí)，要求原料氣中一氧化碳含量應(yīng)小于3．5％，二氧化碳含量應(yīng)小于1.5％。其它操作條件為：溫度350一430oC，壓力o．7—7．oMPa，氣態(tài)烴空速500-h-1。工藝步驟：二、活性炭法活性炭是無定形碳中一個(gè)．和晶形碳不一樣?；钚蕴课⒕w無規(guī)則排列形成了活性炭微孔結(jié)構(gòu)（10-100?）。通?；钚蕴勘砻娣e可達(dá)500—1500m2/g?；钚蕴筷P(guān)鍵用于脫除有機(jī)硫及少許硫化氫。因?yàn)榉磻?yīng)機(jī)理不一樣，可分為吸附、氧化和催化三種作用原理。(一)吸附作用因?yàn)榛钚蕴亢泻艽蟊缺砻娣e，吸附能力較強(qiáng)，但含有較強(qiáng)選擇性，關(guān)鍵表現(xiàn)在難吸附揮發(fā)性大物質(zhì)。如吸附有機(jī)硫中噻酚很有效而對揮發(fā)性大硫氧化碳吸附很差，對原料氣中二氧化碳和氨吸附較強(qiáng)而對揮發(fā)性大氧和氫較差。多種氣體在活性炭上吸附量如表3—6所表示。(二)氧化作用當(dāng)含有硫化氫和氧氣體經(jīng)過活性炭層時(shí)，硫化氫首先被吸附，吸附在活性炭表面上硫化氫和氣體中氧反應(yīng)生成硫和水。H2S(g)十02(g)——S(s)十H2O(1)AH：＝一221．5kJ·m01生成硫和水也被活性炭吸附。此反應(yīng)在常溫下進(jìn)行得很慢。(三)催化作用當(dāng)氣體中有少許氨、氧和水蒸氣時(shí)，水、氨、氧依次被吸附，在活性炭孔隙表面上形成一層堿性水膜，以后產(chǎn)生類似液相催化法脫硫過程一系列化學(xué)反應(yīng)，大大加緊了活性炭脫硫過程反應(yīng)速度(約為非催化反應(yīng)400倍)，提升了活性炭硫容量。另外，活性炭還能促進(jìn)有機(jī)硫和水蒸氣、氨、氧反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫化氫、硫酸銨、硫脲等含硫化合物，并被吸附或沉積于活性炭微孔上。硫化氫既能被活性炭吸附也能在活性炭表面上發(fā)生催化氧化反應(yīng)。通常情況下，因?yàn)榛钚蕴课搅蛉莺苄?，所以工業(yè)裝置常利用硫化氫既能被活性炭吸附也能在活性炭表面上發(fā)生催化氧化脫除硫化氫。在有氨存在時(shí)加入氧可使活性炭飽和硫容量增加數(shù)倍。二硫化碳、噻酚能被活性炭脫除是直接吸附結(jié)果?；钚蕴看矊咏?jīng)過一段時(shí)間脫硫，反應(yīng)生成硫磺和銨鹽達(dá)成飽和而失去活性，需進(jìn)行再生。再生通常是在3Go一400℃溫度下，用過熱蒸汽或惰性氣體提供足夠熱量將吸附硫磺升華并帶出，冷凝后即得到固體硫磺。銨鹽也被熱氣體分解而除去。利用活性炭表面氧化作用進(jìn)行原料氣脫硫工藝步驟圖。含氧原料氣經(jīng)增濕器1增濕、增氨后自上而下進(jìn)行活性炭脫硫槽2，下部導(dǎo)出脫硫后氣體送下一工段。增濕器噴淋氨水可用碳化或銅洗工段送往返收氨水，經(jīng)過氨水泵5循環(huán)使用，井定時(shí)更換。由鼓風(fēng)機(jī)送來原料氣和空氣在燃燒爐燃燒，調(diào)整煤氣和空氣流量以控制燃燒氣中氧、氫含量(O2＜0.2％，H2越少越好＝制成惰性氣體，用蒸汽調(diào)整惰性氣體溫度達(dá)400℃送脫硫槽進(jìn)行活性炭再生。帶有硫蒸氣過熱情性氣體進(jìn)入硫磺冷凝塔4、被自上而下噴淋下來冷卻水冷卻，產(chǎn)生固體硫磺和水分離后回收。

河北科技大學(xué)教案用紙上次課復(fù)習(xí)：常見脫硫方法及其原理此次課題（或教材章節(jié)題目）：第四章一氧化碳變換教學(xué)要求：變換原理重點(diǎn)：反應(yīng)條件選擇和催化劑選擇難點(diǎn)：步驟特點(diǎn)教學(xué)手段及教具：講授內(nèi)容立即間分配：一氧化碳變換基礎(chǔ)原理工藝條件第三節(jié)變換催化劑第四節(jié)工藝步驟多種步驟控制CO特點(diǎn)：中變：a．采取低溫高活性中變催化劑，降低了入爐氣體中水蒸氣量。b．采取段間噴水冷激降溫，降低系統(tǒng)熱負(fù)荷及阻力降，相對地提升了原料氣自產(chǎn)蒸汽百分比，降低外加蒸汽量。C變換和合成，銅洗組成第二換熱網(wǎng)絡(luò)，使熱能利用更趨合理。d．采取電爐升溫，革新了變換系統(tǒng)燃燒爐升溫方法，使之達(dá)成操作簡單、平穩(wěn)、省時(shí)、節(jié)能效果。第五節(jié)關(guān)鍵設(shè)備第六節(jié)變換爐及操作控制關(guān)鍵點(diǎn)第七節(jié)變換系統(tǒng)熱能回收課后作業(yè)1影響一氧化碳平衡變換率原因有頤些?怎樣影響？2一氧化碳變換反應(yīng)為何存在最適宜溫度?最適宜溫度隨變換攣是怎樣改變?3比較中變催化劑和低變催化劑在活性組分、升溫還原、鈍化及中毒等方面異同。4鈷鉬系變換催化劑活性組分是什么?通常在什么場所使用?使用前需進(jìn)行怎樣處理?5加壓變換有哪些憂缺點(diǎn)？6中溫變換和低溫變換操作條件差異上要在哪此方面?7一氧化碳變換能耗高低L要標(biāo)志是什么?怎樣降低外加蒸汽用量?8飽和熱水塔系統(tǒng)能量回收好壞是怎樣影響外加蒸汽用量?降低外加蒸汽用量具體方法有哪些?9蒸汽自給工程指什么?要實(shí)現(xiàn)蒸汽自給，要做哪幾方面工作?參考資料同上

河北科技大學(xué)教案用紙第四章一氧化碳變換任務(wù)或目標(biāo)：合成氨粗原料氣中一氧化碳是氨合成催化劑毒物，需在進(jìn)入氨合成工段前給予清除。粗原料氣中一氧化碳含量因原料及方法不一樣有較大差異。多種粗原料氣中一氧化碳含量大致為：固體燃料氣化制得半水煤氣中為28％一30％；焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化氣中為11％一15％；重油部分氧化氣中為44％一48％；烴類蒸汽轉(zhuǎn)化氣中為12％一13％。一氧化碳清除通常分為兩步。首先，利用一氧化碳和水蒸氣作用生成氫和二氧化碳變換反應(yīng)除去大部分一氧化碳，這一過程稱為一氧化碳變換，反應(yīng)后氣體稱為變換氣。經(jīng)過變換反應(yīng)既能把一氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诔ザ趸迹瑫r(shí)又可制得等體積氫，所以一氧化碳變換既是原料氣凈化過程，又是原料氣制造繼續(xù)。然后，再采取銅氛液洗滌法、液氮洗滌法或甲烷化法脫除變換氣中殘余一氧化碳。第一節(jié)一氧化碳變換基礎(chǔ)原理一、化學(xué)平衡不過，因?yàn)樽儞Q所用催化劑對反應(yīng)(4—1)含有良好選擇性，從而抑制其它反應(yīng)發(fā)生。所以，在進(jìn)行平衡組成計(jì)算時(shí)，僅考慮反應(yīng)(4—1)平衡關(guān)系。(一)反應(yīng)熱效應(yīng)和平衡常數(shù)一氧化碳和水蒸氣反應(yīng)是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，不一樣溫度下反由反應(yīng)(4—1)可知，變換反應(yīng)后干基氣體體積增加，濕基氣體體積則不變。計(jì)算表明，當(dāng)壓力低于5MPa時(shí)，可不考慮壓力對平衡常數(shù)影響。所以．變換反應(yīng)平衡常數(shù)式為；因?yàn)樽儞Q反應(yīng)是一個(gè)放熱反廢，故平衡常數(shù)隨溫度升高而降低。所以降低溫度有利于變換反應(yīng)進(jìn)行，變換氣中殘余一氧化碳含量低。平衡常數(shù)可用下列公式計(jì)算：(二)平衡變換車及其影響原因1．變換率和平衡變換率衡量一氧化碳變換程度參數(shù)稱為變換率，用d表示。定義為：已變換一氧化碳量和變換前一氧化碳且之百分比。而反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)變換率稱為平衡變換率，用f·表示。變換率高低關(guān)系到下一工段必需除去殘余一氧化碳多少，也影響到原料氣消耗定額。工藝條件一、溫度因?yàn)樽儞Q反應(yīng)存在最適宜溫度，假如整個(gè)反應(yīng)過程能按最適宜溫度曲線進(jìn)行，則反應(yīng)速度最大，即相同生產(chǎn)能力下所需催化劑用量最少。不過實(shí)際生產(chǎn)中完全按最適宜溫度曲線操作是不現(xiàn)實(shí)。首先，在反應(yīng)前期，‘很小，7m很高，已大大超出中變催化劑許可使用溫度范圍。而此時(shí)，因?yàn)檫h(yuǎn)離平衡，即使離開最適宜溫度曲線在較低溫度下操作仍可有較高反廢速度。其次，伴隨變換反應(yīng)進(jìn)行，f不停增大，反應(yīng)熱不停放出，而7m全部要求不停降低。亦即要考慮怎樣從催化劑床層不停移去合適熱量問題。所以，變換爐設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中溫度控制應(yīng)是：在催化劑活性溫度范圍內(nèi)操作，預(yù)防超溫造成催化劑活性組分燒結(jié)而降低活性。另外，反應(yīng)開始溫度應(yīng)高于所用型號催化劑起始活性溫度20℃左右，伴隨催化劑使用時(shí)間增加活性有所下降，操作溫度應(yīng)合適提升。b．應(yīng)盡可能靠近最適宜溫度曲線進(jìn)行反應(yīng)。為此，必需從催化劑床層中排出熱量，不停降低反應(yīng)溫度，而且對排出熱量加以合理利用。依據(jù)催化劑床層和冷卻介質(zhì)之間換熱方法不一樣，排熱方法可分為連續(xù)換熱式和多段換熱式兩大類。對變換反應(yīng)，因?yàn)檎麄€(gè)反應(yīng)過程變換串改變較大．反應(yīng)前期和后期單位催化劑床層體積所需排出熱量相差甚遠(yuǎn)，故關(guān)鍵采取多段換熱式。這類變換爐特點(diǎn)是反應(yīng)過程和換熱過程分開進(jìn)行，各段反應(yīng)在絕熱情況下進(jìn)行，段間進(jìn)行換熱，即絕熱反應(yīng)和換熱過程依次交替進(jìn)行，使反應(yīng)從整體上靠近最適宜溫度曲線(參看圖4—15)。多段換熱式又可分為多段間接換熱式和多段直接換熱式兩種。前者段間換熱是在問壁式換熱器中進(jìn)行；后者則是在反應(yīng)氣流中直接加入冷流體以達(dá)成降溫目標(biāo)，又稱冷激式。變換反應(yīng)可用冷激介質(zhì)有：冷原料氣、水蒸氣及冷激水。對于低變過程，因?yàn)橐谎趸挤磻?yīng)量少，床層溫升小，催化劑無須分段。其溫度控制除了注意必需在催化劑活性溫度范圍內(nèi)操作以外，為了預(yù)防冷凝液析出，還應(yīng)尤其注意依據(jù)氣體中水蒸氣含量以高于露點(diǎn)30℃來確定低變過程溫度下限。圖4—11系由氣體濕含量及總壓計(jì)算露點(diǎn)溫度再加上30℃求得低變操作溫度下限。二、壓力壓力較低時(shí)對變換反應(yīng)化學(xué)平衡幾乎沒有影響，但反應(yīng)速度卻隨壓力增大而增大。故提升壓力對變換反應(yīng)是有利。且從壓縮氣體動力消耗上看，因?yàn)楝F(xiàn)在合成氨工藝采取高壓合成，而變換前干原料氣體積小于干變換氣體積，所以，先壓縮干原料氣后再進(jìn)行變換比常壓變換后再壓縮變換氣能耗低。因不一樣原料氣中一氧化碳含量差異，能耗約可降低15％一30％。另外，加壓變換提升廠過剩蒸汽回收價(jià)值。加壓還有利于傳熱、傳質(zhì)速度提升，使變換系統(tǒng)設(shè)備更緊湊。當(dāng)然，加壓變換需用壓力較高蒸汽，對設(shè)備材質(zhì)、耐腐蝕要求也增高，設(shè)備投資增加，盡管如此其優(yōu)點(diǎn)仍是關(guān)鍵。具體操作壓力則是依據(jù)大、中、小型氨廠工藝特點(diǎn)，尤其是工藝蒸汽壓力及壓縮機(jī)各段壓力合理配置而定。通常小型氨廠為o．7—3．2MPa；中型氨1．2—1．8MPa，大型氨廠固原料及工藝不一樣差異較大。三、H2O／CO增加水蒸氣用量，現(xiàn)有利提升一氧化碳平衡變換率，又有利于提升變換反應(yīng)速度，從而降低一氧化碳?xì)堄嗪?。為此，生產(chǎn)上均采取過量水蒸氣。因?yàn)檫^量水蒸氣存在，確保了中變催化劑活性組分四氧化三鐵穩(wěn)定，同時(shí)抑制了析炭及甲烷化副反應(yīng)發(fā)生。過量水蒸氣還起到熱載體作用，使床層溫升減小。要降低水蒸氣用量，首先應(yīng)考慮采取低溫高活性催化劑，使反應(yīng)能在較低溫度下進(jìn)行，平衡變換率較高，不需用很大H2O／CO便可實(shí)現(xiàn)出口變換率。比如中變噸氨汽耗曾為l一1．5噸，變換氣中一氧化碳含量為3％一3．5％，以后中變催化劑起始活性溫度降到300℃左心，蒸汽用量降至o．8t以下，使用低變催化劑，蒸汽用量則可降至o2t。其次，應(yīng)將一氧化碳變換和后工序脫除殘余一氧化碳方法結(jié)合考慮，來確定一氧化碳最終變換率或殘余一氧化碳含量。比如，在聯(lián)產(chǎn)甲醉氨廠，當(dāng)醇氨比達(dá)30％以上，變換氣中一氧化碳含量需控制在l.0％以上，以提供生產(chǎn)甲醇所需一氧化碳。另外，催化劑床層段數(shù)要適宜，段間冷卻良好，注意提升變換系統(tǒng)自產(chǎn)蒸汽量及余熱回收等均可直接或間接降低蒸汽消耗。中溫變換操作適宜H2O／CO通常為1．5—3，聯(lián)醇廠應(yīng)依據(jù)不一樣醇氨比進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)中變后氣體中H2O／CO可達(dá)15以上，無須再添加蒸汽即可直接進(jìn)低變反應(yīng)。第三節(jié)變換催化劑一、對催化劑要求1、活性好2、活性溫度低3、很好選擇性4、催化劑對毒物靈敏性小、機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性好、使用壽命長、價(jià)格低廉及原料易得等二、中變催化劑：鐵系1、催化劑組成2、催化劑關(guān)鍵特征3、還原和鈍化三、低變催化劑：銅系1、催化劑組成2、催化劑關(guān)鍵特征3、還原和鈍化三、耐硫變換催化劑鈷鉬系催化劑是目前耐硫變換催化劑主流，催化劑中鈷鉬以氧化態(tài)存在，使用前必需進(jìn)行硫化，使氧化鈷、氧化鉬完全轉(zhuǎn)化為活性組分硫化鈷、硫化鉬。為使活性組分處于穩(wěn)定狀態(tài)，正常操作時(shí)氣體中應(yīng)有一定總硫含量，對催化劑進(jìn)行硫化，可用含氫二硫化碳，也可直接用硫化氫或用含硫化物原料氣，硫化反應(yīng)以下：上述硫化反應(yīng)是可逆。所以，在一定條件下活性組分硫化鈷和硫化鉬會發(fā)生水解，即反硫化反應(yīng)，使催化劑活性下降。第四節(jié)工藝步驟一、中變步驟中溫變換工藝步驟關(guān)鍵持點(diǎn)是：a．采取低溫高活性中變催化劑，降低了入爐氣體中水蒸氣量。b．采取段間噴水冷激降溫，降低系統(tǒng)熱負(fù)荷及阻力降，相對地提了原料氣自產(chǎn)蒸汽百分比，降低外加蒸汽量。c．變換和合成，銅洗組成第二換熱網(wǎng)絡(luò)，使熱能利用更趨合理。其中有兩種模式，是“汽步驟”模式，一是“水步驟”模式。前者系指合成塔設(shè)后置式廢識或中旨式廢鍋產(chǎn)生蒸汽供變換月，變換工段則設(shè)置第二熱水塔回收系統(tǒng)余熱供桔煉再生銅液用；后者在合成塔后設(shè)豈水加熱器以熱水形式向變換系統(tǒng)補(bǔ)充熱能，并經(jīng)過變換—[段設(shè)置兩個(gè)飽和熱水塔使自產(chǎn)蒸汽達(dá)成變換反應(yīng)所需汽／氣。兩種模式全部是充足利用合成及變換反席熱，去掉傳統(tǒng)工藝中出鍋滬向變換、銅洗送汽，實(shí)現(xiàn)蒸汽自給，降低能耗。d．采取電爐升溫，革新了變換系統(tǒng)燃燒爐升溫方法，使之達(dá)成操作簡單、平穩(wěn)、省時(shí)、節(jié)能效果。二、中變串低變步驟中變串低變工藝是80年代中期發(fā)展起來。就現(xiàn)在中、小型廠而言，所謂中變串低變步驟，就是在B107等鐵鉻系催化劑以后串入鈷鉬系耐硫變換催化劑。因?yàn)槟土蜃儞Q催化劑活性溫度范圍寬(在160一460℃之間全部含有良好活性)，操作溫度能夠比中變大幅度降低。耐硫變換催化劑可放在中變爐最終一段，也可另設(shè)一低變爐串在中變爐后。因4—13系中變串低變局部工藝步驟因，其它部分和團(tuán)4—l2中變步驟相同。從中變爐出來氣體因?yàn)橹凶兇妥兯闷瘹獾投?%一7％一氧化碳，氣體經(jīng)主熱交換器3降溫回收熱量后進(jìn)入低變爐14繼續(xù)反應(yīng)，深入降低氣體中一氧化碳含量．然后經(jīng)水加熱器、熱水塔、第二熱水塔回收熱量后送壓縮工段。在中變串低變步驟中，因?yàn)槟土蜃儞Q催化劑串入，操作條件發(fā)生較大改變。首先入爐半水煤氣汽／氣有較大幅度降低，為實(shí)現(xiàn)蒸汽自給提供T有力確保；其次變換氣中一氧化碳含量也出單一中交步驟冰一3．5％降到o．8％一1．5％，使銅洗負(fù)荷減輕合成半水煤氣消耗降低；而且由丁中變后串聯(lián)耐硫變換催化劑，使變換系統(tǒng)操作彈性大大增加。大型氨廠為廠降低變換氣中一氧化碳含量以中溫變換串聯(lián)采取銅基催比劑低溫變換步驟為主。低溫變換效果對其經(jīng)濟(jì)效益影響較大，低變爐出口一氧化碳每降低o．1％，日增產(chǎn)氨量就達(dá)10t以上。三、全低變步驟全低變工藝全部使用寬溫區(qū)鈷鉬系耐硫變換催化劑替換傳統(tǒng)鐵鉻系中變催化劑。中國全低變工藝自1990年實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)后，經(jīng)過幾年實(shí)踐已取得成功，并在不停推廣。全低變工藝因?yàn)榇呋瘎┢鹗蓟钚詼囟鹊?，變換爐入口溫度及爐內(nèi)熱點(diǎn)溫度全部大大低十中變爐入口及熱點(diǎn)溫度，使變換系統(tǒng)處于較低溫度范圍內(nèi)操作，催化劑對過低汽／氣不會產(chǎn)生析炭及生成烴類等副反應(yīng)，所以只要在滿足出口變換氣中一氧化碳含量前提下，可不受限制地降低入爐蒸汽含量，使全低變步驟蒸汽消耗比中變及中變串低變步驟大大降低，合成廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽供變換有余。而對于采取重油部分氧化法急冷步驟氨廠，因其制得煤氣溫度約200c并為水蒸氣所飽和，可直接使用耐硫變換催化劑進(jìn)行變換，從而大大簡化了步驟。但也因?yàn)槿霠t原料氣溫度低，氣體中油污、雜質(zhì)等輕易直接進(jìn)入爐內(nèi)，使催化劑活性下降。第五節(jié)變換爐多個(gè)類型一、多段變換護(hù)工藝特征(一)多段間接換熱式圖4—15(a)為多段間接校熱式變換爐示意圖。此處為了示意方便、簡單，把段間換熱器放在爐內(nèi)。原料氣經(jīng)換熱器預(yù)熱達(dá)成催化劑所要求溫度后進(jìn)入第一段床層，在絕熱條件廠進(jìn)行反廢，溫升值和原料氣組成及變換率相關(guān)。第一段出來氣體經(jīng)換熱器降溫，再進(jìn)入第二段床層反應(yīng)。經(jīng)過多段反應(yīng)和換熱后，出u變換氣經(jīng)換熱器回收部分熱且后送入下一設(shè)備?？偠灾^熱反應(yīng)一段，間接換熱一段是這獎變換爐持點(diǎn)。操作情況見7：f圖4—15(b)，其中4月、rJ)、2f分別是各段絕熱操作過程中變換率f和溫度7關(guān)系，稱為絕熱操作線，p1由絕熱床層熱量衡算式求出。(二)多段原料氣冷激式圖4—16(a)為多段原料氣冷激式變換爐示意圖。它和間接換熱式不一樣之處于于段間冷卻過程采取直接加入冷原料氣方法使反應(yīng)后氣體降低溫度。絕熱反應(yīng)段，用冷原料氣直接冷激是這類變換爐特點(diǎn)。(三)多段水冷激式圖4—17(a)為多段水冷激式變換爐示意圖。它和原料氣冷激式不一樣之處于于冷激介質(zhì)改為冷凝水。操作情況見4—17(b)7：x圖。圖中BC、DE、FG五分別為各反應(yīng)段絕熱操作線。因?yàn)槔浼ず髿怏w中水蒸氣含量增加，從而使下一段反應(yīng)推進(jìn)力增大．用式(4—12)計(jì)算x，因汽／氣增大而減小，所以平衡溫度提升，最適宜溫度亦提升。故平衡曲線及最適宜溫度線全部高于上一段。絕熱操作線求法和間接換熱式相同，但因?yàn)槔浼ず笃瘹庠龃笫瓜隆谓^熱溫升小于上一段，故而絕熱操作線斜率逐段增大，相互平行。冷激降溫線則均平行于溫度軸。經(jīng)過分析多個(gè)多段變換妒工藝特征，從這些變換爐圖可見，整個(gè)反應(yīng)過程只有若干點(diǎn)在最適宜溫度曲線上，要使整個(gè)反應(yīng)過程全部完全沿著最適宜溫度進(jìn)行，段數(shù)要無限多才能實(shí)現(xiàn)，顯然這是不現(xiàn)實(shí)。所以，工業(yè)生產(chǎn)中多段變換護(hù)只能靠近而不能完全沿著最好溫度曲線進(jìn)行反應(yīng)。段數(shù)愈多，愈靠近最適宜溫度曲線，但也常來不少操作控制上問題。故工業(yè)變換爐及全低變爐通常見2—3段。而且，依據(jù)工藝需要，變換爐段間降溫方法能夠是上述介紹單一形式，也能夠是多個(gè)形式組合。比如，三段變換爐一、二段間用間接換熱，二、三段間用水冷激。般間接換熱冷卻介質(zhì)多采取冷原料氣或蒸汽。用冷原料氣時(shí)因?yàn)楹蜔嵩礆怏w熱容、密度相差不大，故熱氣體熱量易被移走，溫度調(diào)整方便，冷熱氣體溫差較大，換熱面積??；用蒸汽作冷卻介質(zhì)時(shí)可將飽和蒸汽變成過熱蒸汽再補(bǔ)入系統(tǒng)能夠保護(hù)主換熱器不致腐蝕。這種方法在小型氨廠己廣泛采取，效果很好。但蒸汽間接換熱降溫不宜單獨(dú)使用，因在多數(shù)情況下(尤其是中變串低變或全低變)系統(tǒng)補(bǔ)充蒸汽量較少，常常只有熱氣體六分之一，調(diào)溫效果也不理想，故常將蒸汽換熱和其它換熱方法在同一段間接降溫中結(jié)合起來使用，圖4—12。對于原料氣冷激、蒸汽冷激和水冷激三種直接降溫方法中，前兩種方法全部兼有冷激介質(zhì)熱容小，要大幅度降低熱氣體溫度需加入較多冷激氣體缺點(diǎn)。對蒸汽而言，不僅消耗經(jīng)增大，而且還因?yàn)檎羝旧韼肓舜罅繜?，增加了變換系統(tǒng)熱負(fù)荷及熱回收設(shè)備負(fù)擔(dān)，加大了系統(tǒng)阻力，降低了系統(tǒng)生產(chǎn)能力。面對原料氣冷激，從圖很直觀看出，因?yàn)槲醋儞Q原料氣加入使反應(yīng)后氣體變換率下降，反應(yīng)后移，催化劑利用率降低。故這兩種冷激降溫方法現(xiàn)在己較少使用。相反，水冷激降溫在多年來被廣泛采取，尤其在小型廠。因?yàn)橐簯B(tài)水蒸發(fā)潛熱很大，少許水就能夠達(dá)成降溫目標(biāo)、調(diào)溫靈敏、方便。水冷激是將熱氣體中顯熱變成了蒸汽潛熱，系統(tǒng)熱負(fù)荷沒有增加。而且水加入增加了氣體混含量，在相同汽／氣下，可降低外加蒸汽量，含有一定節(jié)能效果。不過水冷激降溫應(yīng)注意水質(zhì)，需用蒸汽冷凝水，使之蒸發(fā)經(jīng)過催化劑床層后不留下殘?jiān)?，不然會引發(fā)催化劑結(jié)塊，增加阻力，降低活性。生產(chǎn)中也可取自變換系統(tǒng)熱水塔后第二熱水塔冷凝水，水質(zhì)也可滿足要求。一、能量合理利用變換工段采取中變串低交步驟后，因?yàn)榉磻?yīng)溫度降低，變換率提升，外供蒸汽大幅度降低、使全工段有效能效率從單一中交步驟時(shí)不足92％提升到現(xiàn)在95％以上，能量利用更為合理。全工段有效能損失最大部位是中變爐，占有效能總損失42．77％，尤以中變一段為甚，達(dá)21％，這是因?yàn)橐欢畏磻?yīng)離平衡遠(yuǎn)，反應(yīng)不可逆程度大，所以有效能損失大。中變一段散熱損失為5.767×104kJ/NH3，折合有效能損失為3．162×104kJ/NH3，而中變——段有效能損失為2．626×105kJ/NH3，散熱損失造成有效能損失只占12．04％。由此可見，因?yàn)樯徇@種有形損失造成有效能損失并不大，造成有效能損失關(guān)鍵原因是過程不可逆原因，而這種無形損失卻往往被大家忽略。c．噴水冷激段有效能損失也較大，尤以一、二段間冷激段為甚，占有效能總損失1L38％。這是因?yàn)閲娙肜淠透邷貧怏w溫差大(80℃和450℃)，混合降溫過程不可逆程度大所致。d．飽和熱水塔系統(tǒng)有效能損失占20、49％，其中飽和塔為9．026％，這是因?yàn)閭髻|(zhì)、傳熱不可逆造成?？山?jīng)過改善設(shè)備結(jié)構(gòu)，采取高效優(yōu)質(zhì)填料來提升傳熱傳質(zhì)效果。因?yàn)槟芰亢馑愫陀行芎馑銓δ芰吭u價(jià)角度不一樣，所得結(jié)論也有所不一樣。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只有將兩種衡算結(jié)合起來才能對變換工段能量利用情況做出合理而正確判定和評價(jià)。二、降低能耗方法以前面分析知，生產(chǎn)上是經(jīng)過補(bǔ)加蒸汽向變換工段提供理論計(jì)算上不足能量及實(shí)際存在熱損失能量，并滿足工藝上過量蒸汽要求，所以，盡可能降低蒸汽添加量和合理回收過剩蒸汽能量是變換系統(tǒng)節(jié)能降耗根本路徑。具體方法以下。a．采取優(yōu)質(zhì)低溫催化劑，降低工藝上對過量蒸汽要求。低溫下進(jìn)行變換反應(yīng)，完成相同變換率所需汽／氣低。現(xiàn)在小型氨廠技改從活性溫度高中變催化劑到活性溫度低中變催化劑，從單一中變步驟到中變串低變以至全低變步驟，其關(guān)鍵目標(biāo)就是降低反應(yīng)溫度，降低汽／氣，降低變換氣中一氧化碳含量。另外，變換爐合理分段，適宜段間降溫方法，和催化劑良好維護(hù)全部是降低汽／氣有效方法。b．加強(qiáng)余熱回收，合理設(shè)置工藝步驟。設(shè)置第二熱水塔、二水加熱器等換熱設(shè)備，盡可能降低入冷卻器變換氣溫度。設(shè)中間水加熱器等設(shè)備，提升入飽和塔熱水溫度，從而增加飽和塔回收蒸汽量，降低外供蒸汽量。c采取新型、高效飽和熱水塔，提升飽和塔出口半水煤氣溫度。在飽和塔入口熱水溫度一定情況下，飽和增回收蒸汽量多少取決于塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)情況。采取新型垂直篩板塔替換填料塔對改善氣·液接觸，提升傳熱、傳質(zhì)效率，確保安全生產(chǎn)收到了良好效果。d．加強(qiáng)保溫，降低系統(tǒng)熱損失。從整體看，系統(tǒng)中各設(shè)備、管道散熱損失也是由外供蒸汽能量來負(fù)擔(dān)。所以，加強(qiáng)保溫，改善保溫材料，增加保溫厚度是十分必需。

河北科技大學(xué)教案用紙上次課復(fù)習(xí)：變換反應(yīng)原理CO＋H2O=CO2+H2,反應(yīng)控制條件（溫度、壓力、蒸汽用量）,節(jié)能路徑此次課題（或教材章節(jié)題目）：第五章二氧化碳脫碳教學(xué)要求：了解脫碳方法選擇標(biāo)準(zhǔn)、物理脫碳和化學(xué)法脫碳特點(diǎn)；掌握氨水脫碳原理，熱鉀堿法脫碳原理和工藝步驟、工藝指標(biāo)。重點(diǎn)：碳酸丙烯酯和NHD脫碳難點(diǎn)：脫碳原理教學(xué)手段及教具：講授內(nèi)容立即間分配：第一節(jié)二氧化碳脫除概述一、多種脫碳方法二、物理吸收和化學(xué)吸收比較三、選擇脫碳劑或吸收劑標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié)化學(xué)吸收法一、氨水中和二、熱碳酸鉀法第三節(jié)物理吸收法一、碳丙法二、低溫甲醇洗法三、NHD法課后作業(yè)1．物理吸收法脫除二氧化碳基礎(chǔ)原理是什么？2．碳酸丙烯脂脫除二氧化碳常壓解吸—空氣氣提工藝存在什么問題?應(yīng)怎樣改善?3．低溫甲醇法脫除二氧化碳特點(diǎn)是什么?4．怎樣正確選擇脫碳方法。參考資料同上河北科技大學(xué)教案用紙第五章二氧化碳脫碳第一節(jié)二氧化碳脫除脫碳目標(biāo)：多種原料制取粗原料氣，經(jīng)一氧化碳變換后，變換氣中除含氫、氮外，還有二氧化碳、一氧化碳和甲烷等雜質(zhì)，其中以二氧化碳含量最高。二氧化碳既是氨合成催化劑有害物，又是制造尿素、碳酸氫銨、純堿等化工產(chǎn)品關(guān)鍵原料，但因?yàn)橛猛静灰粯?，不一樣原料制氨需要脫除二氧化碳量差異很大，脫碳方法很多。一、多種脫碳方法二、物理吸收和化學(xué)吸收比較物理吸收和化學(xué)吸收根本不一樣點(diǎn)在于吸收劑和氣體溶質(zhì)分子間力不一樣。物理吸收中各分子間為范德華引力，而化學(xué)吸收中為化學(xué)鍵力，這二者區(qū)分組成它們在吸收平衡線、熱效應(yīng)、溫度對吸收影響和吸收選