合成氨原料氣凈化課件

合成氨原料氣的凈化

--原料氣脫硫

合成氨原料氣凈化一、硫的來源及脫硫目的二、脫硫方法的分類三、干法脫硫四、濕法脫硫合成氨原料氣凈化

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，為了防止合成氨生產(chǎn)過程催化劑中毒，需要在進(jìn)入合成塔之前除去。原料氣的脫硫一氧化碳變換二氧化碳的脫除原料氣精制合成氨原料氣凈化一、硫的來源及脫硫目的硫無機(jī)硫有機(jī)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(jī)硫90％按分子結(jié)構(gòu)有機(jī)硫10％硫化物含量因原料及加工方法不同而不同合成氨原料氣凈化硫化物的危害：

影響催化劑活性導(dǎo)致其中毒；腐蝕設(shè)備和管道；使銅洗系統(tǒng)的低價(jià)銅生成硫化亞銅沉淀，增加銅耗。

目的：延長催化劑使用壽命，減少設(shè)備腐蝕。還可副產(chǎn)硫磺。合成氨原料氣凈化二、脫硫方法的分類1、干法

是用固體脫硫劑(如氧化鋅、活性炭、分子篩等)將氣體中的硫化物除掉。優(yōu)點(diǎn)是既能脫無機(jī)硫，又能脫有機(jī)硫，可把硫脫至極微量。缺點(diǎn)是脫硫劑不能再生，故只能周期性操作，不適于脫除大量硫化物。合成氨原料氣凈化2、濕法

用堿性物質(zhì)或氧化劑的水溶液即脫硫劑(如氨水法、碳酸鹽法、乙醇胺法、蒽醌二磺酸鈉法及砷堿法等)吸收氣體中的硫化物。優(yōu)點(diǎn)是采用液體脫硫，便于再生并能回收硫，易于構(gòu)成連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)，可用較小的設(shè)備脫大量硫化物。缺點(diǎn)是對有機(jī)硫脫除能力差，凈化度不如干法高。二、脫硫方法的分類合成氨原料氣凈化氧化鋅法鈷鉬加氫法氫氧化鐵法活性炭法濕法脫硫：干法脫硫：化學(xué)吸收法物理吸收法化學(xué)物理綜合吸收法中和法氧化還原法如：環(huán)丁砜-MEA如：低溫甲醇法合成氨原料氣凈化①鈷(Co)鉬(Mo)加氫在300-400℃溫度下，采用鈷鉬加氫脫硫催化劑，使有機(jī)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(dá)到較好的脫硫效果。基本原理

：RCH2SH+H2=RCH3+H2SRCH2-S-CH2R′+2H2=RCH3+R′CH3+H2SRCH2S-SCH2R′+3H2=RCH3+R′CH3+2H2S鈷鉬加氫法還可將烯烴加氫轉(zhuǎn)變成飽和烷烴，從而減少蒸汽轉(zhuǎn)化工序析碳的可能。三、干法脫硫合成氨原料氣凈化催化劑：以氧化鋁(Al2O3)為載體，由氧化鈷(CoO)和氧化鉬(MoO3)組成。Mo含量為5～13％，Co含量為1～6％。經(jīng)硫化后的活性組分主要為MoS2，Co9S8防止MoS2保持具有活性的微晶結(jié)構(gòu)，以免微晶因聚集而活性衰減。工藝條件：操作條件，溫度一般在300～400℃，壓力0.7～7.0MPa，入口氣空間速度為500～2000h-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5～10%氫為準(zhǔn)。三、干法脫硫合成氨原料氣凈化②氧化鋅脫硫氧化鋅脫除有機(jī)硫的能力很強(qiáng)，可使出口硫含量<0.1ppm，當(dāng)原料氣硫含量＜50×10-6時(shí)，僅用它一步脫硫就行了。若硫含量較高，可先用濕法，再用此法?；驹恚篫nO(s)+H2S(g)=ZnS(s)+H2O(g)ZnO(s)+C2H5SH(g)=ZnS(s)+C2H5OH(g)ZnO(s)+C2H5SH(g)=ZnS(s)+C2H4(g)+H2O(g)

若原料氣中有氫存在，還有下列反應(yīng)：CS2+4H2=2H2S+CH4COS+H2=H2S+CO

脫除有機(jī)硫氧化鋅脫硫的反應(yīng)速度主要是內(nèi)擴(kuò)散控制，所以氧化鋅脫硫劑都做成高孔隙率的小顆粒。合成氨原料氣凈化

氧化鋅脫硫性能的好壞用硫容量表示。所謂硫容就是每單位質(zhì)量氧化鋅能脫除S的量。硫容的影響因素溫度汽氣比空速硫容是隨著溫度的降低、空速的提高和汽氣比的增大而減少的。②氧化鋅脫硫合成氨原料氣凈化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原料氣合成氨原料氣凈化四、濕法脫硫選擇原則：（1）必須能滿足特定工藝對脫硫要求的凈化度。（2）硫容量大,硫容值越大，所需脫硫溶液量越少，脫硫及再生泵的運(yùn)轉(zhuǎn)電費(fèi)也越少。（3）脫硫劑活性好，容易再生，且消耗定額低。（4）不易發(fā)生硫堵。（5）脫硫劑價(jià)廉易得。（6）無毒性、無污染或污染小。合成氨原料氣凈化改良ADA法

改良的蒽醌二磺酸鈉(AnthraguioneDisulphonisAcid,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，故稱改良ADA法。蒽醌二磺酸鈉(ADA)

結(jié)構(gòu)式：合成氨原料氣凈化改良ADA法脫硫包括吸收脫硫和氧化再生兩個(gè)過程：ADA法脫硫基本原理吸收脫硫塔中：氧化再生塔中：吸收脫硫的總反應(yīng)式：合成氨原料氣凈化

⑴溶液pH值

PH值升高，對吸收硫化氫有利,但pH值過高，副反應(yīng)Na2S2O3濃度劇增（圖2），且對轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫也不利。當(dāng)pH達(dá)到8.8時(shí)，H2S吸收基本完成（圖1）；當(dāng)pH值再高時(shí)，降低碳酸鈉的溶解度，影響硫的回收。通常選擇8.5~9.2。

pH值圖18.38.58.7H2S吸收程度/%403020100pH值圖26789101112硫代硫酸鈉的量/%2.01.51.00.50

ADA法脫硫工藝條件合成氨原料氣凈化(2)釩酸鹽含量一般應(yīng)使ADA與偏釩酸鹽的當(dāng)量比為2左右。(3)溫度溫度上升，生成硫代硫酸鹽的副反應(yīng)加速，不利吸收。通?？刂莆諟囟葹?0-50°C.(4)壓力加壓和常壓均可，取決于流程其它工序