化工工艺学教案 - 图文

能采用甲烷化法将气体中残余的一氧化碳和二氧化碳体积分数之和降到(5—10)×10-6。

（三）以重油为原料制氨流程

以重油为原料制氨时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经一氧化碳耐硫变换、低温甲醇洗和液氮洗，再压缩、合成得到氨。该流程中需设置空分装置．提供氧气供油气化，氮气用于液氮洗涤脱除残余一氧化碳等组分 ．

四、合成氨生产的进展 4分钟

20世纪50年代，由于天然气、石油资源大量开采，为台成氨提供了丰富的原料．促进了世界合成氨工业的迅速发展。以廉价的天然气、石脑油和重油来代替固体原料生产合成氨，从工程投资、能量消耗和生产成本来看具有显著的优越性。起初，各国将天然气作为原料。随着石脑油蒸汽转化催化剂的试制成功，缺乏天然气的国家开发了以石脑油为原料的生产方法。

20世记60年代以后，开发了多种活性好的新型催化剂．能量的回收与利用更趋合理。大型化工程技术等方面的进展，促进了合成氨工业的高速度发展，引起f合成氨装置的重大变革，其主要内容包括以下几个方面 (一)单系列大型化

由于受高压设备制做的约束，30世纪50年代以前，氨合成塔单塔最大生产能力为200t。d-1，60年代初期也仅为400t．d-1。因此，对于规模大的氨厂，就需要若干个平行的系列装置。若能提高单系列装置的生产能力，就可以减少平行的系列数，有利于提高经济效益。1966年，美国凯洛格(Kell088)公司建成1000 t．d-1单系列合成氨装置，实现了合成氨工业的一次重大突破。由于大型氨厂具有投资省、成本低、能量利用效率高、占地少、劳动生产串高的特点，从20世纪60年代中期开始，世界上新建的以气态和液态烃类为原料的大型氨厂，大都采用单系列的大型装置。的装置，目前世界上最大的合成氨装置能力为1800 t．d-1。 (二)热能综合利用

合成氨为高能耗过程，20世纪60年代以前，以天然气为原料的合成氨厂，每吨氨耗电1000kw．h左右。随着装置的大型化和蒸汽透平驱动的高压离心式压缩机研制成功，在工艺设计中把生产产品和生产动力结合起来，利用系统余热生产高压蒸汽，经汽轮机驱动离心式压缩机泵，乏汽作为工艺蒸汽相加热介质，使能耗大大下降，每吨氛耗电仅6kw．h左右。 (三)高度自动化

大型合成氨厂为单系列装置，设备都是单台，尺寸较大。20世纪60年代，将全流程控制点的二次仪表全部集中于主控室显示并监视控制。进入70年代后，计算机技术应用于合成氨生产过程，操作控制上产生了飞跃。大型合成氨厂基本都采用集散控制系统(简称Dcs)。 五、我国氨合成工业的发展： 4分钟

我国合成氨工业的发展是从建设中型氨厂开始的。50年代初，在恢复、扩建老厂的同时，从前苏联引进三套以煤为原料的年产50kt的合成氨装置，后又试制成功了高压往复式压缩机和氨合成塔．我国具有生产和发展合成氨的能力。

70年代后，小氮肥厂经历了原料、扩大生产能力、节能降耗、以节能为中心的设备定型化、技术上台阶等五个阶段的改造，部分企业达到吨氨能耗4L 87GJ的水平。现在，全国有八百多家小氮肥厂，1995年氨产量l 619Mt，占全国总产量的58．64％。

目前，对小氮肥企业的改造重点是抓好规模、品种、技术、产业等方面的结构调整。主要内容为：不断向经济规模发展；逐步增加高浓度氮肥及复混肥的比重；通过新技术开发、节能降耗提高技术水平；将小氮肥企业建成农化服务中心，成为生产化肥和专用复混肥的基地、发展精细化工及其他化工产品为主的小化工基地、城镇煤气和热力供应基地。

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我国大型合成氨厂是在70年代中期开始建设的。随着农业生产对化肥需求量的日益增长和我国石油、天然气资源的大规模开发，1973年开始，从美国、荷兰、日本、法国引进了L 3套年产300kt合成氨的成套装置。艾巾以天然气为原料的10套，以石脑油为原料的3套。1978年又引进了3套以重油为原料、1套以煤为原料的年产300kI合成氛的装置。这些引进大型合成员装置的建成投产，不仅较快地增加了我国合成员的产量．而且提高了合成员工业的技术水平和管理水平，也缩小了与世界先进水平的差距。

除已建成的二十多套大型合成员装置外，考虑到我国是农业大国，化肥需求量逐年增长，在“九五”期间将充分利用我国的天然气和煤炭资源，再建成一批大型合成氨装置，并在一些资源丰富的地区形成合成氨生产基地。新建的大、中型合成氨装置要达到经济规模，最小规模为；以天然气为原料合成氨年产量为200一300kt，以煤为原料合成氨年产量为80kt。新建装置原则上国内自行设计制造，立足于国产化。 六、氨的性质和用途

氨是一种可燃性气体，自燃点为630℃，故一般较难点燃。氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能够发生爆炸，爆炸下限 15.7 ％，上限 27. 4 ％。有饱和水蒸气存在时，氨-空气混合物的爆炸界限较窄。 用途：?

?用于制造化学肥料如尿素、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵等。 ?作为生产其他化工产品的原料如硝酸、硝酸盐、铵盐、氰化物等无机物。 ?用来制造胺、磺胺、腈等有机物。 ?用于高科技原料如生产甘油等。 ?用于制冷剂。

七、健康危害和导致后果 3分钟

氨对上呼吸道有刺激和腐蚀作用，高浓度时可危及中枢神经系统，还可通三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停博和呼吸停止。人对氨的嗅觉阈为0.5~1mg/m3，浓度50 mg/m3以上鼻咽部有刺激感和眼部灼痛感，500 mg/m3以上短时内即出现强烈刺激症状，1500 mg/m3以上可危及生命，3500 mg/m3以上可即时死亡。

国家卫生标准为30 mg/m3。

对粘膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死, 也可引起反射性呼吸停止。

急性中毒者出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽等，眼结膜、鼻粘膜、咽部充血、水肿，胸部x线征象符合支气管炎或支气管炎。

中度中毒，出现呼吸困难；严重者可发生中毒性肺水肿，或有呼吸窘迫综合症，激烈咳嗽、咯大量血、休克等。

液氨或高浓度氨可致眼灼伤；液氨可致皮肤灼伤。

急救处理原则：

迅速将患者移至空气新鲜处，合理吸氧，解除支气管痉挛，维持呼吸、循环功能，立即用2%硼酸液或清水彻底冲洗污染的眼或皮肤；为防治肺水肿应卧床休息，保持安静，根据病情及早、足量、短期应用糖皮质激素，在病程中应严密观察以防病情反复，注意窒息或气胸发生，预防继发感染，有严重喉头水肿及窒息预兆者宜及早施行气管切开，对危重病员应进行血气监护。注意眼、皮肤灼伤的治疗。

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上次课复习： 本次课题（或教材章节题目）： 第二章章 原料气的制取 教学要求：掌握气态烃（甲烷）蒸汽转化法制取合成氨原料气的原理。 熟悉：熟悉流程的基本组成；工艺条件的分析；主要设备。 了解：两段转化的工艺目的。 重点：1、烃类（甲烷）蒸汽转化制气方法。 2、气态烃蒸汽转化法的原理、平衡组成、工艺条件、主要设备。 难点：1、氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能够发生爆炸，有饱和水蒸气存在时，氨-空气混合物的爆炸界限较窄。 2、气态烃蒸汽转化法的原理和工艺条件的制定。 教学手段及教具：多媒体 讲授内容及时间分配： 气态烃蒸汽转化： 一、烃类蒸汽转化的原料 二、合成氨对原料气的要求 三、化学反应及化学平衡 四、影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素 五、反应机理（反应的微观步骤） 六、催化剂 七、工艺条件 八、工艺流程 九、主要设备 1简述氨的性质和用途? 2以气态烃为原料制取合成氨原料气的方法有哪几种?每种方法的原理和特点是什么? 3镍催化剂在使用之前为什么要进行还原?已还原的镍催化剂若与空气接触 课后作业 为何要进行钝化? 4什么是析炭现象?有何危害?如何防止析炭?发生析炭后应如何处理? 5甲烷蒸汽转化为什么要分两段转化?二段转化炉所发生的主要化学反应有哪些？ 6在甲烷蒸汽转化过程中，确定操作压力、温度、水碳比和空速的依据分别是什么？ 《合成氨》河北化工学校 程桂花 《合成氨与甲醇》赵育祥 《合成氨工艺与节能》张成芳 《无机化工工艺学（一） 合成氨》陈五平 参考资料 《合成氨工学 第一----- 第三卷》姜圣阶 《甲醇生产工艺与操作》杨福升 齐淑芳 《甲醇的生产》孟广铨 黄裕培 《尿素生产工艺与操作 （中级本）》陈观平 赵元凯 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸

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第二章

第一节 烃类蒸汽转化法

原料气的制取

一、烃类蒸汽转化的原料

气态烃包括天然气、油田气、炼厂气、焦炉气及裂化气等；液态烃包括原油、轻油和重油。其中除原油、天然气和油田气是地下药藏的天然矿外，其余皆为石油炼制工业、炼焦工业和基本有机合成工业的产品。

二、合成氨对原料气的要求

氢氮比3：1 甲烷含量小于0.5% 有害物质少

三、化学反应及化学平衡

在蒸汽转化过程中，各种烃类主要进行如下反应：

甲烷蒸汽转化反应：

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