合成氨原料氣凈化ppt課件

1、1合成氨原料氣的凈化 -原料氣脫硫原料氣脫硫2一、硫的來源及脫硫目的一、硫的來源及脫硫目的二、脫硫方法的分類二、脫硫方法的分類三、干法脫硫三、干法脫硫四、濕法脫硫四、濕法脫硫3 合成氨原料氣的凈化合成氨原料氣的凈化 氨合成反應(yīng)需要高純度的氨合成反應(yīng)需要高純度的H H2 2和和N N2 2。無論以固體（煤或焦炭）還是用。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、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

2、中毒，程催化劑中毒，需要在進(jìn)入合成塔之前除去。需要在進(jìn)入合成塔之前除去。原料氣的脫硫原料氣的脫硫一氧化碳變換一氧化碳變換二氧化碳的脫除二氧化碳的脫除原料氣精制原料氣精制4一、硫的來源及脫硫目的一、硫的來源及脫硫目的硫硫無機(jī)硫無機(jī)硫有機(jī)硫有機(jī)硫硫鐵礦硫硫鐵礦硫硫酸鹽硫硫酸鹽硫脂肪硫脂肪硫芳香硫芳香硫硫化氫硫化氫CS2、 COS硫醇、硫醇、硫醚、噻吩硫醚、噻吩存在形式存在形式無機(jī)硫無機(jī)硫90按分子結(jié)構(gòu)按分子結(jié)構(gòu)有機(jī)硫有機(jī)硫10硫化物含量因原料及加工方法不同而不同硫化物含量因原料及加工方法不同而不同硫化物的危害：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)銅生影響催化劑

3、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。成硫化亞銅沉淀，增加銅耗。 目的：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。延長催化劑使用壽命，減少設(shè)備腐蝕。還可副產(chǎn)硫磺。5;.6二、脫硫方法的分類二、脫硫方法的分類1 1、干法、干法 是用固體脫硫劑是用固體脫硫劑( (如氧化鋅、活性炭、分子篩等如氧化鋅、活性炭、分子篩等) )將氣體中的硫?qū)怏w中的硫化物除掉?；锍?。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。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。缺點(diǎn)是脫硫劑不能再生

4、，故只能周期性操作，不適于脫除大量硫化物。72 2、濕法、濕法 用堿性物質(zhì)或氧化劑的水溶液即脫硫劑用堿性物質(zhì)或氧化劑的水溶液即脫硫劑( (如氨水法、碳酸鹽法、如氨水法、碳酸鹽法、乙醇胺法、蒽醌二磺酸鈉法及砷堿法等乙醇胺法、蒽醌二磺酸鈉法及砷堿法等) )吸收氣體中的硫化物。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)，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?？捎幂^小的設(shè)備脫大量硫化物。缺點(diǎn)是對(duì)有機(jī)硫脫除能力差，凈化度不如干法高。缺點(diǎn)是對(duì)有機(jī)硫脫除能力差，凈化度不如干法高。二、脫硫方法的分類二、脫硫方法的

5、分類8氧化鋅法氧化鋅法鈷鉬加氫法鈷鉬加氫法氫氧化鐵法氫氧化鐵法活性炭法活性炭法濕法脫硫：濕法脫硫：干法脫硫：化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法物理吸收法物理吸收法化學(xué)物理綜合吸收法化學(xué)物理綜合吸收法中和法中和法氧化還原法氧化還原法如：環(huán)丁砜如：環(huán)丁砜-MEA如：低溫甲醇法如：低溫甲醇法9鈷(Co)鉬(Mo)加氫在在300-400 300-400 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。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?；驹砘驹?： RC

6、H2SH+H2=RCH3 + H2S RCH2-S-CH2R +2H2=RCH3 + R CH3 +H2S RCH2S-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。能。三、干法脫硫三、干法脫硫10催化劑：催化劑：以氧化鋁以氧化鋁(Al(Al2 2O O3 3) )為載體，由氧化鈷為載體，由氧化鈷(CoO)(CoO)和氧化鉬和氧化鉬(MoO(MoO3 3) )組成。組成。MoMo含量為含量為5 51313，CoCo含量為含量為1 16 6。經(jīng)硫

7、化后的活性組分主要為。經(jīng)硫化后的活性組分主要為MoSMoS2 2，CoCo9 9S S8 8防止防止MoSMoS2 2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。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：工藝條件：操作條件，溫度一般在操作條件，溫度一般在300300400400，壓力，壓力0.70.77.0MPa7.0MPa，入口，入口氣空間速度為氣空間速度為5005002000h2000h-1-1，液態(tài)烴空速，液態(tài)烴空速0.5-6h0.5-6h-1-1，加氫量一般按照保持，加氫量一般按照保持反應(yīng)后氣體中有反應(yīng)后氣體中有5 510%10%氫為準(zhǔn)。氫為準(zhǔn)。三、干法脫硫三、

8、干法脫硫11氧化鋅脫硫氧化鋅脫除有機(jī)硫的能力很強(qiáng)，可使出口硫含量氧化鋅脫除有機(jī)硫的能力很強(qiáng)，可使出口硫含量0.1ppm0.1ppm，當(dāng)原料氣硫含量，當(dāng)原料氣硫含量50501010-6-6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。此法?；驹恚?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?？紫堵实男☆w粒。12 氧化鋅脫硫性能的好壞用硫容量表示。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)量氧化鋅能脫除所謂

9、硫容就是每單位質(zhì)量氧化鋅能脫除S的量。的量。溫度溫度汽氣比汽氣比空速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。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。氧化鋅脫硫13氧化鋅脫硫工藝流程圖工藝指標(biāo)：工藝指標(biāo)：溫度：溫度：200-400 常溫使用常溫使用,脫硫劑加入氧化銅助劑脫硫劑加入氧化銅助劑脫硫效果：脫硫效果：0.5-0.05ppm原料氣14四、濕法脫硫四、濕法脫硫選擇原則：選擇原則：（1 1）必須能滿足特定工藝對(duì)脫硫要求的凈化度。）必須能滿足特定工藝對(duì)脫硫要求的凈化度。（2 2）硫容量大）硫容量大, ,硫容值越大，所需脫硫溶液量越少，脫硫及再生泵的硫容值越大，

10、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。運(yùn)轉(zhuǎn)電費(fèi)也越少。（3 3）脫硫劑活性好，容易再生，且消耗定額低。）脫硫劑活性好，容易再生，且消耗定額低。（4 4）不易發(fā)生硫堵。）不易發(fā)生硫堵。（5 5）脫硫劑價(jià)廉易得。）脫硫劑價(jià)廉易得。（6 6）無毒性、無污染或污染小。）無毒性、無污染或污染小。15改良ADA法 改良的蒽醌二磺酸鈉改良的蒽醌二磺酸鈉(Anthraguione Disulphonis Acid, ADA)法為化學(xué)吸收法，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法溶液中加入適量的偏釩酸鈉作載氧劑，使氧化

11、析硫速率大大加快，故稱改良載氧劑，使氧化析硫速率大大加快，故稱改良ADA法。法。蒽醌二磺酸鈉蒽醌二磺酸鈉(ADA)結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)式：16 改良改良ADA法脫硫包括吸收脫硫和氧化再生兩個(gè)過程：法脫硫包括吸收脫硫和氧化再生兩個(gè)過程： ADA法脫硫基本原理法脫硫基本原理3322NaHCONaHSCONaSHSNaOHOVNaO HNaVONaHS244294223(H)ADA NaVOO HNaOH ADAOVNa242232942吸收脫硫塔中：吸收脫硫塔中： O HADAOADA(H)22222 氧化再生塔中：氧化再生塔中： 吸收脫硫的總反應(yīng)式：吸收脫硫的總反應(yīng)式：)(2HADASADASH 17

12、溶液溶液pHpH值值 PH值升高，對(duì)吸收硫化氫有利值升高，對(duì)吸收硫化氫有利,但但pH值過高，副反應(yīng)值過高，副反應(yīng)Na2S2O3濃度劇增（圖濃度劇增（圖2） ，且對(duì)轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫也不利。當(dāng)且對(duì)轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫也不利。當(dāng)pH達(dá)到達(dá)到8.8時(shí)，時(shí)，H2S吸收基本完成（圖吸收基本完成（圖1）；當(dāng)）；當(dāng)pH值值再高時(shí)，降低碳酸鈉的溶解度，影響硫的回收。通常選擇再高時(shí)，降低碳酸鈉的溶解度，影響硫的回收。通常選擇8.59.2。8.3 8.5 8.7H2S吸收程度吸收程度/%4030201006 7 8 9 10 11 12硫代硫酸鈉的量硫代硫酸鈉的量/%2.01.51.00.50 ADA法脫硫工藝條件法脫硫工藝條件18(2)釩酸鹽含量釩酸鹽含量一般應(yīng)使一般應(yīng)使ADA與偏釩酸鹽的當(dāng)量比為與偏釩酸鹽的當(dāng)量比為2左右。左右。(3)溫度溫度溫度上升，生成硫代硫酸鹽的副反應(yīng)加速，不利吸收。通?？刂莆諟囟葴囟壬仙?，生