《合成氨生產(chǎn)》課件

天然氣造氣(1)一、概述1、天然氣成分天然氣中甲烷占90％以上，另有少量的乙烷、丙烷、丁烷，此外還有硫化氫、二氧化碳、氮氣、水分以及微量的惰性氣體。討論：①如何理解在合成氨生產(chǎn)中，天然氣既是原料氣也是燃料氣？②什么是烴？（只含有C、H元素的有機化合物）2、烴類制取合成氨原料氣的方法主要方法：蒸汽轉(zhuǎn)化法、熱裂解法、部分氧化法3、半水煤氣氣體組成符合（CO+H2）/N2=3.1～3.2（體積比）混合煤氣稱為半水煤氣，半水煤氣是合成氨的原料氣。二、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)的基本原理烴類蒸汽轉(zhuǎn)化都要經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化這一階段，所以甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氨原料氣是重點。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下：（1）主反應(yīng)CH4

+

H2O（g）≒

CO

+

3H2CH4

+

2H2O（g）≒

CO2

+

4H2CO

+

H2O（g）≒

CO2

+

H2△H﹥0△H﹥0△H﹤0（2）副反應(yīng)進行甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)的同時，在一定條件下會發(fā)生析炭反應(yīng)：CH4

≒

C

+

H22CO≒

C

+

CO2△H﹥0△H﹤0CO

+

H2≒

C

+

H2O（g）

△H﹤0以上三個析炭反應(yīng)依次稱為裂解析炭、歧化析炭和還原析炭。拓展：炭黑三、化學(xué)平衡及影響因素1、平衡常數(shù)平衡常數(shù)的具體推導(dǎo)略，對學(xué)生不作要求。討論：校本教材中的平衡常數(shù)分別對應(yīng)哪個可逆平衡反應(yīng)？CH4蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)與CO變換反應(yīng)的反應(yīng)溫度條件是否相同？相關(guān)的設(shè)備是什么？2、影響甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡的因素

CH4

+H2O（g）≒

CO+3H2CH4

+

2H2O（g）≒

CO2

+

4H2（1）水碳比△H﹥0△H﹥0水碳比是指轉(zhuǎn)化爐進口氣體中水蒸氣與甲烷的物質(zhì)的量之比。在壓力和溫度一定的條件下，水碳比增加，甲烷平衡含量下降；但水碳比不可過大，過高的水碳比在經(jīng)濟上不合理，而且降低轉(zhuǎn)化爐的生產(chǎn)能力。溫度甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是可逆吸熱反應(yīng)，提高溫度，甲烷平衡含量下降，反之甲烷平衡含量增加。轉(zhuǎn)化溫度每提高10℃，甲烷平衡含量約降低1.0％-1.3％。壓力甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是體積增大的可逆反應(yīng)，提高壓力，甲烷平衡含量增加。討論：有利于甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的工藝措施有哪些？（提高溫度和水碳比、降低壓力）四、反應(yīng)速率及影響因素具體見教材。強調(diào)：甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是氣-固相催化反應(yīng)如何理解。討論：提高甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率可采取哪些措施？對于一個化學(xué)平衡反應(yīng)，提高化學(xué)反應(yīng)速率的措施是否可能對化學(xué)反應(yīng)平衡不利？五、析炭和除碳1、炭黑的危害2、析炭的影響因素3、抑制炭黑生成的方法4、除炭方法拓展：如何判斷轉(zhuǎn)化爐內(nèi)是否已經(jīng)析炭？觀察管壁顏色，管壁