合成氨原料气syngas for synthetic ammonia
蒸汽转化法 或称外部供热，适用于以轻质烃（天然气、石脑油）为原料的合成氨厂。在镍催化剂（见无机化工催化剂）存在下，含轻质烃气体于耐高温的合金反应管内与水蒸气进行转化反应，管外用燃料气燃烧加热（通过管壁传热），以天然气为原料时，一次转化后气体中仍有未转化的甲烷，残余甲烷再在二段转化炉内加入空气继续反应，最后制得的原料气组成如下：
内部蓄热 生产过程分为吹风阶段和制气阶段，两者形成一个循环，即先把空气送入煤气发生炉使固体燃料（焦炭或无烟煤）燃烧，放出的热积蓄在燃料床层中，接着停送空气而通入水蒸气进行吸热的气化反应（见煤气化）。随后转入下一循环，继续吹风和制气。因此，操作是间歇进行的。以焦炭为原料（也是燃料）制得的水煤气，其典型组成如下：
一氧化碳变换 一氧化碳与水蒸气作用，反应式为：
钴钼系催化剂 是50年代后期开发的一种耐硫变换催化剂，主要成分为钴、钼氧化物。活性温度不同，有只适用于高温变换的，也有适于高、低温变换的。因活性组分为钼的硫化物，故开工时需先进行硫化处理。
工业上，为了提高一氧化碳变换率，采用过量水蒸气，并根据原料气硫含量的多少选用适宜的变换催化剂，确定脱硫工序是放在变换之前或在其后。压力可选用常压或加压。温度是控制一氧化碳变换过程最重要的工艺条件，随着变换反应的进行，会有大量反应热放出，使催化剂床层出口温度上升。对一氧化碳浓度高的原料气，通常采用两段变换流程，以尽可能降低变换气中的一氧化碳浓度。两段变换时，段间进行冷却，使大量一氧化碳在第一段较高温度下与水蒸气反应；第二段则在较低温度下进行变换。
脱硫 原料气中的硫化物主要是硫化氢，此外还有二硫化碳、氧硫化碳、硫醇、硫醚和噻吩等有机硫。其含量因原料及其产地不同，差异很大。脱硫方法根据脱硫剂的物理形态分为干法和湿法两大类。干法脱硫剂有：①活性炭，可脱除硫醇等有机硫化物及少量的硫化氢;②钴钼或镍钼加氢催化剂，可将有机硫化物全部转化成硫化氢，然后再用其他脱硫剂（如氧化锌），将生成的硫化氢脱除，能将总硫含量脱除到0.5ppm以下，此法广泛用于烃类蒸汽转化法生产的合成氨原料气的脱硫；③氧化锌，除噻吩外，能脱除硫化氢及各种有机硫化物。
湿法脱硫是指用各种溶液脱除硫化物，通常采用下列两种方法。
① 物理吸收法 吸收剂有甲醇、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚等，不仅能脱除硫化氢，氧硫化碳、二硫化碳等，溶液可以再生，并将硫化氢回收，而且也能选择性地吸收二氧化碳。
② 化学吸收法 常用的有氨水催化法及改良蒽醌二磺酸法（砷碱法因溶液有毒已较少采用）。前者以氨水作脱硫剂，对苯二酚作催化剂；后者以碳酸钠作脱硫剂，并使用2，6-蒽醌二磺酸或2，7-蒽醌二磺酸（简称ADA）作为溶液催化剂，此外还加有偏钒酸钠、酒石酸钾钠和三氯化铁等。这些方法不仅脱硫效果好，而且通过催化剂将溶液中所吸收的硫化氢氧化成单质硫，脱硫溶液可以再生。由于氧化是化学吸收法的特点，因而也可称为氧化法。硫化氢的氧化反应为：
脱碳 脱除原料气中二氧化碳方法很多，分为三类。
①物理吸收法 最早采用加压水脱除二氧化碳，经过减压将水再生。此法设备简单，但脱除二氧化碳净化度差，出口二氧化碳一般在2％（体积）以下，氢气损失较多，动力消耗也高，新建氨厂已不再用此法。近20年来开发有甲醇洗涤法、碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法等。与加压水脱碳法相比，它们具有净化度高、能耗低、回收二氧化碳纯度高等优点，而且还可选择性地脱除硫化氢，是工业上广泛采用的脱碳方法。
② 化学吸收法 具有吸收效果好、再生容易，同时还能脱硫化氢等优点，主要方法有乙醇胺法和催化热钾碱法。后者脱碳反应式为：
少量一氧化碳脱除 原料气经一氧化碳变换和二氧化碳脱除后，尚含有少量一氧化碳和二氧化碳，在送往氨合成系统前，为使它们总的含量少于10ppm，必须进一步加以脱除。脱除少量一氧化碳和二氧化碳有三种方法；
铜氨液吸收法 是最早采用的方法，在高压、低温下用铜盐的氨溶液吸收一氧化碳并生成络合物，然后将溶液在减压和加热条件下再生：
甲烷化法 是60年代开发的方法，在镍催化剂存在下使一氧化碳和二氧化碳加氢生成甲烷：
水分干燥 水蒸气对氨合成催化剂有害，故被水蒸气所饱和的新鲜氮氢混合气在进入合成系统前需除去水蒸气。工业上最近开发了分子筛净化的方法，在分子筛吸附器中将水分和微量的二氧化碳清除，分子筛经加热再生后复用。生产中，采用两个分子筛吸附器交替使用。
上一条：过滤filtration
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