后溶液循环使用。其过称示意如下载氧体氧化态载氧体还原态载氧体还原态载氧体氧化态上述过程是在催化剂作用下进行的，工业上使用的催化剂有对苯二酚。目前应用较广的的改良法就属于氧化法脱硫。改良法脱硫范围较宽，精度较高含量可脱至小于，操作温度可从常温到。其成分复杂，溶液费用较高，目前国内中型合成氨厂大多采用此法脱硫。氧化碳变换各种方法制取的原料气都含有，其体积分数般为，氧化碳不仅不是合成氨所需要的直接原料，而且对氨合成催化剂有毒害作用，因此原料气送往合成工序之前必须将氧化碳彻底清除。生产般分两次除去。首先，利用氧化碳于水蒸汽作用生成氢和二氧化碳的变换反映除去大部分氧化碳，再利用铜氨液洗涤法，液氮洗涤法或甲烷化法脱除变换气中残余的微量氧化碳。变换反映如下反映后的气体成为变换气。变换的过程用变换率来表示，工业上变换率可以通过测定变换炉进出口气体中的含量，就可确定反映的变换率。通过变换反应既能把氧化碳转变为易除去的二氧化碳，同时又可制的同体积的氢。因此氧化碳变换即使原料气净化过程又是原料气制备的继续。在工业生产中，氧化碳的变换反应在催化剂存在条件下进行。高温变换以三氧化二铁为主体催化剂，温度,变换后仍含有的氧化碳。低温变换用活性高的氧化铜催化剂，温度，残余氧化碳可降至。目前我国能生产出适合各种工况条件的系列高变催化剂。二氧化碳的脱除变换后的气体含有大量的二氧化碳，还有少量的氧化碳等其他有害气体，它们会是氨催化剂中毒。另外，二氧化碳还是种重要的化工原料，如制造尿素纯碱和干冰等都需要大量二氧化碳。在合成氨生产中，原料气中的二氧化碳的脱除往往兼有净化气体和回收二氧化碳两个目的。习惯上把脱除气体中二氧化碳的过程称为脱碳。脱碳的方法很多，但工业上常用的是吸收法。根据所用吸收剂的性质不同，可分为物理吸收和化学吸收两类。物理吸收法是利用二氧化碳能溶解于水或有机溶剂这性质来完成的。采用的方法有水洗法低温甲醇洗涤法碳酸丙烯脂法和聚乙二醇二甲醚法等。吸收剂的最大吸收能力由二氧化碳在该容剂中的溶解度来决定。吸收二氧化碳后的溶液再生较为简单，般单靠减压吸收即可。物理吸收的特点是热耗低回收率不高，仅适合于有富余的合成氨厂。化学吸收法是用氨水碳酸钾液氨等碱性溶液为吸收剂，基于二氧化碳是酸性气体，能与溶液中的碱性物质进行化学反应而将其吸收。化学吸收法的特点是选择性号净化度高，纯度和回收率高，常用的化学吸收法可将降至以下，适用于数量不能满足工艺的合成氨厂。改良热钾碱法,也称本菲尔法,是种被广泛采用的化学吸收法该法采用热碳酸钾吸收二氧化碳,反应式为由于提高温度可提高吸收率吸收温度为,热碳酸钾法因此而得名。碳酸钾溶液吸收二氧化碳后，应进行再生以使溶液循环利用，再生反应为↑产生的二氧化碳可回收利用加压利用二氧化碳的吸收，故吸收在加压下操作减压加热利用于二氧化碳的解析，再生过程是在减压和加热的条件下完成的。为提高吸收能力，降低再生热耗，吸收溶液中，除碳酸钾外，还在加入活化剂空间位阻胺二乙醇胺或。为减少对设备的腐蚀，加入了缓蚀剂氧化二钒或偏钒酸钾，为防止再生塔起泡，加入了消泡剂聚醚型硅酮型和高级醇类等。原料气的精制经变换和除后原料气中尚有少量残余的和。为了防止它们对氨合成催化剂的毒害，般大型合成氨厂要求原料气中和总含量不得大于。中小型合成氨厂要求小于。因此，原料气在合成以前，还有个最终净化步骤。由于不是酸性，也不是碱性的气体，在各种无机有机溶液中的溶解度又很小，所以要脱除少量并不容易。最初采用铜氨液吸收法，以后又研究成功了甲烷化法和深冷分离法等。铜氨液吸收法这是在高压和低温下用铜盐的氨溶液吸收的方法，可使含量降至以下。此法是先吸收并生成新的络合物，然后将已吸收的溶液在减压和加热的条件下再生。通常把氨铜液吸收的操作称铜洗，铜盐氨溶液称为铜氨液或简称铜液，净化后的气体称为铜洗气或精炼气。铜氨液吸收法大多采用醋酸铜氨液，主要成分是醋酸二氨合铜低价铜醋酸四氨合铜高价铜醋酸铵和游离氨。能吸收的是低价铜，高价铜起着稳定低价铜的作用，该溶液除能吸收氧化碳外，还可以吸收二氧化碳硫化氢和氧，所以铜洗是脱除少量和的有效方法之，而且在铜洗过程中也可以起到脱除硫还原时外温速率对催化剂有定的影响，较好的办法是采用升温与恒温交叉进行，这样可以降低水汽浓度，减轻还原后的反复氧化和重结晶，从而提高催化剂的活性和使用寿命。还原压力还原压力般要低于生产压力。提高压力，提高了氢的分压，加快了还原反应的速度。同时，可使部分还原好的催化剂进行氨合成反应，放出的反应热可以弥补电加热器功率的不足。但是提高压力也提高了水蒸气的分压，增加了催化剂反复氧化还原的程度。所以，压力的高低应根据催化剂的型号和不同的还原阶段而定。般情况下，还原压力控制在。还原空速空速的大小主要影响催化剂的活性和还原速度，空速越大，气体扩散越快，气相中水汽浓度越低，催化剂微孔内的水汽容易逸出，减少水汽对催化剂的反复氧化，提高了催化剂的活性。此外，提高空速也有利于降低催化剂床层的径向温差和轴向温差，提高床层底部温度。但工业生产过程中，受电热器功率和还原温度所限，不可将空速提得过高，国产型催化剂要求还原主期的空速在以上。第五章合成氨的工艺流程及设备合成氨的工艺流程尽管氨合成工艺流程各异，但合成基本原理相同，故有许多相同之处。由于氨合成率不高，大量氢气氮气未反应，需循环使用，故氨合成是循环系统。氨合成的平衡氨含量取决于反应温度压力氢氮比及惰性气体含量，当这些条件定时，平衡氨含量就是个定值，不论进口气体中有无氨存在，出口气体中氨含量总是定值，因此反应后的气体必须冷凝以分离所含的氨，使循环回合成塔入口的混合气体中氨含量尽量少，以提高氨净值。当循环系统惰性气体积累达到定浓度值时，会降低合成率和平衡氨含量。因此，应定期或连续排放定量的循环气，使惰性气体含量保持在要求的范围内。氨合成系统是在高压下进行的，必须用压缩机加压。管道设备及合成塔床层压力降以及氨冷凝等阻力的原因，使循环气与合成塔进口气间产生压力差，需采用循环压缩机弥补压力降的损失。此外，还有反应气体的预热和反应后气体热能的回收等。工艺流程使上述步骤的合理组合，图是氨合成工艺流程。合理确定循环机新鲜气体的补人及惰性气体排放位置及氨分离的冷凝级数冷热交换器的安排和热能回收方式，是流程组织与设计的关键。该流程的特点是放空位置设在氨分离器之后，新鲜气加入之前，气体中氨含量较低，而惰性气体含量较高，因此可以减少氨损失和氢氨气的损耗。循环机位于氨分离器和冷凝塔之间，循环气温度较低，有利于降低气体的压缩功耗。新鲜气在油分离器中加入第二次氨分离时，可以利用冷凝下来的液氨洗涤去除油水分和微量，以达到进步净化原料气的目的。该流程的主要缺陷是反映热未充分利用。工艺流程框图见图图工艺流程框图合成氨的主要设备氨合成塔高温高压下，氢气氮气对碳钢有明显的腐蚀作用。氢对碳钢腐蚀有氢脆和氢腐蚀。氢脆使氢溶解于金属晶格中，使钢材缓慢变形而发生脆性破坏。氢腐蚀是氢渗透至钢材内部，使碳化物分解并生成甲烷，生成的甲烷聚集于晶界微观孔隙中形成高压，导致应力集中，沿晶界出现破坏裂纹，并在钢材中聚集形成宏观鼓泡。氢腐蚀与压力温度有关，温度超过氢分压大于时发生氢腐蚀。氢气在高温高压与钢中的铁及其他合金元素生成硬而脆的氮化物，导致金属力学性能降低。氨合成塔由外筒和内件所组成，内件置于外筒之中，其结构如图所示。内件由催化剂筐热交换器电加热器三部分构成，在左右的高温下操作，只承受环隙气流与内件气流间压差般为，即只承受高温而不承受高压。内件外面设有保温层，减少向外筒散热，内件般用合金钢，塔径较小时也可用纯铁制作。大型氨合成塔内件，般不设电加热器而由塔外加热炉供热，内件使用寿命比外筒短得多。外筒材质为普通低合金钢或优质碳钢，主要承受高压而不承受高温，正常使用寿命可达四五十年以上。氨合成的最适宜温度，随氨含量的增加而逐渐降低。因此，随着反应的进行，催化剂层应采取逐渐降温措施。第六章合成塔的物料衡算和热量衡算物料衡算工艺流程见图氨产量催化剂体积转化率表摩尔成分转化率取样点合成塔入口合成塔出口新鲜气水冷器进口气体温度水冷器出口气体温度水冷器操作压力表压冷却水进口，出口氮的转化率为物料衡算标准状况下氨气的密度混合气体的密度为混合气体的平均摩尔质量假设以万吨氨为基准合成塔物料衡算氨合成反应式氨产量标参加反应的参加反应的的投入量混合气体进气量投入量投入量投入量投入量输出的输出的输出的输出的由于原料气的氨使来自输出循环的所以包含在输出中。放空气及驰放气的氨不计合成塔反应过程物料衡算见表表合成氨物料衡算物料名称相对分子质量摩尔分数输入输出物质的量质量物质的量质量热量衡算已知条件以反应器的物料衡算数据做热量衡算计算任务移出热量和循环水量。进出设备变换气的量进出设备水的量物料的量在设备中无变化热量计算变换气带入热变换气在时，根据，物理化学教程知可用公式来计算热容热容单位为表物质﹍可用公式来计算热容表物质计算结果表组分故,所以水的带入热水在时得出热量变换气在出口温度为，时根据，物理化学教程知可用公式来计算热容热容单位为表物质﹍可用公式来计算热容表物质计算结果表组分故水的带出热水在时得热损失取根据热量平衡知得反应器热量平衡表表表带入热带出热热损失转换气﹍水﹍第七章合成氨的发展方向节能降耗采用低能耗工艺和高效设备，合理用利用能源，充分回收低位热能采用热能系统工程法设计合成氨装程，平衡相关产品和相邻地区的能源分配。提高运转率采用计算机模拟系统，实现过程优化自动控制和连锁保护，提高运转率和运行稳定性。产品结构氨产品向高效化复合化颗粒化功能化方向发展改变氨加工成单氮肥品种的状况，向合成气及氨的深度加工和二次加工发展，实现氮磷结合肥化结合以肥为主多种经营。致谢在论文完成之际，我想向曾经给我帮助和支持的人表示衷心的感谢。首先感谢济源职业技术学院，给我提供这么好的学习平台，在校学习和生活的日子是我生中段难忘经历,感谢李亚静老师为我指导论文，感谢三年来教过我的老师，你们付出的努力让我学到了知识，获得了锻炼的机会，你们严谨的治学态度对我的严格要求以及为人处世将使我