111章化学工艺学.docx

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111章化学工艺学

绪论

1.现代化学工业的特点

原料、方法和产品的多样性与复杂性

大型化、综合化、精细化率提高

多学科合作、生产技术密集型

能量合理利用，节能工艺和方法

资金密集，投资回收速度快，利润高

安全和环境保护问题突出

2.现代化学工业的发展方向

开发高新技术，缩短新技术、新工艺开发周期

最充分、最彻底地利用原料

大力发展绿色化工

化工过程要高效、节能和智能化

实施废弃物再生利用工程

第二章

1原料资源及其加工

无机化学矿、石油、天然气、煤、生物质、空气、水

1.2主要无机化学矿

盐矿、硫矿、磷矿、钾盐矿、铝土矿、硼矿、锰矿、钛矿、锌矿、钡矿、天然沸石、硅藻土等。

1.3磷矿和硫铁矿的加工   

磷矿是生产磷肥、磷酸、单质磷、磷化物和磷酸盐的原料。

85%以上的磷矿用于制造磷肥，生产磷肥的方法有两大类：

酸法和热法。

硫铁矿用于制取硫酸。

2.石油及其加工利用

基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等的产品中大约有90%来源于石油和天然气。

90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、、萘和甲醇。

其中三烯主要由石油制取，三苯、奈和甲醇可由石油、天然气和煤制取。

✧石油的组成

石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠状液体，相对密度大约在0.75-1.0。

它是由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的混合物，其中化合物的沸点温到500℃以上

✧石油中的化合物分为烃类非烃类、胶质和沥青

来源常减压蒸馏（一次加工）得到直馏汽油催化裂化重整（二次加工）得到催化汽油

衡量汽油质量的指标-----辛烷值（汽油在内燃机中燃烧时，抗爆震性能的指标）辛烷值越大，抗爆震性能愈高，汽油的质量也愈好

✧石油的加工

一次加工：

原理：

利用原油中各组分沸点的差别进行

分离方法：

常压蒸馏，减压蒸馏

二次加工：

馏分油的化学加工调整烃类的组成

方法：

催化重整——催化重整是在含铂的催化剂作用下加热汽油馏分（石脑油），使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程。

2.催化重整过程主要发生环烷烃脱氢、烷烃脱氢环化等生产芳烃的反应，此外还有烷烃的异构化和加氢裂化等反应。

3.通常将苯、甲苯和二甲苯合称为BTX。

催化裂化

1.催化裂化是在催化剂作用下加热重质馏分油，使大分子烃类化合物裂化而转化为高质量的汽油，并产生柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品的加工过程。

2.原料：

主要是碳数在18个以上的烃类。

催化加氢裂化

1.催化加氢裂化指在催化剂存在及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的加工过程。

2.原料：

重柴油、减压柴油、减压渣油和氢气。

烃类热裂解

烃类热裂解的主要目的是为了制取乙烯和丙烯，同时还有一些其它烃类、化工原料。

3.天然气主要成分是甲烷

干气甲烷含量高于90%湿气C2-C4烷烃含量≥15%-20%

4.煤（coal）由含碳、氢的多种结构的大分子有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物质组成

✧成煤过程的程度不同分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤

H%O%含量顺序：

泥煤>褐煤>烟煤>无烟煤

✧煤的加工方法

高温干馏（炼焦）、低温干馏、煤气化、煤液化（直接液化间接液化）

煤的干馏：

煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、粗苯、焦油和焦炭的过程。

又称炼焦或焦化：

低温干馏（500～600℃）和高温干馏（900～1100℃）

煤的气化：

以煤（煤块、煤粉、水煤浆等）或煤焦（半焦、焦炭等）为原料，氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤焦中的可燃成分转化为气体燃料的过程。

所得煤气有效组分主要是氢气、CO和甲烷。

煤的液化：

用化学加工方法把煤最大限度地转化为液体燃料（或液体化工原料）的方法。

它可以分为两类：

1）直接液化，煤经高压加氢直接转化为液体产品。

2）间接液化，煤先经气化制得合成气（CO十H2），再经合成反应制得液体燃料（或液体化工产品）。

4.化工生产过程包括原料预处理、化学反应、产品分离与精制

5．化工过程的主要效率指标

✧生产能力：

一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量或处理的原料量

生产强度：

设备的单位体积（或面积）的生产能力

✧合成效率

环境因子E

原子经济性AE

✧转化率单程转化率<全程转化率

✧平衡转化率和平衡产率是可逆反应所能达到的极限值（最大值），但是，反应达平衡往往需要相当长的时间，实际转化率和产率比平衡值低。

5.反应条件对化学平衡和反应速率的影响

温度的影响——化学平衡

吸热反应　ΔHө>0，K值随着温度升高而增大,有利于平衡产率增加

放热反应　ΔHө<0，K值随着温度升高而减小，降低温度使平衡产率增加

ｋ总是随温度的升高而增加

不可逆反应，产物生成速率随温度的升高而加快

可逆吸热反应，净速率随温度的升高而增高

可逆放热反应，在最佳反应温度下净反应速率最大

6.不同类型的催化剂要用不同的活化方法，有还原，氧化，硫化，酸化、热处理等等，每种活化方法均有各自的活化条件和操作要求，应该严格按照操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用．

失活原因：

超温过热，使催化剂表面发生烧结，晶型转变或物相转变；

原料气中混有毒物杂质，使催化剂中毒；

有污垢覆盖催化剂表面

再生：

暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物后，催化剂可逐渐恢复活性

永久性中毒则是不可逆的。

催化剂积碳可通过烧碳再生。

无论是暂时性中毒后的再生，还是积碳后的再生，均会引起催化剂结构的损伤，致使活性下降

第三章

1石油化学工业有机原料、三大合成材料（合成塑料、合成橡胶、合成纤维）

2石油二次加工过程，石油化工的基础。

不用催化剂，将烃类加热到750-900℃发生热裂解

原料：

石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）；低分子烷烃（乙烷、丙烷）

主要产品：

三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）三苯（苯、甲苯、二甲苯）

3.裂解过程的化学反应

✧正构烷烃

裂解规律：

相同烷烃断链比脱氢容易；碳链越长越易裂解；断链是不可逆过程，脱氢是可逆过程在分子两端断链的优势大；

乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应生成乙烯，甲烷在一般裂解温度下不发生变化。

主要产物：

氢、甲烷、乙烯、丙烯

特点:

生产乙烯、丙烯的理想原料

✧异构烷烃裂解规律

比正构烷烃容易裂解或脱氢

脱氢能力与分子结构有关，难易顺序为叔氢＞仲氢＞伯氢

裂解所得的乙烯、丙烯的收率较正构烷烃低。

随着碳原子数的增加，异构烷烃与正构烷烃裂解所得乙烯和丙烯收率的差异减小异构烷烃

主要产物：

氢、甲烷、乙烯、丙烯、C4烯烃

特点:

异构烷烃裂解所得乙烯、丙烯收率远较正构烷裂解所得收率低，而氢、甲烷、C4及C4以上烯烃收率较高

✧烯烃的裂解反应及反应规律

•断链反应在β位生成烯烃无β位难裂解

•脱氢反应生成二烯烃和炔烃

•岐化反应生成不同烃分子（烷烃、烯烃、炔烃）

•双烯合成反应二烯烃与烯烃生成环烯烃，再脱氢生成芳烃

•芳构化反应C6以上烯烃脱氢生成芳烃

烯烃裂解

主要产物：

乙烯、丙烯、丁二烯；环烯烃

特点：

烯烃在反应中生成，小分子烯烃的裂解是不希望发生的，需要控制

✧环烷烃的裂解反应及反应规律

裂解反应包括：

断链开环反应，脱氢反应，侧链断裂，开环脱氢

环烷烃的裂解反应

主要产物：

单环烷烃生成乙烯、丁二烯、单环芳烃

多环烷烃生成C4以上烯烃、单环芳烃

✧环烷烃的裂解反应规律

•侧链烷基断裂比开环容易

•脱氢生成芳烃优于开环生成烯烃

•五环比六环烷烃难裂解

•比链烷烃更易于生成焦油，产生结焦

芳烃的裂解反应及反应规律

a.烷基芳烃的侧链的脱烷基反应或断键反应

b.环烷基芳烃的脱氢和异构脱氢反应

c.芳烃缩合反应

产物：

多环芳烃，结焦

特点：

不宜做裂解原料

4裂解过程的结焦生碳反应

•各种烃在高温下不稳定

•900-1000℃以上经过炔烃中间阶段而生碳；500-900℃经过芳烃中间阶段而结焦。

•生碳结焦是典型的连串反应

•单环或少环芳烃》多环芳烃》稠环芳烃》液体焦油》固体沥青质》焦炭

焦和碳的区别：

形成过程不同:

烯烃经过炔烃中间阶段而生碳；经过芳烃中间阶段而结焦

氢含量不同:

碳几乎不含氢，焦含有微量氢（0.1~0.3％）

5.各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律

正构烷烃最利于乙烯、丙烯的生成。

大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯

环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应。

无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断碳键和脱氢反应，有结焦的倾向。

正烷烃>异烷烃>环烷烃（六碳环>五碳环）>芳烃

6.一次反应和二次反应

一次反应是指原料烃在裂解过程中首先发生的原料烃的裂解反应生成目的产物乙烯、丙烯的反应。

属于一次反应的应促使其充分进行。

二次反应则是指一次反应产物继续发生的后继反应乙烯、丙烯消失，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭的反应，应千方百计抑制其进行

一次反应原料烃的脱氢和断链反应经一次反应，生成氢、甲烷和低分子烯烃

二次反应烯烃在裂解条件下继续反应，最终生成焦或炭烯烃裂解成较小分子烯烃

烯烃加氢生成饱和烷烃烃裂解生成炭烯烃聚合、环化、缩合和生焦反应

7.裂解原料性质及评价

族组成---PONA值：

烷烃含量越大，芳烃越少，则乙烯产率越高。

氢含量：

可判断原料可能达到的裂解深度，及C4及C4以下轻烃的收率氢含量高则乙烯产率越高。

烷烃氢含量最高,芳烃则较低。

特性因数K：

反映裂解原料芳香性的强弱，表征石脑油和轻柴油等轻质油化学组成特性的一种因数。

K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低。

原料烃的K值越大则乙烯产率越高。

乙烯和丙烯总体收率大体上随裂解原料K值的增大而增加。

芳烃指数BMCI：

用以表征柴油等重质馏分油中烃组分的结构特性。

正构烷烃的BMCI值最小（正己烷为0.2），芳烃则相反（苯为99.8），因此烃原料的BMCI值越小则乙烯潜在产率越高。

烃类化合物的芳香性愈强，则BMCI值愈大，不仅乙烯收率低，结焦的倾向性愈大。

8.裂解温度影响一次反应对二次反应的竞争

从裂解反应的化学平衡也可以看出，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性。

（Kp）

根据裂解反应的动力学，提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收率。

（k1/k2）

温度--停留时间对产品收率影响：

对于给定原料，相同裂解深度时，提高温度，缩短停留时间的效应

☐可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦

☐抑制芳烃生成，所得裂解汽油的收率相对较低

☐使炔烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大，工业上利用此效应，适应市场需要。

降低烃分压力的方法----加入稀释剂：

目的：

降低烃分压稀释剂

稀释剂种类：

水蒸气、氢气、惰性气体

优点：

设备在常压或正压操作，安全性高，不会对以后压缩操作增加能耗水蒸汽作稀释剂的优势。

用水作为稀释剂的原因：

易分离热容量大，使系统有较大的热惯性抑制硫对镍铬合金炉管的腐蚀脱除结碳，抑制铁镍的催化生碳作用

9.裂解深度的衡量参数

原料转化率，甲烷收率，乙烯对丙烯的收率比，甲烷对乙烯或丙烯的收率比，液体产物的含氢量和氢碳比，裂解炉出口温度，裂解深度函数，动力学裂解深度函数

10.热裂解的工艺方法

供热方式：

间接供热：

管式炉裂解

直接供热：

以小颗粒固体如金属氧化物、砂子、焦炭为载热体，由气化的烃原料和水蒸气使之流态化并进行裂解反应。

蓄热炉裂解沙子炉裂解流化床裂解

热裂解的工艺方法改进的目标：

扩大裂解原料、获得最大的乙烯产率、付出最少的能量、有效的除焦方法、先进的供热和热能回收手段

急冷的目的终止裂解反应，回收废热

急冷的意义决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期、影响全装置的能耗和原料的单耗

急冷方式：

直接急冷，冷却介质（水、油）与裂解气直接接触。

间接急冷冷却介质用高压水，以提高蓄热能力

一般工业上采用间接急冷

急冷方式比较

•设备费少操作简单

•传热效果好

•产生大量含油污水，难分离

•不能回收高品位的热能

•回收高品位的热能

•能量利用合理

•无污水

•不如直接方式中冷热物流接触空间大

•结焦比较严重

•

急冷换热器工艺要求：

传热强度大、能够承受大压差和热量传递所引起的温差、便于清焦

使裂解气在0.01-0.1s内骤冷至露点左右

结焦的判断

在进料量不变的情况下，检查进料压力的变化，因为进料压差与设备压差有关，而结焦则影响压差

原料进出口的温差不变，若燃料消耗量增加，则说明传热性差，应是结焦严重，热能利用率低

裂解产物中乙烯的含量下降

结焦的后果

传热系数下降（热量利用率低）、压差升高（设备阻力增大）

乙烯收率下降、能耗增大

工业上清焦的方法

停炉清焦：

切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦

在线清焦：

交替裂解法和水蒸气、氢气清焦法。

切换物料

其它方法：

加入助剂，起到抑制作用

清焦的化学反应和控制指标：

出口干气中CO+CO2含量低于0.2%~0.5%清焦结束

10.预分馏的目的和任务

1尽可能降低裂解气的温度

2尽可能分馏出裂解气的重组分

3在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽

4继续回收裂解气低能位热量

预分馏过程的作用

1保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗，减少进入压缩分离系统的进料负荷

2大大减少污水排放量

3合理的热量回收

急冷油用于发生稀释蒸汽急冷水用于分离系统的工艺加热

11.轻烃与馏分油裂解装置的裂解气的预分馏过程各有何不同？

（1）轻烃裂解装置裂解气的预分馏过程轻烃裂解装置所得裂解气的重质馏分甚少，尤其乙烷和丙烷裂解时，裂解气中的燃料油含量甚微。

此时，裂解气的预分馏过程主要是在裂解气进一步冷却过程中分馏裂解气中的水分和裂解汽油馏分。

（2）馏分油裂解装置裂解气预分馏过程馏分油裂解装置所得裂解气中含相当量的重质馏分，这些重质燃料油馏分与水混合后会因乳化而难于进行油水分离。

因此。

在馏分油裂解装置中，必须在冷却裂解气的过程中先将裂解气中的重质燃料油馏分分馏出来，分馏重质燃料油馏分之后的裂解气再进一步送至水洗塔冷却，并分馏其中的水和裂解汽油。

12酸性气体的来源CO2，H2S和其他气态硫化物

1气体裂解原料带入的气体硫化物和CO2

2液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生成的CO2和H2S

3结炭与水蒸气反应生成CO和CO2

4当裂解炉中有氧进入时，氧与烃类反应生成CO2

酸性气体的危害

干冰堵塞管道，催化剂中毒，产品达不到规定，聚合等过程催化剂中毒。

脱除酸性气体的方法

碱洗法：

NaOH为吸收剂化学吸收

乙醇胺法：

MEADEA为吸收剂化学、物理吸收结合

水分的危害在压缩系统，在段间冷凝过程分离出部分水分在低温分离系统结冰、水烃合物结晶，堵塞设备及管道。

方法：

吸附干燥吸附剂：

3A分子筛

13.脱炔烃乙炔甲基乙炔丙二烯

在裂解气的压缩过程中采用多级压缩的好处

①节约压缩功耗。

②降低出口温度。

③减少分离净化负荷

14.五种流程组织方案

◆顺序分离流程（后加氢）

◆前脱乙烷前加氢流程

◆前脱乙烷后加氢流程

◆前脱丙烷前加氢流程

◆前脱丙烷后加氢流程

共同点：

先分离不同碳原子数的烃再分离同碳原子数的烷烃和烯烃

15.分离流程的主要评价指标

乙烯回收率：

评价分离装置是否先进的重要技术经济指标能量的综合利用水平决定单位产品所需的能耗

第四章

✧三苯：

苯、甲苯和二甲苯简称BTX

混合二甲苯：

乙苯和三个二甲苯异构体组成的混合物C8芳烃

异丙苯、十二烷基苯和萘

✧芳烃的来源

煤焦化芳烃炼焦副产的粗苯、煤焦油

石油芳烃石脑油催化重整油、烃裂解副产的裂解汽油

✧一段加氢二烯烃---单烯烃烯基芳烃----芳烃

工艺条件：

Pd/Al2O3催化剂（低温液相反应）

指标：

二烯烃含量<2%

二段加氢

单烯烃饱和烃脱除S、O、N等有机化合物

工艺条件：

Co-Mo-Al2O3催化剂（较高温度气相反应）

指标：

溴值低于1含硫<2×10-6（Wt%）

✧芳烃转化

•苯与对二甲苯的需求量最大，其次是邻二甲苯

•甲苯、间二甲苯及C9芳烃未得到重大的化工利用

4.2.1芳烃的脱烷基化

•烷基芳烃催化脱烷基脱烷基化方法

•

（1）烷基芳烃催化脱烷基

•在催化裂化的条件下可以发生脱烷基反应生成苯和烯烃强吸热反应

•烷基愈大愈容易脱去

•叔丁基〉异丙基〉乙基>甲基

•不适用于甲苯脱甲基制苯

•

（2）烷基芳烃催化氧化脱烷基

•（3）烷基芳烃加氢脱烷基

•（4）烷基苯水蒸气脱烷基

•（5）催化脱烷基：

气态烃产量较少、氢耗较低

（6）热脱烷基：

工艺过程简单、对原料适应性强、氢气杂质不受限制、运转周期长

C8芳烃的分离

沸点差异

精馏法

凝固点差异

深冷结晶法

配合物稳定性

络合分离

吸附能力不同

吸附分离

邻二甲苯的分离

沸点最高,与关键组分对二甲苯的沸点相差5.3℃.精馏法分离

乙苯的分离

沸点最低,与关键组成对二甲苯的沸点仅差2.2℃，精馏分离耗能大。

异构化装置中转化回收

对、间二甲苯的分离

深冷结晶分离法、络合萃取分离法、拟移动床吸附分离法

芳烃转化的化学反应

异构化反应歧化反应烷基转移反应烷基转移反应脱烷基化反应

✧芳烃生产技术发展方向

✧扩大芳烃原料来源

✧工艺革新，提高技术水平

✧产品新用途促进了产品的结构调整

✧化学工程新技术发挥重要作用

✧新老技术共同发展

第五章

合成气（synthesisgasorsyngas）CO和H2的混合物。

C1化学：

包含一个碳原子的化合物。

1.原料：

煤油天然气油页岩、石油砂农林废料、城市垃圾

2.应用：

（1）利用羰基合成（氢甲酰化）、羰基化及其它反应，制取一系列重要的有机化工产品和原料，如甲醇、合成氨、甲醛、高级醇等。

（2）合成气是氢气的主要来源之一。

（3）合成气得到的甲醇是重要的有机原料，由甲醇又可以合成一系列有机化工产品。

通常将含一个碳原于的化合物，如CO、CO2、CH4、HCHO、CH3OH等作为起始原料，合成有机化工中间体或产品的化学，称为碳一化学。

3.合成气的生产方法

（1）以煤为原料:

在高温下以水蒸气和氧气为气化剂，与煤反应生成CO和H2等气体，这样的过程称为煤的气化。

（2）以天然气为原料：

主要有转化法和部分氧化法。

工业上多采用水蒸气转化法，该法制得的合成气中H2/CO比值理论上为3，有利于用来制造合成氨。

（3）以重油或渣油为原料：

部分氧化法：

即在反应器中进人适量的氧和水蒸气，使氧与原料油中的部分烃类燃烧，另一部分烃类则与水蒸气发生吸热反应生成CO和H2气，调节原料油、H2O与O2的相互比例，可达到自热平衡而不需外供热。

4.影响甲烷蒸汽转化反应

平衡组成的因素

水碳比：

水碳比越高，甲烷平衡含量越低

反应温温度增加，甲烷平衡含量下降度：

反应压力：

压力增加，甲烷平衡含量也随之增大。

在烃类蒸汽转化方法的发展过程中，压力都在逐步提高，主要原因是加压比常压转化经济效果好。

✧催化剂活性下降判断方法：

a甲烷含量升高、b平衡温距增大、C“红管”现象

✧工艺条件

（1）压力3.5～4.0MPa

采取加压原因

①节省动力消耗

②提高传热效率

③提高过热蒸汽的余热利用价值

（2）反应温度（采取两段转化，防止积碳）

①一段转化炉（采取变温操作）

中型合成氨1.8MPa，760℃：

大型3.2MPa，800℃

②二段转化炉（低甲烷浓度下转化）

（3）水碳比3.5一般为2.75～2.5

提高水碳比可控制析碳与甲烷质量，但太大经济上不合理，还增加热负荷。

✧主要设备

（1）一段转化炉辐射段＋对流段

（反应管与加热室）（回收热量）

炉管：

耐热合金钢管

①炉型：

a顶部烧嘴炉、b侧臂烧嘴炉

（2）二段转化炉

①二段转化炉的作用：

a甲烷进一步转化b调节H/C比

5.由渣油制合成气

反应压力：

热力学不利－－体积增大反应；动力学有利－－加速反应

加压法优点：

（1）随压力提高，气化炉的生产强度成比例增加，从而缩小了设备容积。

（2）节省动力（节省3/4）

（3）有助于消除碳黑、脱除硫化物和二氧化碳

（4）加压气化对下游工序的脱S和脱C也是有利的。

✧反应条件对变换反应速率的影响

1压力：

P↑，r↑，因设备和能耗要求，常压或高压（30atm）。

2水碳比：

高水碳比对反应平衡和速率均有利，水碳比不宜太高，以3～4为宜。

3反应温度：

T↑，开始k1占主导地位（k1↑），r↑；然后K占主导地位（k2↑,K↓），r↓。

在Top温度下，r达到最大值。

TOP与气体原始组成、转化率及催化剂有关.

气体原始组成、催化剂一定：

反应初期转化率低，最适宜温度较高；反应后期，转化率高，最适宜温度较低。

反应进行，转化率增加，为使反应速度快，需降低反应温度。

反应放热，分段冷却降温。

渣油部分氧化工艺流程

A．油和气化剂的加压、预热和预混合B高温下部分氧化C出口高温合成气的热能回收

D洗涤和清除炭黑E碳黑的回收及污水处理

6.工业变换反应器的设计：

可采用多段冷却

①中间间接冷却式多段绝热反应器（换热式）

②原料气冷激式多段绝热反应器

③水蒸汽或冷凝水冷激式多段绝热反应器

6.原料气脱S：

脱S方法：

干法和湿法

CO2的脱除：

CO变换反应后，CO2含量约28－30％，必须脱除。

原因：

（1）CO2是合成氨催化剂毒物

（2）太高CO2影响甲醇收率

（3）CO2可以再利用合成尿素、纯碱、NH4HCO3等

第六章

1.水蒸汽用量作稀释剂

优点：

降低分压，提高平衡转化率

清焦，发生水煤气反应C+H2OCO+H2

提供热量，易于产物分离

缺点：

过多时，能耗增加，废水增加

2.催化剂

（1）催化剂组成

铁系催化剂未还原前FeO+Fe2O3，可视为Fe3O4，尖晶石结构。

Al2O3:

结构型促进剂，改善还原态铁的结构

MgO

K2O:

电子型促进剂，有利于氮气的吸附和活化

CaO

3.氨合成塔特点：

（1）承受高压的地方不承受高温，而受温的地方不承受高压，由外筒和内筒构成。

（2）单位空间利用率高，以节省钢材。

（3）开孔小，以保证筒体强度。

图6-11反应热与温度和压力关系

T<300℃，T↓，

↑P低，T高时，△H变化小，故选择20MPa，300～400℃，反应易控制。

4.合成甲醇

✧①温度：

a.可逆放热反应，温度升高，反应速率增加，而平衡常数下降，存