煤制取合成氨的主要步骤有哪些?

如题所述

煤制取合成氨的主要步骤如下:

1、煤的干燥,首先,将原煤进行干燥处理,以去除其中的水分。这可以通过加热或使用化学药剂等方法实现。干燥后的煤更容易进行后续的化学反应。

2、煤气化,煤气化是煤制取合成氨过程中的关键步骤。在煤气化过程中,煤在高温下与氧气和水蒸气反应,生成一氧化碳、氢气和甲烷等气体。这些气体是合成氨的重要原料。

3、气体净化,煤气化过程中产生的气体中可能含有各种杂质,如硫化氢、氨、苯等。为了防止这些杂质对合成氨催化剂产生毒害作用,需要对气体进行净化处理。净化过程可以通过各种化学反应和物理分离等方法实现。

4、一氧化碳变换,在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%到40%。为了满足合成氨的要求,需要将一氧化碳转化为氨气。这个过程称为一氧化碳变换。一氧化碳变换是在高温高压条件下进行的,需要使用催化剂。

5、脱硫脱碳过程,在煤气化和一氧化碳变换过程中,会产生一定量的硫化氢和二氧化碳。这些物质在合成氨催化剂上会积累,导致催化剂中毒。因此,需要在进入合成工序前加以脱除。脱硫脱碳过程可以通过各种化学反应和物理分离等方法实现。

6、气体精制过程,原料气在进入合成工序前,必须进行原料气的最终净化,即精制过程。精制过程主要是为了去除气体中的微量杂质,如氧、氮等,以提高合成氨的纯度和产量。精制过程可以使用各种化学反应和物理分离等方法实现。

7、氨合成,经过上述步骤处理后的纯净气体,在合成塔中进行氨合成反应。在合成塔中,氮气和氢气在高温高压条件下,经过催化剂的作用,反应生成氨气。氨气经过冷却和分离后,得到最终的产品——氨。

合成氨的相关知识如下:

1、合成氨反应是一个放热反应,同时也是气体物质的量减小的熵减反应,故降低温度、增大压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。

2、合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨,为一种基本无机化工流程。现代化学工业中,氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。

3、合成氨工业在20世纪初期形成,开始用氨作火炸药工业的原料,为战争服务,第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。

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