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主题:【原创】外汇储备, 粮食安全, 和通货膨胀 -- 急风劲草

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家园 呵呵,典型的合成氨流程

典型的合成氨流程,是化学工程最典型的一个流程,其中用到了几乎所有的化工单元操作,以及化工热力学,化学反应工程的所有知识。这是我大学的一门专业课,也都十几年了,毕业后也没再接触过,我只记个大概,简单解释一下,要详细的可能还要从网上去找些资料。我觉的这里的大牛橡树村一定也清楚这个过程,他的关于煤变油讲座中提到的煤气化的过程,和合成氨煤气化基本是一样的。

典型的以煤为原料合成氨流程,大概是在一战前就就基本成型了。包含下面个主要工段,造气,脱硫,变换,净化,铜洗,合成。每个工段拿出来都是一个小化工厂。其中第一个工序是怎样得到氢,另4个讲怎样把含有氢的原料气去除杂质。至于氮气,在造气过程中随空气(或直接补充纯氮气)一起进入到原料气中。

造气工段:用煤或焦炭为原料,用专门的造气炉采用间隙式固定床常压气化法,5个阶段为一个周期(吹风,上吹,下吹,二次吹,吹净),得到含氢的原料气(C+H2O=CO+H2),除了氢,CO,还有CO2,氮氧化物,硫氧化物,硫化氢,粉尘等杂质。这些杂质都对合成氨的催化剂有毒,所以要除去。原料气经除尘后,会先进入一个大的气柜。因为造气过程不是连续的,所以要用一个气柜缓冲,以便为后面的工序提供稳定的气源。然后后面的几道工序就是怎么出去这些杂质的

脱硫工段:主要用喷淋塔,让脱硫剂与气体逆向接触,脱去含硫的气体

变换工段:有两段,都是气固床反应,高温变换串低温变换(典型的化学反应工程的应用),把CO变成CO2

净化工作(脱碳):一般用碳酸丙烯酯吸收的方法脱除CO2(吸收解吸),CO2可以回收用于甲醇化吧

铜洗工段:到这段原料气基本干净了,绝大部分是氢气和氮气,还会含有少量的CO,到这里用铜液(忘了什么物质了,呵呵)将残留的CO脱除。

合成:然后就是调节氢氮比,高压气固催化反应,一次转化率很低,未反应气体回循环套用。

这就是大致的流程,近百年不断的进行优化,改进,现在已经很成熟了。现在的原料还可以用天然气,比煤更清洁,效率也高。

十几年没接触过了,只记得个大概,不过可以很负责任的说,煤是合成氨的原料,而不只是燃料。

从反应式来说N2+3H2=2NH3,虽然很简单,但从工业流程来看,要经过很多复杂的工序才能实现,这就是化学与化工的区别。

合成氨工艺发明可以说具有划时代意义,它大大提高了人类的固氮能力,从而大大提高了粮食的产量,才有可能养活现在这巨大的人口。

有兴趣可以看看这个简单的介绍

http://zhidao.baidu.com/question/24284311.html

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