论氨碱法纯碱生产重碱过滤

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氨（ Ammonia ，即阿摩尼亚），或称“氨气”，氮和氢的化合物，分子式为 NH ₃，是一种无色气体，有强烈的刺激气味。极易溶于水，常温常压下 1 体积水可溶解 700 倍体积氨，水溶液又称氨水。降温加压可变成液体，液氨是一种制冷剂。氨也是制造硝酸、化肥、炸药的重要原料。氨对地球上的生物相当重要，它是许多食物和肥料的重要成分。氨也是所有药物直接或间接的组成。氨有很广泛的用途，同时它还具有腐蚀性等危险性质。由于氨有广泛的用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。由于氨可以提供孤对电子，所以它也是一种路易斯碱。

哈柏法 --- 是透过氮气及氢气产生氨气 (NH3) 的过程。

氮气及氢气在 200 个大气气压及摄氏 400 度，通过一个铁化合物的催化剂 (Fe3+) ，会发生化学作用，产生氨气。在这个情况下，产量一般是 10-20% 。

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ( 该反应是可逆反应 )

Δ Ho, 反应热为 -92.4 kJ/mol 。

选择高温的条件是为了提高反应速率，但因为此反应是放热反应，在此条件下平衡后的产率反而较低温时为低。

( 一 ) 原料的制备

 (1) 合成氨的原料氮气来自于空气 ( 以液态空气的分馏取得 ) ，氢气来自于水和燃料。原料气包含杂质，因此在参与反应前需要去除杂质，即原料气的净化。

 (2) 氢的制备

天然气 ( 取其甲烷成分 ) ，液化石油气 ( 取其丙烷及丁烷成分 ) 及石油 ( 取其石脑油等碳氢化合物 ) 可以用来制造合成氨的原料氢气。

 

第一步先把原料中的硫化物清除，是为硫化物会毒害哈伯 - 博施法所使用的催化剂。催化加氢可以把有机硫化物变成硫化氢 :

 H2 + RSH → RH + H2S(g)

产生的硫化氢会被氧化锌吸收，变成水和硫化锌 :

 H2S + ZnO → ZnS + H2O

在镍的催化下与水反应，经脱硫的碳氢化合物 ( 如甲烷 ) 转变成氢气和一氧化碳的混合物 :

 CH4 + H2O → CO + 3 H2

一氧化碳与水反应，转化成二氧化碳及制造更多的氢气 :

 CO + H2O → CO2 + H2 ( 可逆反应 )

接下来二氧化碳可经 2- 氨基乙醇溶液吸收或使用变压吸附 (Pressure Swing Adsorption,PSA, 在此使用具有专利的固态吸附媒介 ) 清除。

制备氢的最后步骤是以使用催化剂的甲烷化 (methanation) 移除在氢气中残留的少量一氧化碳及二氧化碳 :

 CO + 3 H2 → CH4 + H2O

 CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O

水蒸气重组 , 一氧化碳变换，清除二氧化碳及甲烷化的步骤在 25 至 35 Pa 的压强进行。

在氨生产中需要监测油的含量，而系统的动力来源为润滑油压缩机，压缩机在运转过程中，小部分润滑油进入合成氨和循环气中，不去除的话，将造成氨质量不合格。

另一个问题在于脱碳工艺中，通常用胺液或热碱脱碳，而吸附后的脱碳液为酸性，极易腐蚀系统。腐蚀性物质将造成脱碳系统结垢，降低二氧化碳移除效率，提高胺液或热碱液的损耗。

 

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