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合成氣是以一氧化碳和氫氣為主要組分，用作化工原料的一種原料氣。合成氣的原料范圍很廣，可由煤或焦炭等固體燃料氣化產(chǎn)生，也可由天然氣和石腦油等輕質(zhì)烴類制取，還可由重油經(jīng)部分氧化法生產(chǎn)。

主要從烴類生產(chǎn)合成氣，所用方法主要有蒸汽轉(zhuǎn)化和部分氧化兩種。

1.天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化

為在工業(yè)上實現(xiàn)天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可采用連續(xù)轉(zhuǎn)化和間歇轉(zhuǎn)化兩種方法。

（1）連續(xù)蒸汽轉(zhuǎn)化流程

這是目前合成氣的主要生產(chǎn)方法。

在天然氣中配以0.25％～0.5％的氫氣，加熱到380～400℃時,進入裝填有鈷鉬加氫催化劑和氧化鋅脫硫劑的脫硫罐，脫去硫化氫及有機硫，使總硫含量降至0.5ppm以下。原料氣配入水蒸氣后于 400℃下進入轉(zhuǎn)化爐對流段，進一步預(yù)熱到 500～520℃,然后自上而下進入各支裝有鎳催化劑的轉(zhuǎn)化管，在管內(nèi)繼續(xù)被加熱，進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成合成氣。

轉(zhuǎn)化管置于轉(zhuǎn)化爐中，由爐頂或側(cè)壁所裝的燒嘴燃燒天然氣供熱(見天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化爐)。轉(zhuǎn)化管要承受高溫和高壓，因此需采用離心澆鑄的含25％鉻和20％鎳的高合金不銹鋼管。連續(xù)轉(zhuǎn)化法雖需采用這種昂貴的轉(zhuǎn)化管，但總能耗較低，是技術(shù)經(jīng)濟上較優(yōu)越的生產(chǎn)合成氣的方法。

（2）間歇蒸汽轉(zhuǎn)化流程，亦稱蓄熱式蒸汽轉(zhuǎn)化法。

采用周期性間斷加熱來補充天然氣轉(zhuǎn)化過程所需的反應(yīng)熱。

過程可分為兩個階段：

首先是吹風（升溫、蓄熱）階段：一部分天然氣首先作為燃料與過量空氣在燃燒爐內(nèi)進行完全氧化反應(yīng)，產(chǎn)生1300℃左右的高溫煙氣，經(jīng)第一、二蓄熱爐進入轉(zhuǎn)化爐，從上而下穿過催化劑層，使催化劑吸收一部分熱量。同時，煙氣中的殘余氧與催化劑中的金屬鎳發(fā)生氧化反應(yīng)放出大量的熱，進一步提高床層溫度。煙氣從轉(zhuǎn)化爐底部出來時約850℃左右,經(jīng)回收熱量后放空。

然后是制氣階段：作為原料的天然氣與水蒸氣（如生產(chǎn)合成氨則另加空氣）經(jīng)蓄熱爐預(yù)熱到950℃左右,進入催化劑床層進行蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)。從催化劑床層出來的氣體，溫度約 850℃左右，同樣經(jīng)回收熱量后，存入合成氣氣柜。中國曾采用間歇蒸汽轉(zhuǎn)化爐，建設(shè)了一批小型合成氨廠，這些廠不用昂貴的合金鋼轉(zhuǎn)化管，其主要設(shè)備為耐火材料襯里的圓筒型轉(zhuǎn)化爐，結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費用低廉。缺點是常壓操作，設(shè)備龐大，占地多，操作費用較高。現(xiàn)國際上還有用此法生產(chǎn)城市煤氣的。

天然氣水蒸汽重整法制備合成氣是強吸熱反應(yīng)，反應(yīng)過程需要大量吸熱，能耗高，該反應(yīng)屬慢速反應(yīng)，生產(chǎn)裝置規(guī)模大和投資高，反應(yīng)所得合成氣H2/CO比過高，一般大于3/1（無CO?回收時），不適合作合成油的原料氣。

2.輕質(zhì)油蒸汽轉(zhuǎn)化

是50年代英國卜內(nèi)門化學工業(yè)公司開發(fā)的，1959年建成第一座工廠。

多方面與天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化相似。C／H比較高，更因其中除烷烴外，還有芳烴甚至少量烯烴，易生成炭而析出，因此必須采用抗析炭的催化劑。一般仍采用鎳催化劑，而以氧化鉀為助催化劑，氧化鎂為載體。

輕質(zhì)油中含硫一般較天然氣為高，而此催化劑對硫又很敏感，因此在蒸汽轉(zhuǎn)化前，需先嚴格脫硫，并同時加氫。裂化輕油脫硫十分困難，極少用來制取合成氣。用來制合成氣的是直餾輕質(zhì)油。由于輕質(zhì)油價格較高，又有上述不利之處，因此只有在缺少天然氣供應(yīng)的地區(qū)，才發(fā)展以輕油原料的合成氣生產(chǎn)。

天然氣或輕質(zhì)油蒸汽轉(zhuǎn)化的主要反應(yīng)為強吸熱反應(yīng)，反應(yīng)所需熱量由反應(yīng)管外燃燒天然氣或其他燃料供給，而部分氧化法則是把管內(nèi)外反應(yīng)合為一體。本法可不預(yù)脫硫，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)材料比蒸汽轉(zhuǎn)化法便宜。此外，更主要的優(yōu)點是不擇原料，幾乎從天然氣到渣油的任何液態(tài)或氣態(tài)烴都能適用。

1.天然氣部分氧化

加入不足量的氧氣，使部分甲烷燃燒為二氧化碳和水，此反應(yīng)為強放熱反應(yīng)。在高溫及水蒸氣存在下，二氧化碳及水蒸氣可與其他未燃燒甲烷發(fā)生吸熱反應(yīng)：

所以主要產(chǎn)物為一氧化碳和氫氣，而燃燒最終產(chǎn)物二氧化碳不多。反應(yīng)過程中為防止炭析出，需補加一定量的水蒸氣。這樣做同時也加強了水蒸氣與甲烷的反應(yīng)。

天然氣部分氧化可以在催化劑的存在下進行，也可以不用催化劑。

①非催化部分氧化：天然氣、氧、水蒸氣在3.0MPa或更高的壓力下，進入襯有耐火材料的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進行部分燃燒,溫度高達1300～1400℃,出爐氣體組成(體積％)約為:CO25、CO42、H252、CH40.5。反應(yīng)器用自熱絕熱式。

②催化部分氧化：使用脫硫后的天然氣與一定量的氧或富氧空氣以及水蒸氣在鎳催化劑下進行反應(yīng)。當催化床層溫度約900～1000℃、操作壓力3.0MPa時,出轉(zhuǎn)化爐氣體組成（體積％）約為： CO27.5、CO25.5 、H267、CH4＜0.5。反應(yīng)器也采用自熱絕熱式，熱效率較高。反應(yīng)溫度較非催化部分氧化法低。

天然氣純氧催化部分氧化法為溫和放熱反應(yīng)，反應(yīng)可在極大空速下進行，所得合成氣H2/CO比一般低于2/1，反應(yīng)溫度在1200～1500 ℃。

2.重油部分氧化

各種重油，包括常壓渣油、減壓渣油及石油深度加工所得燃料油，都是部分氧化中常用的原料，反應(yīng)產(chǎn)物主要也是一氧化碳和氫氣。反應(yīng)條件為：1200～1370℃，3.2～8.37MPa,不用催化劑,每噸原料加入水蒸氣量約為400～500kg。水蒸氣起氣化劑作用，同時可以緩沖爐溫及抑制炭的生成。這種反應(yīng)器的出口氣體用水直接急冷。

該法的缺點是：

• 需要氧氣或富氧空氣，即需另設(shè)空氣分離裝置；

• 生成的氣體比蒸汽轉(zhuǎn)化法有更高的一氧化碳對氫氣的比例；

• 使用重油部分氧化時有炭黑生成,這不但增加了消耗，還將影響合成氣下一步處理和使用。

目前，使用油吸收除炭，炭與吸收油再循環(huán)返回氣化爐的方法。

是將蒸汽轉(zhuǎn)化法和部分氧化法結(jié)合在一步進行的合成氣新工藝，它具有反應(yīng)溫度低，氧氣消耗少，H2/CO比為2/1，組成適合于制備合成油等優(yōu)點。

在POX和ATR法中，純氧制備需要昂貴的空分設(shè)備投資和增加制氧成本。Syntroleum公司改進的ATR法使用空氣代替氧氣，避免了純氧制備。

由于系統(tǒng)是自身熱平衡的，省去了熱轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，ATR反應(yīng)器更簡單，小型化。水碳比低于傳統(tǒng)的ATR法，從而顯著提高了其經(jīng)濟性。通過選擇合適的水碳比、氧碳比和反應(yīng)溫度，可獲得理想的合成油原料氣。不過由于尾氣不能循環(huán)，天然氣的有效利用率不夠高。

由合成氣可以生產(chǎn)一系列的化學品。

合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。

最主要的合成氣化學品，是用合成氣中的氫和空氣中的氮在催化劑作用下加壓反應(yīng)制得的氨。

氨加工產(chǎn)品有尿素、各種銨鹽(如氮肥和復合肥料)、硝酸、烏洛托品、三聚氰胺等。它們都是重要的化工原料。

合成氨的生產(chǎn)分為三部分：

造氣——原(燃)料通人空氣(氧氣)和蒸汽，汽化成為水煤氣(半水煤氣)，該粗原料氣由氫氣、氮氣、二氧化碳、一氧化碳和少量硫化氫、氧氣及粉塵組成，原料氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量后存于氣柜；

變換凈化——氣柜來的原料氣通過電除塵器除去粉塵進入氣壓機加壓，經(jīng)脫硫(脫除硫化氫)、變換(將一氧化碳轉(zhuǎn)化為氫和二氧化碳)、脫碳(吸收脫除二氧化碳)后，再次加壓進入銅洗塔(用醋酸銅氨液)和堿洗塔(用苛性鈉溶液)進一步除去原料氣中的一氧化碳和二氧化碳(含量降至十萬分之三以下)，獲得純氫氣和氫氣混合氣體；

合成——凈化后的氫氮混合氣(H2：N2＝3：1)經(jīng)壓縮機加壓至30～32MPa進入合成塔，在鐵觸媒存在下高溫合成為氨。

生產(chǎn)是在密封、高壓、高溫下連續(xù)進行的。

甲醇是合成氣化學品中第二大產(chǎn)品，是一氧化碳和氫氣在催化劑作用下反應(yīng)制得的，其用途和加工產(chǎn)品十分廣泛。

甲醇羰基化制得醋酸，是生產(chǎn)醋酸的主要方法，甲醇羰基化法是以甲醇、CO為原料合成乙酸。所用催化劑最初是Co配合物。1970年，美國Monsanto公司開發(fā)了CH3I促進的RhI3的催化劑體系，并使之工業(yè)化。

Rh工藝的優(yōu)點在于反應(yīng)壓力相對較低(10～25 bar pco)，溫度適中(175℃)，選擇性>99%，沒有副產(chǎn)品生成，產(chǎn)品純度達食品級、藥典級；甲醇經(jīng)氧化脫氫可得甲醛，進一步可制得烏洛托品，后兩者都是高分子化工的重要原料。

由醋酸甲酯羰基化生產(chǎn)醋酐，被認為是當前生產(chǎn)醋酐最經(jīng)濟的方法,1983年,美國田納西伊斯曼公司建立了一個年產(chǎn)226.8kt（5億磅）的工廠。此外，正在開發(fā)的尚有通過二醋酸乙二醇酯制醋酸乙烯，由甲醇生產(chǎn)低碳烯烴，由甲醇同系化生產(chǎn)乙醇，由甲醇通過草酸酯合成乙二醇等工藝。

以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇，大多采用蒸汽一段轉(zhuǎn)化，低壓合成，三塔精餾的技術(shù)， 工藝過程：以天然氣為原料，采用中壓蒸汽轉(zhuǎn)化制甲醇合成氣中、低壓合成甲醇，三塔精餾制取精甲醇的工藝。

（1）造氣工序

a.天然氣脫硫

在一定的溫度、壓力下，天然氣通過氧化錳脫硫劑及氧化鋅脫硫劑，將天然氣中的有機硫、H2S脫至1PPM以下，以滿足蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑對硫的要求，其主要反應(yīng)為：

COS+MnO →MnS+CO2；H2S+MnO→MnS+H2O；H2S+ZnO→ZnS+H2O

b.烴類的蒸汽轉(zhuǎn)化

烴類的蒸汽轉(zhuǎn)化是以水蒸汽為氧化劑，在鎳催化劑的作用下將烴類物質(zhì)轉(zhuǎn)化，得到合成甲醇的原料氣。這一過程為吸熱過程故需外供熱量，轉(zhuǎn)化所需的熱量由轉(zhuǎn)化爐輻射段燃燒燃料氣提供。

在鎳催化劑存在下其主要反應(yīng)如下：CH4+H2O→CO+3H2+Q;CO+H2O→CO2+H2+Q

(2)壓縮工序

壓縮工序包括原料氣壓縮、合成氣壓縮和循環(huán)氣壓縮。

由造氣工序來的轉(zhuǎn)化氣，經(jīng)合成氣壓縮到一定的壓力，與合成工序來的循環(huán)氣混合，進入循環(huán)氣壓縮機升壓后返回合成系統(tǒng)。

(3)合成工序

甲醇合成是在一定的壓力下，在催化劑的作用下，合成氣中的一氧化碳，二氧化碳與氫反應(yīng)生成甲醇，基本反應(yīng)式為：

CO+2H2=CH3OH+Q；CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q

在甲醇合成過程中，尚有如下副反應(yīng)；

2CO+4H2=（CH3）O+H2O；2CO+4H2=C2H5OH+H2O；4CO+8H2=C4H5OH+3H2O

（4）精餾工序

粗甲醇中雜質(zhì)種類較多，為了制備合格精甲醇產(chǎn)品，必須將雜質(zhì)除去。在工業(yè)生產(chǎn)中，主要是利用各組份的沸點不同，用精餾的方法將甲醇與其它組份分開，也就是同時并且多次地運用部分汽化和部分冷凝的方法，以達到完全全分離混合液中各組分的連續(xù)操作過程。為完成此過程，采用三塔精餾流程，在預(yù)蒸餾塔中除去溶解性氣體用低沸點雜質(zhì)。在加壓塔及常壓塔中除去水及就沸點雜質(zhì)，從而制得合格的精甲醇產(chǎn)品。

合成氣在鐵催化劑作用下加壓反應(yīng)生成烴，也可發(fā)展為生產(chǎn)汽油和丙酮、醇等低沸點產(chǎn)品。

費—托法合成可將合成氣轉(zhuǎn)化成各種不同鏈長的烷烴和烯烴。當然，如果需要，也可將合成氣生產(chǎn)其他液體產(chǎn)品，如甲醇、氨或二甲醚。

費—托法合成典型的是將合成氣經(jīng)過鐵基或鈷基催化劑作用轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴。工藝過程在中溫（200℃～300℃）和中壓（1～4 MPa）下進行。

這種方法是1923年由德國科學家Frans Fischer和Hans Tropsch發(fā)明的，簡稱費托（FT）合成。費托合成技術(shù)1932年首先在德國實現(xiàn)工業(yè)化，到1939年，德國的9套FT裝置已達到每天生產(chǎn)1.2萬桶產(chǎn)品。

費托合成技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)過幾十年的沉浮，在20世紀90年代開始步入新的發(fā)展軌道。石油資源逐漸減少與劣質(zhì)化的趨勢和天然氣探明可采儲量的持續(xù)增加，使GTL再次成為大石油公司關(guān)注的焦點。

• 1993年，殼牌在馬來西亞Bintulu的GTL工廠裝置投入運營；

• 2002年，BP在美國阿拉斯加州Nikiski的試驗裝置投入運營；

• 2003年，康菲公司在美國俄克拉何馬州Ponca城的試驗裝置開工；

• 同年10月，殼牌在卡塔爾的該公司第二套GTL項目簽約；

• 2004年7月，?？松梨谂c卡塔爾政府簽約，在卡塔爾北部的Ras Laffan投資70億美元，建設(shè)世界上最大的GTL項目，并計劃于2011年開始運營。

  
  

即羰基合成的產(chǎn)品，包括直鏈和支鏈的C2～C17烯烴與合成氣進行氫甲?；磻?yīng)的產(chǎn)品。羰基合成生成醛，再進一步催化加氫制得醇。它們是制增塑劑的重要原料。

羰基合成法是在烯烴的雙鍵引入一個醛基，從而增加一個碳鏈的反應(yīng)。又稱氫甲酰化反應(yīng)，醛氫化即得醇。

羰基合成法經(jīng)歷了高壓法，中壓法，低壓法。高壓法催化劑為Co(CO)8，中壓法CoH(CO)3PR3，低壓法RhH(CO)(PR3)3。60年代，Wilkinson等研究開發(fā)了一種膦改性的Rh配合物催化劑，70年代，銠膦催化體系成功地工業(yè)化給羰基合成工藝帶來巨大改變，這一成就被譽為合成史上劃時代的進步。

與傳統(tǒng)的Co催化劑比較，Rh催化劑選擇性高(n∶i=10∶1)，反應(yīng)條件溫和(2020kPa，80～120℃)。1976年，采用英國Devy公司、Johnson Matthey公司和美國UCC公司聯(lián)合技術(shù)的Pone年產(chǎn)136×103t丁醛裝置順利投產(chǎn)。

低壓羰基合成工藝具有反應(yīng)條件溫和、設(shè)備簡單、高效、高產(chǎn)率、催化劑容易回收等特點，因而發(fā)展迅速。1980年，用Rh催化劑生產(chǎn)的氫甲?；a(chǎn)品不到10%，而到1995年，幾乎80%的氫甲?；a(chǎn)品的生產(chǎn)是用Rh催化劑。目前，對Rh催化劑的改進、研究仍在進行，例如以為配位體的水溶性催化劑1984年已在工廠使用，類似的還有為配位體的催化劑體系。為改進催化劑的回收、增加選擇性，固定的Rh催化劑系統(tǒng)也在發(fā)展。

此外，正在開發(fā)中的尚有用合成氣直接合成乙二醇、乙醇、醋酸、1,4－丁二醇等重要化工產(chǎn)品。

合成氨別名氨氣，分子式NH3。是指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收副產(chǎn)外，絕大部分是合成的氨。合成氨主要用作化肥、冷凍劑和化工原料。

氨是重要的無機化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位，其中約有80%氨用來生產(chǎn)化學肥料，20%為其它化工產(chǎn)品的原料。氨主要用于制造氮肥和復合肥料，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復合肥，都是以氨為原料的。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的1/2。

硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。

液氨常用作制冷劑，貯運商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠運往外地。

此外，為保證制造廠內(nèi)合成氨和氨加工車間之間的供需平衡，防止因短期事故而停產(chǎn)，需設(shè)置液氨庫。液氨庫根據(jù)容量大小不同，有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類型。液氨的運輸方式有海運、駁船運、管道運、槽車運、卡車運。

目前國內(nèi)生產(chǎn)合成氨的工藝大同小異，忽略各自的設(shè)備差異和工藝上的微小不同，我們可以將氨的生產(chǎn)過程粗略的分為以下幾步：造氣、脫硫、變換、變換后脫硫、銅洗、氨合成，如下是此類流程的一個極簡示意圖：

造氣實質(zhì)上是碳與氧氣和蒸汽的反應(yīng)，主要過程為吹風和制氣。具體分為吹風、上吹、下吹、二次上吹和空氣吹凈五個階段。原料煤間歇送入固定層煤氣發(fā)生爐內(nèi)，先鼓入空氣，提高爐溫，然后加入水蒸氣與加氮空氣進行制氣。所制的半水煤氣進入洗滌塔進行除塵降溫，最后送入半水煤氣氣柜。

煤中的硫在造氣過程中大多以H2S的形式進入氣相，它不僅會腐蝕工藝管道和設(shè)備，而且會使變換催化劑和合成催化劑中毒，因此脫硫工段的主要目的就是利用DDS脫硫劑脫出氣體中的硫。氣柜中的半水煤氣經(jīng)過靜電除焦、羅茨風機增壓冷卻降溫后進入半水煤氣脫硫塔，脫除硫化氫后經(jīng)過二次除焦、清洗降溫送往壓縮機一段入口。脫硫液再生后循環(huán)使用。

變換工段的主要任務(wù)是將半水煤氣中的CO在催化劑的作用下與水蒸氣發(fā)生放熱反應(yīng)，生成CO2和H2。河南中科化工有限責任公司采用的是中變串低變工藝流程。經(jīng)過兩段壓縮后的半水煤氣進入飽和塔升溫增濕，并補充蒸汽后，經(jīng)水分離器、預(yù)腐蝕器、熱交換器升溫后進入中變爐回收熱量并降溫后，進入低變爐，反應(yīng)后的工藝氣體經(jīng)回收熱量和冷卻降溫后作為變換氣送往壓縮機三段入口。

經(jīng)變換后，氣體中的有機硫轉(zhuǎn)化為H2S，需要進行二次脫硫，使氣體中的硫含量在25mg/m3。脫碳的主要任務(wù)是將變換氣中的CO2脫除，對氣體進行凈化，河南中科化工有限責任公司采用變壓吸附脫碳工藝。來自變換工段壓力約為1.3MPa左右的變換氣，進入水分離器，分離出來的水排到地溝。變換氣進入吸附塔進行吸附，吸附后送往精脫硫工段。

被吸附劑吸附的雜質(zhì)和少量氫氮氣在減壓和抽真空的狀態(tài)下，將從吸附塔下端釋放出來，這部分氣體稱為解析氣，解析氣分兩步減壓脫附，其中壓力較高的部分在順放階段經(jīng)管道進入氣柜回收，低于常壓的解吸氣經(jīng)阻火器排入大氣。

（1）氣體流程

來自變換工段的變換氣，依次由塔底進入碳化主塔、碳化付塔，變換氣中的二氧化碳分別在主塔和付塔內(nèi)與碳化液和濃氨水進行反應(yīng)而被吸收。反應(yīng)熱由冷卻水箱內(nèi)的冷卻水移走。氣體從付塔頂出來，進入尾氣洗滌塔下部回收段，氣體中的少量二氧化碳和微量的硫化氫被無硫氨水繼續(xù)吸收，再進入上部清洗段。氣體中微量二氧化碳被軟水進一步吸收，最后達到工藝指標經(jīng)水分離后，送往精脫硫塔進一步脫硫后，送往壓縮機三段進口。

（2）液體流程

濃氨水由濃氨水泵從吸氨崗位濃氨水槽打入付塔，一方面溶解塔內(nèi)的結(jié)疤，另一方面吸收主塔尾氣中的剩余二氧化碳，逐步提高濃氨水的碳化度。然后，付塔的溶液由碳化泵從底部抽出，打入主塔，在主塔內(nèi)進一步吸收變換氣中的二氧化碳，生成含碳酸氫銨結(jié)晶的懸浮液，再由底部取出管壓入分離崗位進行分離。

回收塔回收段中的無硫氨水來自合成或銅洗工段使用過的無硫氨水和回收段的稀氨水壓入稀氨水壓入吸氨崗位母液槽和稀氨水槽或送脫硫崗位使用，從回收段出來的水直接排污水溝。

聯(lián)醇是將經(jīng)變換、脫碳后的凈化氣中的CO：1-5%、CO2＜0.5%（其含量可根據(jù)生產(chǎn)所要求的醇氨比調(diào)節(jié)）與氣體中的H2經(jīng)壓縮機加壓到15MP后，依次經(jīng)過洗氨塔、油分、預(yù)熱器、廢熱鍋爐進入合成塔，在催化劑的作用下合成為甲醇，同時起到氣體凈化的作用。醇后氣中CO＜0.5%、CO2＜0.2%。出塔氣體經(jīng)水冷卻到40℃左右，將氣體中的甲醇冷凝，使氣體中的甲醇含量小于0.5%，經(jīng)醇分離器分離出甲醇后，一部分氣體經(jīng)甲醇循環(huán)機返回甲醇合成塔，大部分氣體進入精煉工段。

醇后工藝氣中還含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化劑中毒，因此在去氨合成工序前，必須進一步將CO和CO2脫除。我們公司是采用醋酸銅氨液洗滌法，銅洗后的工藝氣體中的含量將至25ppm以下。醇后氣體由銅洗塔底部進入，與塔頂噴淋的醋酸銅氨液逆流接觸，將工藝氣中的CO和CO2脫除到25ppm以下，經(jīng)分離器將吸收液分離后送往壓縮機六段進口。銅氨液從銅洗塔經(jīng)減壓還原、加熱、再生后，補充總銅、水冷卻、過濾、氨冷后經(jīng)銅氨液循環(huán)泵加壓循環(huán)使用。

壓縮工段的壓縮機為六段壓縮。由于合成氨生產(chǎn)過程中，變換、脫碳、粗醇與氨合成分別在0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa條件下進行，壓縮工段的任務(wù)就是提高工藝氣體壓力，為各個生產(chǎn)工段提供其所需的壓力條件。

氨合成工段的主要任務(wù)是將銅洗后制得的合格N2、H2、混合氣，在催化劑的存在下合成為氨。壓縮機六段來的壓力為27 MPa的新鮮補充氣，與循環(huán)氣混合后進入氨冷器、氨分離器、冷交換器，經(jīng)循環(huán)機升壓并經(jīng)過油分離器除油后進入氨合成塔的內(nèi)件與外筒的環(huán)隙，冷卻塔壁，出來后經(jīng)預(yù)熱器升溫后進入氨合成塔內(nèi)件，完成反應(yīng)后離開反應(yīng)器，分別進入廢熱鍋爐、預(yù)熱器、軟水加熱器回收熱量，最后經(jīng)水冷器、冷交換器、氨冷器降溫冷卻，將合成的氨液化分離出系統(tǒng)，未反應(yīng)的氮氫氣循環(huán)使用。

由于氨合成工段需要通過液氨氣化來產(chǎn)生低溫生產(chǎn)條件，因此冷凍工段的任務(wù)就是把氣態(tài)的氨重新液化。由氨蒸發(fā)器蒸發(fā)的氣氨經(jīng)氣氨總管進入冰機前分離器，分離出液氨后進入氨壓縮機加壓，加壓后的氣氨經(jīng)油分離器后進入水冷器，在此氣氨冷凝為液氨并回到冰機液氨貯槽，由支出閥送給氨蒸發(fā)器循環(huán)使用或氨庫。

乙炔，分子式C2H2，俗稱風煤和電石氣，是炔烴化合物系列中體積最小的一員，主要作工業(yè)用途，特別是燒焊金屬方面。乙炔在室溫下是一種無色、極易燃的氣體。純乙炔是無臭的，但工業(yè)用乙炔由于含有硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)，而有一股大蒜的氣味。

乙炔可用以照明、焊接及切斷金屬（氧炔焰），也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡膠、合成纖維等的基本原料。

乙炔燃燒時能產(chǎn)生高溫，氧炔焰的溫度可以達到3200℃左右，用于切割和焊接金屬。乙炔是有機合成的最重要原料之一，如與氯化氫、氫氰酸、乙酸加成，均可生成生產(chǎn)高聚物的原料。

乙炔在不同條件下，能發(fā)生不同的聚合作用，分別生成乙烯基乙炔或二乙烯基乙炔，前者與氯化氫加成可以得到制氯丁橡膠的原料2-氯-1，3-丁二烯。乙炔在400～500℃高溫下，可以發(fā)生環(huán)狀三聚合生成苯；以氰化鎳Ni(CN)2為催化劑，在50℃和1.2～2MPa下，可以生成環(huán)辛四烯。

乙炔在高溫下分解為碳和氫，由此可制備乙炔炭黑。一定條件下乙炔聚合生成苯，甲苯，二甲苯，,萘，蒽，苯乙烯，茚等芳烴。通過取代反應(yīng)和加成反應(yīng)，可生成一系列極有價值的產(chǎn)品。

吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給予輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸，就醫(yī)。

呼吸系統(tǒng)防護：一般不需要特殊防護，但建議特殊情況下佩帶合適的自吸過濾式防毒面具（氧氣含量與空氣中氧含量一致或接近時）。

眼睛防護：一般不需要特殊防護，高濃度接觸時可戴化學安全防護眼鏡。

身體防護：穿防靜電工作服。

手防護：戴一般作業(yè)防護手套。

其他防護：工作現(xiàn)場嚴禁吸煙。避免長期反復接觸。進入罐、限制性空間或其他高濃度區(qū)作業(yè)，必須有人監(jiān)護。

泄漏應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風處，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風，加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構(gòu)筑圍堤或挖坑以收容產(chǎn)生的大量廢水。如有可能，將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設(shè)適當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理，修復、檢驗后再用。

有害燃燒產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。

滅火方法：切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠處。

滅火劑：霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉。

操作注意事項：

1. 密閉操作，全面通風；

2. 操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程；

3. 建議操作人員穿防靜電工作服；

4. 遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙；

5. 使用防爆型的通風系統(tǒng)和設(shè)備；

6. 防止氣體泄漏到工作場所空氣中；

7. 避免與氧化劑、酸類、鹵素接觸；

8. 在傳送過程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接，防止產(chǎn)生靜電；

9. 搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損；

10. 配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。

儲存方法：

1. 乙炔的包裝法通常是溶解在溶劑及多孔物中，裝入鋼瓶內(nèi)；

2. 儲存于陰涼、通風的庫房；

3. 遠離火種、熱源；

4. 庫溫不宜超過30℃；

5. 應(yīng)與氧化劑、酸類、鹵素分開存放，切忌混儲；

6. 采用防爆型照明、通風設(shè)施；

7. 禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具；

8. 儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。

運輸注意事項：

1. 采用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽；

2. 鋼瓶一般平放，并應(yīng)將瓶口朝同一方向，不可交叉；

3. 高度不得超過車輛的防護欄板，并用三角木墊卡牢，防止?jié)L動；

4. 運輸時運輸車輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材；

5. 裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置，禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具裝卸；

6. 嚴禁與氧化劑、酸類、鹵素等混裝、混運；

7. 夏季應(yīng)早晚運輸，防止日光曝曬；

8. 中途停留時應(yīng)遠離火種、熱源；

9. 公路運輸時要按規(guī)定路線行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留；

10. 鐵路運輸時要禁止溜放。

• 電弧法：利用電弧產(chǎn)生的高溫和熱量使天然氣裂解成乙炔。

  
  

• 部分氧化法：天然氣制乙炔的主要方法，利用部分天然氣燃燒形成的高溫和產(chǎn)生的熱量為甲烷裂解成乙炔創(chuàng)造條件。

  
  

• 熱裂解法：利用蓄熱爐將天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量儲存起來，然后再將天然氣切換到蓄熱爐中使之裂解生成乙炔。

  
  

天然氣部分氧化熱解制乙炔的工藝包括兩個部分，一是稀乙炔制備，另一個是乙炔的提濃。工藝流程如圖所示。

1—預(yù)熱爐            2—反應(yīng)器           3—炭黑沉降槽           4—淋洗冷卻塔           5—電除塵器           6—稀乙炔氣柜           7—壓縮機           8—預(yù)吸收塔           9—預(yù)解吸塔           10—主吸收塔           11—逆流解吸塔           12—真空解吸塔           13—二解塔

部分氧化法的不足之處：

1）部分氧化法是通過甲烷部分燃燒作為熱源來裂解甲烷，因此形成的高溫環(huán)境溫度受限，而且單噸產(chǎn)品消耗的天然氣量過大；

2）部分氧化法必須建立空分裝置以供給氧氣，由于有氧氣參加反應(yīng)，使生產(chǎn)運行處于不安全范圍內(nèi)，因而必須增設(shè)復雜的防爆設(shè)備。氧的存在還使裂解氣中有氧化物存在，增加了分離和提濃工藝段的設(shè)備投資；

3）裂化氣組成比較復雜，C2H2為8.54%、CO為25.65%、CO2為3.32%、CH4為5.68%和H2為55%。這給分離提濃工藝的消耗及人員配置等諸方面都帶來了麻煩，從而增加了運行成本。

電弧法制乙炔是利用氣體電弧放電產(chǎn)生的高溫對天然氣進行熱裂解制得乙炔的。圖為天然氣電弧法制乙炔的工藝流程圖。

1—電弧爐          2—炭黑沉降器         3—旋風分離器         4—泡沫洗滌塔         5—濕式電濾器         6—堿洗塔         7—油洗塔         8—氣柜         9—解吸塔         10—加器         11—冷卻器         12—貯槽         13—泵

電弧法的優(yōu)缺點：

電弧法要求天然氣中的CH4的含量要較高。以甲烷的量為92.3 %的天然氣使用電弧法裂解所得裂解氣制的烴類體積分數(shù)（%）如下表所示。

優(yōu)點：迅速地作用在反應(yīng)物上，烴轉(zhuǎn)化為乙炔比部分氧化法明顯高很多；做到了原料的循環(huán)利用，提高了原料利用率，并提高了乙炔產(chǎn)率；

缺點：對操作變化很敏感，當操作不當會導致大量的副產(chǎn)物形成，因此不能很好地控制甲烷的裂解程度，因而盡管已經(jīng)工業(yè)化，但并未得到廣泛使用。

氰化氫HCN亦名無水氫氰酸。是一種劇毒化學品在常溫常壓下極易擴散。

這種性質(zhì)使它在運輸和使用中受到限制，甚至還可能被恐怖分子用來危害人類。鑒于這些，主要的氫氰酸生產(chǎn)國家開始對氫氰酸的生產(chǎn)和使用進行了嚴格的限制。

氫氰酸的用途很廣，可用于制造尼龍、殺蟲劑、丙烯腈和丙烯酸樹脂、金銀銅等的電鍍、金銀等的采礦業(yè)、制藥滅鼠藥、有機合成等離子蝕刻等。

尤其是已二醇和甲基丙烯酸酯樹脂，對氫氰酸的需求就顯示出很大的市場強勁。

健康危害：抑制呼吸酶，造成細胞內(nèi)窒息。

急性中毒：短時間內(nèi)吸入高濃度氰化氫氣體，可立即呼吸停止而死亡。非驟死者臨床分為4期:

• 前驅(qū)期有粘膜刺激、呼吸加快加深、乏力、頭痛;口服有舌尖、口腔發(fā)麻等。
  

• 呼吸困難期有呼吸困難、血壓升高、皮膚粘膜呈鮮紅色等。

• 驚厥期出現(xiàn)抽搐、昏迷、呼吸衰竭。

• 麻痹期全身肌肉松弛，呼吸心跳停止而死亡。

可致眼、皮膚灼傷，吸收引起中毒。

慢性影響：神經(jīng)衰弱綜合征、皮炎。

燃爆危險：本品易燃，高毒。

皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用流動清水或5%硫代硫酸鈉溶液徹底沖洗至少20分鐘，在有六氟靈的情況下立即使用六氟靈沖洗，建議一次使用一整瓶，就醫(yī)。

眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。也可使用六氟靈進行沖洗。就醫(yī)。

吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。呼吸心跳停止時，立即進行人工呼吸(勿用口對口)和胸外心臟按壓術(shù)。給吸入亞硝酸異戊酯，就醫(yī)。

食入：飲足量溫水，催吐。用1：5000高錳酸鉀或5%硫代硫酸鈉溶液洗胃。就醫(yī)。

危險特性：易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。長期放置則因水分而聚合，聚合物本身有自催化作用，可引起爆炸。

有害燃燒產(chǎn)物：氮氧化物。

滅火方法：切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。消防人員必須穿戴全身專用防護服，佩戴氧氣呼吸器，在安全距離以外或有防護措施處操作。滅火劑：干粉、抗溶性泡沫、二氧化碳。用水滅火無效，但須用水保持火場容器冷卻。用霧狀水驅(qū)散蒸氣。

防爆措施：加入0.001%-0.5%的硫酸，磷酸，甲酸等酸性物質(zhì)作穩(wěn)定劑或用活性炭吸附儲存，水含量控制在1%以內(nèi)，防止其自聚合催化反應(yīng)。

操作注意事項：

1. 嚴加密閉，提供充分的局部排風和全面通風；

2. 操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程；

3. 建議操作人員佩戴隔離式呼吸器，穿連衣式膠布防毒衣，戴橡膠手套；

4. 遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙；

5. 使用防爆型的通風系統(tǒng)和設(shè)備；

6. 防止氣體或蒸氣泄漏到工作場所空氣中；

7. 避免與氧化劑、酸類、堿類接觸；

8. 搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損；

9. 配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備；

10. 倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項：

1. 儲存于陰涼、通風的庫房；

2. 遠離火種、熱源；

3. 避免光照；

4. 庫溫不宜超過30℃；

5. 包裝要求密封，不可與空氣接觸；

6. 應(yīng)與氧化劑、酸類、堿類、食用化學品分開存放，切忌混儲；

7. 采用防爆型照明、通風設(shè)施；

8. 禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具；

9. 儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備；

10. 應(yīng)嚴格執(zhí)行極毒物品"五雙"管理制度。

運輸注意事項：

1. 鐵路運輸時應(yīng)嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規(guī)則》中的危險貨物配裝表進行配裝；

2. 運輸前應(yīng)先檢查包裝容器是否完整、密封，運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞；

3. 嚴禁與酸類、氧化劑、食品及食品添加劑混運；

4. 運輸時運輸車輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備；

5. 運輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫；

6. 運輸時所用的槽(罐)車應(yīng)有接地鏈，槽內(nèi)可設(shè)孔隔板以減少震蕩產(chǎn)生靜電；

7. 中途停留時應(yīng)遠離火種、熱源；

8. 公路運輸時要按規(guī)定路線行駛，禁止在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。

生產(chǎn)HCN的傳統(tǒng)工藝主要有Andrussow法以及由它引出的一系列氨氧化法、BMA法、丙烯腈副產(chǎn)法、輕油裂解法。

在國外主要使用直接法，也就是Andrussow法。

我國主要采取丙烯腈副產(chǎn)法生產(chǎn)氰化氫。主要氫氰酸生產(chǎn)企業(yè)有上海石化股份有限公司、大慶石化總廠、撫順石化公司、河北誠信、安徽曙光等 。

氨氧化法就是在氨氧化催化劑的存在下，將氨源和氧源以及可氨氧化的有機物高溫轉(zhuǎn)化為氰化物的方法。

最傳統(tǒng)的氨氧化法是Andrussow法，是由德國I.G公司安德羅索夫（L.Andrussow）提出，并在德國首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)氫氰酸的一種方法。

Andrussow法亦稱安氏法或直接法，采用的主要原料是甲烷、氨氣和氧氣，故又叫甲烷氨氧化法。它是20世紀50年代完成的工業(yè)生產(chǎn)方法，是生產(chǎn)氫氰酸的主要方法。

該法是在常壓、1000℃以上的條件下，將原料混合氣通入由鉑、銠合金催化劑（鉑和銠按9:1制成直徑為0.076 mm的絲網(wǎng)）或由鉑銥合金制成的絲網(wǎng)狀催化劑床，進行的氨氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為：

2CH4+2NH3+3O2→2HCN+6H2O

需要注意的是，該法的轉(zhuǎn)化率一般為60~70%，且為保證產(chǎn)率，生產(chǎn)過程要求較高的溫度和較短的時間，使反應(yīng)速度達到平衡。

BMA法也是一種傳統(tǒng)的工藝方法，它產(chǎn)生于與20世紀50年代末。

它是對Andrussow法的改進，即在BMA法中不需要氧氣參加反應(yīng)。是甲烷和氨氣在常壓、l3000C以上的條件下進行的反應(yīng)，使用的催化劑是管狀的鉑固定反應(yīng)床，長約2m，內(nèi)徑約16 ~l8 mm。

該反應(yīng)是在鉑床的內(nèi)表面進行的，為了保證反應(yīng)溫度，一般在管狀催化劑的周圍充入可燃性氣體。反應(yīng)過程是將甲烷和氨氣的混合氣體通入反應(yīng)床，并迅速加熱到1300℃。

需要注意為了避免催化劑生碳，甲烷和氨氣最好按分子數(shù)比為1.08：l.001反應(yīng)。反應(yīng)式為NH3+CH4=HCN+3H2。

該法的產(chǎn)率為80~85%，很顯然與直接法相比產(chǎn)率有所提高，而且生成的氫氣還可以循環(huán)利用，但使用該法生產(chǎn)氫氰酸投資很大，而且與安氏法相比反應(yīng)時間較長，造成更多的NH3和CH4分解為N2和焦炭，從而影響了產(chǎn)率。

丙烯腈副產(chǎn)法是20世紀60年代開發(fā)的索亥俄工藝，它是用丙烯氨氧化法制丙烯腈副產(chǎn)氫氰酸的方法。

世界丙烯脂生產(chǎn)約90%采用該工藝。

該法以石油氣中丙烯、氨和空氣為原料，丙烯與氨按一定比例混合送入氧化反應(yīng)器，由分布器均勻分散到催化劑床層中，空氣按一定比例從反應(yīng)器底部進入經(jīng)分布板向上流動，與丙烯、氨混合并使催化劑床層流化。反應(yīng)物在440~4500C和催化劑作用下生成丙烯腈。同時生成氰化氫、乙腈、一氧化碳、二氧化碳、丙烯醛、丙烯酸及水等。主反應(yīng)方程式為：

CH6+NH3+3/2O2→C3H3N+3H2O

生成氰化氫的副反應(yīng)為：

CH3CH=CH2+O2→3HCN+6H2O

副產(chǎn)品氰化氫約為主產(chǎn)品丙烯腈的0.1~0.15倍。

丙烯腈副產(chǎn)法也有很多不可忽略的缺點，如易燃易爆氣體的泄露等問題。但是大型丙烯腈裝置副產(chǎn)氫氰酸在目前是成本最低、最經(jīng)濟的方法，它顯示了經(jīng)濟合理的絕對優(yōu)勢。

輕油裂解法是以輕油（或汽油）、液氨和燒堿為主要原料，石油焦粒和氮氣為輔助原料的生產(chǎn)法。

首先使輕油和液氨氣化，并按比例在霧化器中混合預(yù)熱至2800C，通過三相電極浸入石油焦粒層導電發(fā)熱的沸騰反應(yīng)爐，在常壓、14500C高溫下即可裂解成含20~25%氫氰酸的裂解氣。

該法是我國研究開發(fā)的生產(chǎn)工藝，目前為國內(nèi)部分中小企業(yè)所采用。

由于該生產(chǎn)工藝中采用的原料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品多為易燃易爆或劇毒有害物質(zhì)，生產(chǎn)操作中潛在的危險性較大，加之有些中小企業(yè)設(shè)備簡陋、人員素質(zhì)低下事故隱患很多。因此一般不采用該法生產(chǎn)氫氰酸。

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