合成氨分离方法的比较及其吸附分离的初步研究

摘要

合成氨是高能耗产品，高合成压力是其能耗高的重要因素之一。合成氨冷凝分离方法不仅需要消耗大量的制冷功，而且在很大程度上限制了合成压力的降低，吸收分离法和吸附分离法不受纯氨的气—液平衡的限制，有望在较低的压力下达到较好的分离效果。　　根据提出的硝酸锂吸收分离法、碱土金属氯化物吸附分离法和传统的冷凝分离法，对过程进行模拟计算，考察了冷却水温度、余热温度对三种方法消耗能量的影响。对硝酸锂吸收法分离氨，余热的最小适宜温度为80℃左右，此时消耗的余热量最低；对氯化钙吸附剂，在106℃解吸时所用余热量最低，随余热温度增高，其消耗量有明显的增加；而对氯化锶吸附剂，在80℃热解吸时余热消耗量较少，随余热温度的增高，其消耗量增加缓慢。　　将三种方法的耗(火用)量进行了比较，冷凝法分离氨(火用)耗最高，约2003.5kW；硝酸锂吸收法(火用)耗最低，为1078.0kW；而氯化钙、氯化锶吸附法分别为1798.3kW和1666.8kW。吸收法和吸附法分离氨耗(火用)量低于冷凝法耗(火用)量，从而进一步说明吸收法、吸附法分离氨的优越性。在(火用)耗方面，虽吸收法较吸附法优越，但由于吸收法中溶液夹带会对合成氨催化剂产生不利影响，且必须使用高压溶液循环泵等，选择吸附分离法进行实验研究。　　在吸附法分离氨实验研究中，为克服碱土金属氯化物吸附剂在反复的吸附—解吸过程中易膨胀、结焦的缺陷，用浸渍焙烧法使氯化钙附着于粗孔硅胶载体内表面制成复合吸附剂，并考察了焙烧温度对复合吸附剂吸附性能的影响。　　压力对复合吸附剂的氨吸附量影响较小。在0.4～0.8MPa压力范围内，当吸附温度为35℃时，复合吸附剂吸附氨量约1.206gNH3/gCaCl2，不随压力升高而变化；当吸附温度为110℃时，复合吸附剂吸附氨量随压力升高而缓慢增加。

目录

文摘

英文文摘

1前言

1.1合成氨生产的能耗及其节能的意义

1.2合成氨冷凝分离及其改进的必要性

1.3研究目的、内容及意义

2合成氨分离方法及其发展与研究现状

2.1氨分离方法

2.2.1冷凝法

2.2.2吸收法

2.2.3吸附法

2.2不同氨分离方法的发展与研究现状

2.2.1冷凝法分离氨的发展与研究现状

2.2.2吸收法分离氨的发展与研究现状

2.2.3吸附法分离氨的发展与研究现状

2.3本章小结

3合成氨分离过程的模拟及分离方法的比较

3.1模型及计算方法

3.1.1基本计算条件及方程

3.1.2冷凝分离法

3.1.3吸收分离法

3.1.4吸附分离法

3.2结果及讨论

3.2.1冷凝分离过程

3.2.2吸收分离过程

3.2.3吸附分离过程

3.2.4冷凝法、吸收法、吸附法分离氨的比较

3.3本章小结

4合成氨吸附分离的初步实验

4.1前人工作

4.2复合吸附剂制备

4.2.1制备方法的选取

4.2.2多孔载体的选择

4.2.3实验方案

4.2.4实验用药品及设备

4.2.5实验步骤

4.2.6数据处理方法

4.3吸附性能测定

4.3.1实验装置

4.3.2实验步骤

4.3.4实验数据处理

4.4结果讨论

4.4.1硅胶、复合吸附剂吸附氨量的比较

4.4.2焙烧温度对复合吸附剂吸附氨量的影响

4.5复合吸附剂的吸附性能

4.6本章小结

5结论及建议

符号表

参考文献

在读期间公开发表论文

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致谢