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氨合成岗位业务知识2氨合成反应部分1氨合成反应的主要因素有哪些？温度、压力、氢氮比、空速。2. 温度对氨合成反应的影响？氨的合成反应是一个可逆放热反应。当反应温度升高，反应平衡向着氨的分解方向移动；降低温度，反应平衡向氨的生成方向移动。因此，从平衡的观点来看，要使氨的平衡产量高，应该采取较低的反应温度。但从化学反应速度的观点来看，提高温度总能使反应速度加快，这是因为温度升高使分子运动加快速，分子间碰撞的次数增加，同时，又使化合是分子克服阻力的能力增大，从而增加了分子有效结合的机会。总之，温度低时，反应有利于向氨合成的方向进行，但是氨合成的反应速度较低；提高温度不利于法没有平衡向合成氨方向移动，但反应速度可以增加。在实际生产中反应温度的选择主要决定于氨合成催化剂的性能。3. 氢氮比对氨合成反应的影响？根据平衡移动原理，如果改变平衡体系的浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动，氨合成反应的进行，是按氢比氮等于3的比例消耗的，因此提高氢气，氮气得分压，维持氢比氮等于3可以提高平衡氨含量。从氨合成反应速度可知，在非平衡的状态下，适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利，因为氮的活性吸附是氨反应过程的控制步骤，在一般的生产条件下，氨产率只能达到平衡值的百分之五十大百分之七十。因此，在生产中，应适当提高氮的比例。一般控制循环气中的氢氮比在2.52.8之间较为适宜。4. 压力对氨合成反应的影响？氨的合成反应是有一个分子氮于三个分子氢结合成两个的氨，即 氨合成反应是分子数目减少、体积缩小的反应，提高压力可使反应向着生产氨的方向移动。对于氨合成反应来说，提高压力就是提高了反应气体的浓度，从而增加了分子碰撞的机会，加快的反应速度。总之增加压力对于氨的合成是有利的，既能增大平衡转化率，又能加快反应速度。但压力也不能高过，否则，不仅增加的动力的消耗，而且对设备和材料的要求也相应提高。5. 空速对氨合成反应的影响？空速是表示气体于催化剂接触时间的长短，在标准状况下，单位时间内在一立方米的催化剂上所通过的气体的体积。在一定的条件下，空速增加，气体与催化剂的接触时间减少，出合成塔的气体中氨的含量低。空速的提高，单位时间内通过催化剂的气体增加，则氨的实际产量增加。增加空速可以提高氨的含量。但由于空速的增加，每生产一吨氨所需的循环气量。输送气体所需克服的阻力等都要增大，因而消耗的能量也随之加大。尤其是空速过大，从合成塔的气体带出的热量增多，会使催化剂床层的温度难以控制，并使循环气中氨不易冷凝。6. 引起催化剂床层温度突然升高的主要原因有哪些？应如何处理？原因有如下（1）补充气量突然增加。补充气量增加后，氨的反应热增加，若不及时调节，则造成催化剂温度突然升高，生产中多应加量过急和加量时为及时联系造成该现象。（2）循环气量突然减少。循环气量减少，使气体与催化剂的接触时间延长，氨合成反应更接近于平衡，因此放出的反应热就会增加，造成催化剂床层突然升高。生产中多因循环及故障造成循环气量突然减少。（3）进塔气体成分突然转好。如氢氮比有过高或过低转为适当，进塔气体氨含量下降，惰性气减少等，均有利于氨合成反应，使催化剂层温度上升。系统压力下降。（4）操作不当或调节不及时。如冷副阀开度过小，循环机回路阀或系统近路开度过大，均能使催化剂床层温度突然上升。 7.催化剂床层温度突然下降，回路压力突然上涨的原因及处理方案？原因是如下：(1)带液氨。(2)CO+CO2微量高，催化剂中毒。处理方案如下：（1）压缩机减负荷，循环机减量，维持床层温度，根据情况排放工艺气。 (2)降低负荷，维持生产。（3）降低二级氨冷液位。8. 氨合成系统压差过大有何危害？原因是什么？应如何处理？主要危害如下：（1） 易损坏合成塔内件，冷交换器的换热部分，循环气预热器内件等设备。（2） 增加电耗，造成循环机跳闸，甚至损坏。（3） 降低生产能力。主要原因如下：（1） 合成塔阻力大。（2）循环气预热阻力大。（3）氨冷器阻力大。（4）冷交换器及部分管线阻力大。处理方法如下：（1） 对合成塔引起的压差大要查明原因，更换催化剂或内件，或重新调整内筒间隙，或修复内件保暖。（2） 循环器预热引起的阻力，停车检修清理内件异物。（3） 对于冷交换器，氨冷器及管道堵塞等原因造成的阻力大，停车用蒸汽热洗，以清除系统结晶，油污等。9. 一段催化剂床层温度下降的原因及处理方案？主要原因如下：（1） 入塔氨含量偏高（2）入口温度偏低（3）催化剂活性下降（4）入塔惰性气含量偏高。解决方案如下：（1） 降低氨冷温度。（3）适当提高入口温度。（2） 更换催化剂。（4）加大驰放量。10. 废锅出口温度高温报警原因及处理方案？主要原因如下：（1） 废锅液位过低。（2） 产气压力过高。（3） 合成塔出口温度高。（4） 入塔气体温度高。处理方案如下：(1) 调节补水量。(2) 降低产气压力。(3) 加大循环量，减少驰放量，降低催化剂床温度。(4) 开打换热器近路阀。11. 废锅低报警原因及处理方案？主要原因如下：(1) 产气压力过低。(2) 入塔气温过低。(3) （3）合成塔出口温度低。处理方案如下：(1) 提高产气压力。(2) 减少循环量，加大驰放量，提高催化剂床温度。(3)关小换热器近路阀。12. 氨合成塔壁温度过高的原因及处理方案？主要原因如下：（1） 循环量太小，塔冷副阀开度过大或塔主阀开度过小，使大量气体经冷气管越过换热器直接进入中心管，而通过内件与外筒体的环隙间气量减小，对外壁的冷气作用减弱。（2） 内件损坏，气体走近路，是流经内件与外筒间的气量减小。（3） 内件安装与外筒体不同心或内件弯曲变形，使外筒与内件之间环隙不均匀。（4） 内件保温不良或保温层损坏，散热太多。（5） 突然停电或停车是塔内反应而带不出去，环隙间冷气层不流动，辐射穿透是壁温升高。处理方法如下：(1) 尽量加大循环气量，关小塔冷副阀或开大塔主阀。(2) 停车检修，校正内外筒环隙，重整内件保温，必要是更换内件。(3) 减少停电次数，停电是加强对壁温的监测，超温严重时要卸压降温。13. 改变合成回路压力的方法？主要方法如下：（1） 调整补充气量。（2） 改变循环量。（3） 加大放空量。14. 调整合成回路循环量的手段？主要手段如下：（1） 调节循环机自身的流量。（2） 调节系统回路近路阀。15. 控制合成塔温度的方法？主要方法如下：(1) 调节塔副线阀。(2) 调节循环量。(3) 调节冷激气量。16. 氨合成工段的操作要点是哪些？主要操作要点如下：(1) 催化剂床层热点温度的控制。(2) 氨冷器温度的控制。(3) 循环气量及氢氮比的控制。(4) 废锅液位及水质的控制。(5) 防止跑气和漏气。17. 塔进口气体带液氨有何影响？如何判断和处理？由于冷交换器液位调节不当或放氨不及时，致使液位过高，造成液氨带入合成塔。液氨带入合成塔后，是塔内氨含量增加，它能抑制合成反应，减少反应热，而液氨在塔内蒸发又要吸收热量，因此造成催化剂床层温度下降，严重时会垮温，更甚者会因温度骤变造成合成塔内件损坏。判断方法如下：（1） 液氨带入合成塔的特征是催化剂床层入口温度下降，进口氨含量猛升，系统压力迅速升高。（2） 冷交换器液位过高。处理方法如下：(1) 迅速放低冷交换器的液位，如果液位计有故障，应及时疏通。(2) 关闭合成塔冷副阀，减少循环气量，一抑制温度下降，如果温度以降至反应点以下，可停止补气降压升温。(3) 温度回升正常后，应逐步加大循环量，防止温度猛升，一般带液氨故障消除后，温度恢复较快，要提前加以控制。18. 氨合成塔进口氨含量高的原因及解决方案？主要原因如下：（1） 冷交换器的热交换器部分内漏，含氨高的管内气体漏入分离液氨后去合成塔的气体中。（2） 冷交换器的氨分离器部分损坏，或油污堵塞造成氨分离效率低，或液位控制过高气体带氨，使合成塔进口气体氨含量上升。（3） 氨冷器温度高，影响气氨冷凝为液氨，使合成塔进口气体氨含量上升。处理方法如下：（1） 检修冷交换器。（2） 加强冷交换器排油，必要是停车热洗。（3） 降低氨冷温度。19造成氨冷器气体出口温度高的原因？应如何处理？主要原因如下：（1） 水冷器出口气体温度升高或气量加大，增加了氨冷器的负荷。（2） 氨冷器液位过低或气氨压力升高，影响氨冷器效率。（3） 液氨纯度低，含水分较多。（4） 氨冷器盘管表面有油污。处理方法如下：（1） 提高水冷器的降温效率，减轻氨冷器负荷。（2） 维持氨冷器的正常液位，以充分利用其传热面积，但液位不能过高，以防带液。（3） 联系有关岗位降低氨冷器的蒸发压力。（4） 经常排油排水，以提高氨冷器的液氨纯度。（5） 充分利用检修机会，热洗氨冷器，清除盘管壁上的油污，以提高器传热系数。20. 氨合成塔进口氨含量的决定因素有哪些？主要因素如下：（1） 氨冷温度。（2） 氨冷器液位。（3） 氨冷器蒸发压力。（4） 循环气速率。(5)合成系统压力。(6)氨分离器的分离效果。21. 循环气氢氮比过高或过低有何影响？如何判断？应如何处理？氢氮比失调有何现象？如何处理？氨的合成反应要求循环气中的氢氮比一般控制在2.22.8的范围内，根据催化剂的型号不同使用阶段进行适当调整。氢氮比控制不当，过高或过低都会使催化剂床层温度大幅度降低，其中氢氮比过高对催化剂床层温度影响最大，严重时刻造成催化剂床层温度下垮，系统压力猛升得事故。判断方法如下：(1) 合成循环气氢氮比自动分析仪是否显示。(2) 氢氮比低则循环机电流高，系统压差大，氢氮比高则循环机电流低，（这是因为氢气比氮气密度小，通过管道的阻力小因而电流少。处理方法如下：（1） 关小冷副线，减少循环量。若温度已下垮，则应降压，点开工加热炉。（2） 通知造气调整氢氮比，待气体有变化时，开塔前或塔后放空缓缓排放循环气进行置换。并在操作上逐渐加大循环量，防止温度猛升。氢氮比失调的现象是首先温度降低，系统压力升高，大幅度波动引起循环量的波动，整个工艺系统压力流量产生波动，引起恶性循环。处理方法如下：（1） 首先尽快通知净化工序调整氢氮比。（2） 若氢氮比严重失调，稍开系统放空，使合成系统调整正常后的气体置换。22.氨储槽爆炸的原因为什么？应如何避免？主要原因如下：（1） 放氨操作失误，高压气体大量进入液氨储槽，造成超压，是储槽爆炸。（2） 储槽内液氨储量过大，当温度升高，液氨膨胀后，由于液体不可压缩性，会使容器压力升高，引起储槽爆炸。(5)设备质量差，存在缺陷。（3） 安全阀失灵，在压力升高是不能正常起跳、卸压。（4） 储槽长期使用，因腐蚀和疲劳，使设备耐压强度低。避免方法如下:（1） 认真进行放氨操作，严禁高压气体倒入液氨储槽。（2） 严格控制液氨装量不超过整个储槽的80%，不允许储槽放在日光下暴晒和靠近高温热源.(3)定期校核安全阀。（3） 选用高质量合格的液氨储槽，并按时对储槽进行检测，及时更新存有隐患的设备。23. 为什么要对催化剂进行还原？氨合成催化剂中的氧化铁并不能增加氨合成的反应速度，真正起催化作用的是具有活性的金属铁。因此必须在适当的温度和压力下用氢气将氧化铁中的氧还原为蒸汽，经过冷凝分离排出。是原来的氧化铁还原成Fe ，这一过程被称为氨合成催化剂的还原。24. 氨合成催化剂还原操作前为什么要充氨？系统充氨的作用如下：（1） 氨水的冰点很低，在低温下不会冻结。为了降低还原气中的水气浓度，还原初期氨冷温度一般控制小于10度，在该温下，如果系统不充氨就会造成还原过程产生的水汽在系统冻结的现象。系统加入定量氨后，可使还原过程产生的活化水成为含氨在25%以上的氨水，其冰点在45以下。从而避免的冻结的现象。（2） 氨水的水蒸气分压小，可以降低还原气体的水蒸气浓度氨水浓度愈高，水蒸气浓度愈低。在系统中充氨后，活化水成为在25%以上的氨水，经分离后，水蒸气浓度可降低至1.0 g /m3(标）以下，从而保护的催化剂。.25. 氨合成催化剂中毒的原因是什么？氨合成催化剂是一种金属催化剂，许多化合物都会和活性态金属铁作用，而导致催化剂中毒后活性丧失，含氧物有水，CO.CO2 等，会引起催化剂暂时性中毒，而硫，磷，氯毒物将会造成永久性中毒。26. 触媒升温还原注意事项？(1) 三稳：提温稳，提氢稳，出水稳。(2) 三高：高氢，高空速，高电炉功率。(3) 三低：低水汽浓度，低氨冷温度，低微量。(4) 三控：控制出水速度，控制补氢速度，控制蒸汽剧烈变化，(5) 三不准：水分不能带入塔中，不准长时间高温出水，提温和提压不可同时进行。(6) 三避免：避免氨冰及频繁停跳车，避免合成压缩机频繁停跳车，避免开工炉熄火。(7) 注意水蒸气浓度高时恒温。27.温度对氨合成催化剂的还原有何影响？氨合成催化剂的还原反应是吸热反应，因此提高还原温度能加速还原的进程，使还原时间缩短。但高温下还原的铁晶粒容易长大，而影响活性，所以在还原不同阶段，应控制不同的升温速率和床层热点温度。一般来说，在升温期，升温速率应适当快些。还原初期，升温速度可视还原出水量适当控制，但温度不宜太高，进入还原主期要维持一定的还原温度，但升温速率不宜太快，力求在较低温度下达到理想的出水速度和催化剂的还原度，一般来说，在催化剂中有利于氨合成反应的促进剂含量越高，其还原难度越大，进入还原后期，催化剂中所含铁的氧化物成分愈来愈少，反应也愈来愈慢，故在该期，需要适当提高温度来加快还原反应速度。但催化剂还原反应的最高温度始终应低于这一型号催化剂的最高操作温度。28.压力对氨合成催化剂的还原有何影响？压力不影响还原反应的平衡，但压力对于还原反应速度影响是多方面的，提高压力可以提高氢的分压，有利于提高还原反应速度，并能促进氨合成的反应，增加还原反应的热量。但压力的提高，也会提高微孔中得水汽浓度，是催化剂反复氧化还原，影响催化剂的活性，因而，还原过程的不同阶段，应控制不同的压力。还原的主期以前，一般控制510 MPa为宜，还原后期为提高下层温度，压力可达到12MPa。29.空速对氨合成催化剂的还原有何影响？提高空速有利于还原反应，这是因为，提高空速可以降低还原气体中的水汽浓度，减小温差，提高催化剂的活性，但空速过高，会影响还原温度的提高，所以提高空速，还要考虑开工加热炉的能力。同时也要符合还原温度的要求。一般在还原初期用胶带空速，而进入出水旺期可用较大空速。30. 水汽浓度对氨合成催化剂的还原有何影响？水蒸气既是还原反应的产物，同时又是已还原催化剂的毒物，因此，在还原过程中过高的水汽浓度，对还原本身是不利的，会使已还原高的- Fe重新氧化，加剧- Fe晶粒的长大，是催化剂活性下降，还原气体水蒸气浓度越低，越有利于提高催化剂的还原反应和活性。但水蒸气浓度过低则还原时间过长，因此还原过程中要严格控制适当的水汽浓度。31.氨合成催化剂升温还原如何降低水汽浓度？（1） 充分利用水冷器，降低循环气体浓度。（2） 在保证氨冷器不产生冰而堵塞的情况下，及早投入第一及第二氨冷器。（3） 适当通过塔后放空。 (4)提高空速。32.氢含量对氨合成催化剂的还原有何影响？氨合成催化剂的还原反应是氢和氧化铁的作用，氢含量高可以加快还原反应速度，同时由于氢的导热系数比氮大约七倍，氢含量高可及时的把开工加热炉的热量带入催化剂床层，可以起到保护开工加热炉作用。所以在升温还原期间应保持较高的氢含量。升温期的氢含量可控制在大约68%还原过程可控制70%80%，如需利用氨生成热提高催化剂下层温度时，则可适当降低氢含量。33.影响触媒寿命的因素有哪些?如何延长触媒的寿命?主要因素如下：(1) 触媒中毒、触媒老化、触媒活性强度(2) 合成开停车。(3) 操作不当，工艺指标执行不严格延长触媒的寿命方法如下：（1） 触媒装填时，严格按方案进行，严防假桥。（2） 在升温还原过程中，要保证原料气中气体成分合格，切忌提温提压同时进行。还原要彻底。（3） 由于触媒在使用初期活性好，随使用时间的增加，活性会逐渐降低，因此操作温度应选择有低到高。（4） 操作过程中要避免床层温度急剧变化，严禁触媒超温。（5） 生产过程中要保证气体成分合格，防止中毒。（6） 严格按工艺指标操作。34.合成装置长期停车为什么通氮气。为避免还原状态下的触媒氧化，烧坏触媒和内件。35.入塔温度控制手段有那些？（1） 废锅的产气压力，可以在2.54.0MPa范围内调整，是废锅的热气出口温度有030度的变化，通过塔前换热器的换热是入塔气也会有相应的温度调节范围。（2） 调节塔前换热器的副线阀。36.合成塔垮温的原因及处理方案？（1） 催化剂中毒。（2） 合成塔带液。（3） 合成循环气量大。（4） 气体成分不合格。（5） 合成塔压力下降。处理方案如下：（1） 调整气体成分，使之合格。（2） 检查原因，相应排出。（3） 适当开度放氨阀，消除带液。（4） 调整循环气量。（5） 提高合成系统压力。34.为什么合成系统停新鲜气后，循环及还要继续循环？1. 若不继续循环，氢气、氮气、氨气会在触媒层继续反应，在气体不流动的情况下，很可能使触媒温度上升，而烧坏触媒，二是反应生成物不能很快的从触媒层移动出来。对触媒强度影响很大。采用塔后放空，使合成触媒气体流动。氨合成岗位业务知识335.衰老：触媒长期处于高温状态，引起触媒晶体变化，有毒物将触媒表面覆盖而降低活性。其判断：因触媒使用期长，热点温度下移，反应减弱，生产能力下降，压力升高而停产。36.氨合成塔出口温度过高的危害和原因？危害：塔出口温度过高容易造成塔出口管道钢材脱落，使管道寿命缩短。原因：塔副阀开得太大，循环量过小，生产负荷过重，或内套发生泄漏造成。处理：当发现塔出口温度过高时，要尽量加大循环量，关小塔副阀，必要是适当降低有效氢含量，提高进口氮气的含量，通过抑制合成反应来减少反应热，以便降低塔出口气体温度。37.氨合成反应是一种动态平衡，提高氨含量的措施有哪些？a. 降低温度，提高压力。b. 尽量降低混合气体中惰性气体的含量。c. 氢氮比约为3，实际2.22.8为宜。38.合成系统压力高过对生产的影响？如何控制系统压力？主要影响如下：a. 氨合成设备大部分是处于高温下的，压力过高，会使钢材过早疲劳，引起脱碳和渗氮，是结构疏松，缩短使用寿命。b. 压力过高，会增大毒物对触媒的毒害，并易造成触媒的破碎。c. 压力过高，容易引起设备和管路泄露。控制方法如下：a. 减少送气量，降低负荷。b. 开大提氢，开放空。c. 降低氨冷温度，加大空速。d. 严格控制工艺指标，保持操作稳定。e. 升降压速率不宜过快，压力升降过快，会使合成内件，设备管道的接头和循环机填料的密封等损坏。39.压缩机跳闸后合成岗位有何异常现象？如何处理？压缩机跳闸后，会使循环量突然减少，如不及时处理，触媒层温度剧烈上升，压力升高，塔出口气体温度及氨气含量随之提高，而合成塔进口气体温度却因流量减少，冷凝作用增强而显著下降，由于循环量减少，合成氨产量也会因而减少，氨分离器液位下降。处理方案如下：a. 立即开塔副阀，控制温度，视压力变化，由塔后放空控制。b. 升温、保温时，应停开工加热炉。c. 有备用机时刻迅速开用，无时而温度上升太快，放空量太大，这时应适当减负荷，一控制触媒温度。d. 先关死压缩机进出口阀，再开防喘振，防止气体倒流。40.为什么要控制热点温度？热点为何下移？热点温度是触媒层中一点的温度，但能全面反映温度操作情况，所以需要注意控制。热点下移的原因如下：a. 触媒长时期处于高温下或温度波动大，活性下降，热点下移。b. 毒物影响，使上层触媒活性降低，热点下移。c. 内件上部损坏漏气，热点下移。d. 触媒还原不好，上层触媒活性较差，热点下移。e. 操作不当，循环量过大或塔阀开的得过大，是上层温度下将，热点下移。41.中毒：触媒受到毒物的侵害而失去活性。判断：应受中毒的影响，使触媒温度急骤下降，系统压力升高，被迫停车。42.微量中毒和带液氨对合成操作上有哪些相同出和不同处？如何处理？相同处：合成反映破坏，触媒层温度急剧下降，系统压力升高。不同处：a. 微量中毒，触媒上层温度下降，而热点温度略有上升并且上层温度骤降。b. 带液：触媒层温度由上而下一起骤降，系统阻力增大，进口氨含量偏高。处理方案如下：a. 微量中毒应切断补充气，全系统做紧急停车处理，并根据微量升高的程度决定塔前置换与否，再根据温度下降的程度，决定是否开开工加热炉，待微量正常后，逐步转让正常。b. 带液是应迅速减小循环量或关死塔副阀，降低氨分，冷交液位，如温度下垮，可开开工加热炉进行升温，逐渐转入正常。43.外界及岗位条件不变时，合成操作方面导致产量偏低的原因主要有哪些？主要原因如下：a. 塔温控制的不稳，波动大，或温度控制不适当。b. 氨冷温度控制的偏高。c. 循环量小。d. 放液氨或提氢量开得过小。44.遇到哪些情况合成系统应紧急停车？应主要哪些问题？遇到以下情况应紧急停车：a