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文档简介

02影响合成塔操作的各种因素（一）温度（二）压力（三）空速（四）氢氮比（五）惰性气体（一）氨合成反应的特点（二）氨合成反应的化学平衡

01氨合成原理任务一

合成氨合成工段原理一、氨合成原理氨的合成是合成氨的最后一道工序，主要任务是在适当的温度、压力及催化剂存在的条件下，将经过精制的氢氮混和气直接合成为氨。然后将所生成的气体氨从混和气体中冷凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的氢氮气体循环使用。（二）氨合成反应的特点

氨合成的化学反应式如下：

这一化学反应具有如下几个特点：该反应为可逆放热反应；该反应是体积缩小的反应；反应需要有催化剂才能较快的进行。（二）氨合成反应的化学平衡

氨合成反应的平衡常数可表示为：式中p(NH3)、p(H2)、p(N2)—分别为平衡状态下氨、氢、氮的分压。反应达到平衡时氨气在混和气体中的百分含量，称为平衡氨含量，或称为氨的平衡产率。平衡氨含量是在给定操作条件下，合成反应能达到的最大限度。由于氨合成反应是可逆、放热、体积缩小的反应，根据平衡移动定律可知，降低温度，提高压力，平衡向生成氨的方向移动，因此平衡常数增大，平衡氨含量也增加。所以，在实际生产中，氨的合成反应均在加压下进行。（一）温度由于合成氨是可逆放热反应，温度升高使氨的平衡浓度降低，同时使反应速率加快。合成效率是指反应后的气体中实际的氨的百分数与所讨论的条件下理论上可能得到的氨的百分数之比。当反应远离平衡时，温度升高，合成效率就比较高，而对于接近平衡的系统来说，温度升高，合成效率就比较低。因此在实际中，应根据生产要求，选择合适的操作温度。（二）压力：合成氨反应是体积缩小（分子数减少）的反应，氨的平衡含量随压力升高而增加，同时反应速度也随压力的升高而加快，因此提高压力将促进反应。二、影响合成塔操作的各种因素空速是指单位时间、单位体积催化剂处理的气量。提高空速虽然增加了合成塔的生产强度，但得到的净氨量降低，从而增加了氨的分离难度，使冷冻功耗增加。生产中提高空速是依靠增加循环气量，循环气量增加，系统压力降增加，循环机功耗增加。若空速过大使气体带出的热量大于反应放出的热量，导致催化剂床层温度下降，以致不能维持正常生产。。因此，采用提高空速强化生产的方法已不太采用。一般而言，氨合成操作压力高、反应速率快，空速可高一些；反之低一些。（三）空速：（四）氢氮比：在氨合成反应过程中，氢与氮以3:1的比例合成氨，因此送往合成塔的新鲜气中氢氮比通常应维持在3:1左右，但是根据生产经验，合成塔内的氢氮比为2.5~3.0:1.0时，合成效率最高。（五）惰性气体：惰性气体的存在，无论从化学平衡、反应动力学还是动力消耗，都是不利的。但要维持较低的惰性气体含量需要大量的排放循环气，导致原料气消耗增高。生产中需要综合考虑新鲜气中惰性气体

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