任務一合成工段原理

02影響合成塔操作的各種因素（一）溫度（二）壓力（三）空速（四）氫氮比（五）惰性氣體（一）氨合成反應的特點（二）氨合成反應的化學平衡

01氨合成原理任務一

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，主要任務是在適當的溫度、壓力及催化劑存在的條件下，將經過精制的氫氮混和氣直接合成為氨。然后將所生成的氣體氨從混和氣體中冷凝分離出來，得到產品液氨，分離氨后的氫氮氣體循環(huán)使用。（二）氨合成反應的特點

氨合成的化學反應式如下：

這一化學反應具有如下幾個特點：該反應為可逆放熱反應；該反應是體積縮小的反應；反應需要有催化劑才能較快的進行。（二）氨合成反應的化學平衡

氨合成反應的平衡常數可表示為：式中p(NH3)、p(H2)、p(N2)—分別為平衡狀態(tài)下氨、氫、氮的分壓。反應達到平衡時氨氣在混和氣體中的百分含量，稱為平衡氨含量，或稱為氨的平衡產率。平衡氨含量是在給定操作條件下，合成反應能達到的最大限度。由于氨合成反應是可逆、放熱、體積縮小的反應，根據平衡移動定律可知，降低溫度，提高壓力，平衡向生成氨的方向移動，因此平衡常數增大，平衡氨含量也增加。所以，在實際生產中，氨的合成反應均在加壓下進行。（一）溫度由于合成氨是可逆放熱反應，溫度升高使氨的平衡濃度降低，同時使反應速率加快。合成效率是指反應后的氣體中實際的氨的百分數與所討論的條件下理論上可能得到的氨的百分數之比。當反應遠離平衡時，溫度升高，合成效率就比較高，而對于接近平衡的系統(tǒng)來說，溫度升高，合成效率就比較低。因此在實際中，應根據生產要求，選擇合適的操作溫度。（二）壓力：合成氨反應是體積縮?。ǚ肿訑禍p少）的反應，氨的平衡含量隨壓力升高而增加，同時反應速度也隨壓力的升高而加快，因此提高壓力將促進反應。二、影響合成塔操作的各種因素空速是指單位時間、單位體積催化劑處理的氣量。提高空速雖然增加了合成塔的生產強度，但得到的凈氨量降低，從而增加了氨的分離難度，使冷凍功耗增加。生產中提高空速是依靠增加循環(huán)氣量，循環(huán)氣量增加，系統(tǒng)壓力降增加，循環(huán)機功耗增加。若空速過大使氣體帶出的熱量大于反應放出的熱量，導致催化劑床層溫度下降，以致不能維持正常生產。。因此，采用提高空速強化生產的方法已不太采用。一般而言，氨合成操作壓力高、反應速率快，空速可高一些；反之低一些。（三）空速：（四）氫氮比：在氨合成反應過程中，氫與氮以3:1的比例合成氨，因此送往合成塔的新鮮氣中氫氮比通常應維持在3:1左右，但是根據生產經驗，合成塔內的氫氮比為2.5~3.0:1.0時，合成效率最高。（五）惰性氣體：惰性氣體的存在，無論從化學平衡、反應動力學還是動力消耗，都是不利的。但要維持較低的惰性氣體含量需要大量的排放循環(huán)氣，導致原料氣消耗增高。生產中需要綜合考慮新鮮氣中惰性氣體