任務(wù)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(yīng)的特點（二）氨合成反應(yīng)的化學(xué)平衡

01氨合成原理任務(wù)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(wù)是在適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力及催化劑存在的條件下，將經(jīng)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(chǎn)品液氨，分離氨后的氫氮氣體循環(huán)使用。（二）氨合成反應(yīng)的特點

氨合成的化學(xué)反應(yīng)式如下：

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

氨合成反應(yīng)的平衡常數(shù)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(yīng)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(chǎn)率。平衡氨含量是在給定操作條件下，合成反應(yīng)能達到的最大限度。由于氨合成反應(yīng)是可逆、放熱、體積縮小的反應(yīng)，根據(jù)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(shù)增大，平衡氨含量也增加。所以，在實際生產(chǎn)中，氨的合成反應(yīng)均在加壓下進行。（一）溫度由于合成氨是可逆放熱反應(yīng)，溫度升高使氨的平衡濃度降低，同時使反應(yīng)速率加快。合成效率是指反應(yīng)后的氣體中實際的氨的百分數(shù)與所討論的條件下理論上可能得到的氨的百分數(shù)之比。當(dāng)反應(yīng)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(yīng)根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇合適的操作溫度。（二）壓力：合成氨反應(yīng)是體積縮?。ǚ肿訑?shù)減少）的反應(yīng)，氨的平衡含量隨壓力升高而增加，同時反應(yīng)速度也隨壓力的升高而加快，因此提高壓力將促進反應(yīng)。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(chǎn)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(chǎn)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(yīng)放出的熱量，導(dǎo)致催化劑床層溫度下降，以致不能維持正常生產(chǎn)。。因此，采用提高空速強化生產(chǎn)的方法已不太采用。一般而言，氨合成操作壓力高、反應(yīng)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(yīng)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(yīng)維持在3:1左右，但是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，合成塔內(nèi)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(xué)平衡、反應(yīng)動力學(xué)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(dǎo)致原料氣消耗增高。生產(chǎn)中需要綜合考慮新鮮氣中惰性氣體