合成氨生产技术第二版课件教学课件 作者 张子锋 主编第七章 氨的合成.pptx

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1、第七章氨的合成氨合成催化剂2氨合成的基本理论1第七章氨的合成氨合成的工艺流程4氨合成操作条件的选择3氨库岗位6合成工段操作5氨的合成工艺计算7第一节氨合成的基本理论12氨合成的反应特点氨合成反应的化学平衡3氨合成动力学4反应速率一、氨合成的反应特点①可逆反应②放热反应③体积缩小的反应④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1.平衡常数二、氨合成反应的化学平衡二、氨合成反应的化学平衡2.影响平衡氨含量的因素（1）压力和温度的影响二、氨合成反应的化学平衡（2）氢氮比的影响（3）惰性气体的影响3.平衡氨含量三、氨合成动力学①气体反应物扩散到催化剂外表面；②反应物

2、自催化剂外表面扩散到毛细孔内表面；③气体被催化剂表面活性吸附；④吸附状态的气体在催化剂表面上起化学反应，生成产物⑤产物自催化剂表面解吸；⑥解吸后的产物从催化剂毛细孔向外表面扩散；⑦产物由催化剂外表面扩散至气相主体。四、反应速率1.浓度2.温度3.内扩散的影响第二节氨合成催化剂12催化剂在还原前的化学组成及作用催化剂的主要性能3催化剂的还原4催化剂的钝化5催化剂的中毒与衰老6合成氨催化剂进展一、催化剂在还原前的化学组成及作用1.氧化铁的组成2.促进剂的组成及作用促进剂又称助催化剂，它本身没有催化活性，但加入催化剂中，可改善催化剂的物理结构，从而提高催化剂的活性。二、催化剂的

3、主要性能氨合成催化剂是一种黑色、有金属光泽带磁性成型不规则的固体颗粒。现已制造出球形颗粒，在空气中易受潮，可引起可溶性钾盐析出，使活性下降。三、催化剂的还原1.催化剂还原反应的原理2.催化剂的预还原四、催化剂的钝化还原后的活性铁遇到空气会发生强烈的氧化反应，放出的热量能使催化剂烧结失去活性。因此，已还原的催化剂与空气接触之前要进行缓慢的氧化，使催化剂表面形成一层氧化铁保护膜，这一过程称为钝化。五、催化剂的中毒与衰老1.催化剂的中毒2.催化剂的衰老①催化剂长期处于高温之下，因受热影响②进塔气中含有少量引起催化剂暂时中毒的毒物，使催化剂表面不停地反复进行氧化还原反应，使催化剂

4、衰老。六、合成氨催化剂进展1.国外合成氨催化剂研究2.国内合成氨催化剂研究随着化肥工业的发展，我国合成氨催化剂发展十分迅速。其主要类型是铁基催化剂，而对钌基催化剂的研究刚刚起步。第三节氨合成操作条件的选择12压力温度3空间速度4合成塔进塔气体组成一、压力提高压力，对氨合成反应的平衡和反应速率都是有利的，在一定的空间速度下，合成压力越高，出口氨浓度越高，氨净值越高，合成塔的生产能力也越大。氨产率是随着压力的升高而上升的。二、温度氨合成反应必须在催化剂的存在下才能进行，而催化剂必须在一定的温度范围内才具有催化活性，所以氨合成反应温度必须维持在催化剂的活性温度范围内。三、空间速

5、度当操作压力、温度及进塔气组成一定时，对于即定结构的合成塔，增加空间速度也就是增快气体通过催化剂床层的速度，气体与催化剂接触时间缩短，使出塔气中氨含量降低，即氨净值降低。四、合成塔进塔气体组成合成塔进口气体组成包括氢氮比、惰性气体含量与初始氨含量。当氢氮比为３时，可获得最大的平衡氨浓度，但从氨的反应机理可知，氮的活性吸附是氨合成反应过程中控制步骤，因此适当提高氮气浓度，对氨合成反应速率是有利的。第四节氨合成的工艺流程12合成氨工艺流程合成塔3液氨和气氨一、合成氨工艺流程1.合成氨经典工艺流程一、合成氨工艺流程2.合成氨热能回收工艺流程详见课本P188图7-3二、合成塔1.

6、连续换热式二、合成塔2.多段冷激式三、液氨和气氨1.液氨流程从氨分离器和冷凝塔下部分离器出来的液氨，经液氨放出阀，通过液氨总管，送往球缸2.气氨流程第五节合成工段操作12任务生产流程3主要设备性能4开停车操作5正常生产中的操作要点6不正常现象分析及事故处理一、任务循环气中的氢气和氮气，在高压、高温条件下，借助于催化剂的作用，进行化合反应生成氨，经冷凝、分离得液氨。合成放空气回收利用。二、生产流程由压缩机六段送来的合格的醇后气，经醇烃化工段进一步除去ＣＯ、微量后进入合成工段，先进油分离器除去油水后，与冷交换器冷气出口的气体混合后，进入氨冷器，冷却到－5～－10℃，再进入冷交

7、换器下部，进一步分离氨后进入冷交换器上部换热器管间加热到25℃左右，分二股进入合成塔。三、主要设备性能三、主要设备性能四、开停车操作（一）正常开车1.开车前的准备2.开车时的置换3.开车（二）停车1.短期停车2.紧急停车3.长期停车（三）原始开车四、开停车操作1.开车前的准备2.单体试车3.系统吹净（1）吹净前的准备（2）吹净操作4.系统气密性试验（1）高压系统空气气密性试验（2）低压系统空气气密性试验5.装填催化剂四、开停车操作6.系统惰性气体或氮气置换及真空试验（1）高压系统置换（2）液氨设备及管线置换（3）氨冷器及气氨管