项目六氨的合成VIP免费

项目六氨的合成氨合成反应的基本原理2、氨合成反应速率3、氨合成催化剂4、氨合成工艺条件项目六主要内容5、氨合成工艺流程合成氨过程进展概况一、氨合成反应的基本原理氨合成的任务就是在氨合成塔中将精炼气合成为氨，由于化学平衡的限制，合成气中氨含量只有10%~20%，因此，必须将合成的氨与未反应气体分离，得到液氨产品的同时，将未反应气循环回收利用。氨的合成是在高温和高压下进行的，是合成氨生产的核心，其工艺流程的选择和工艺条件的优化很大程度上决定了合成氨能耗高低和效益大小。1、氨合成反应的热效应氨合成反应方程式如下：kJgNHHNcat22.46)(2321322氨合成反应的热效应不仅取决于温度，而且也和压力和组成有关36243101008281.7105717.103864.221089963.14.347345304.220.38338TTTpTTHF工业生产中，反应物为氢、氮、氨及惰性气体的混合物，由于高压下的气体为非理想气体，气体混合时吸热，因此，总反应热（△HR）为反应热（△HF）和混合热（△HM）之和。即：△HR=H△F+H△M即：△HR＜△HF表6-1由纯3H2-N2生成17.6%NH3系统的△HF、△HM、△HR/(kJ/kmol)温度/℃压力/MPa0.110203040300△HF-51129-53026-55337-57518-59511△HM0419247050917399△HR-51129-52607-52867-52427-52113400△HF-52670-53800-55316-56773-58283△HM0251119327424647△HR-52670-53549-54123-56773-58283500△HF-53989-54722-55546-56497-57560△HM012635611933098△HR-53989-54596-55150-55304-554622、氨合成反应的化学平衡化学平衡常数Kp如下：加压下，化学平衡常数不仅与温度有关，而且与压力和气体组成有关。当压力在1.01~101.33MPa时，化学平衡常数：232212323221231HNNHHNNHpyyypppPKITTTTKp27108564.1lg4943.28.2074lg不同温度、压力下H2/N2=3时纯氢氮混合气反应的Kp值温度/℃压力/MPa110152030403502.63×10-23.02×10-23.34×10-23.57×10-24.29×10-25.24×10-24001.27×10-21.40×10-21.49×10-21.60×10-21.84×10-22.14×10-24506.49×10-37.22×10-37.59×10-38.00×10-38.95×10-31.01×10-25003.70×10-34.04×10-34.21×10-34.39×10-34.81×10-35.29×10-35502.16×10-32.42×10-32.50×10-32.60×10-32.80×10-33.03×10-33、平衡氨含量及其影响因素⑴不同温度、压力下yNH3值当氢氮比r=3，总压为p，惰性气体的平衡含量yi=0时，可见，提高压力、降低温度，Kp·p值增大，平衡氨含量yºNH3也随之增大。⑵氢氮比的影响图6-1500℃时，不同压力下平衡氨含量与氢氮比r的关系。如不考虑组成对化学平衡的影响，r=3时平衡氨含量具有最大值；反之，若考虑组成的影响，r约在2.68~2.90之间。pKyypNHNH325.01233图6-1500℃时，不同压力下平衡氨含量与氢氮比r的关系。图6-230MPa时惰性气体含量yi对平衡氨含量的影响⑶图6-2惰性气体含量yi对平衡氨含量的影响当氢氮混合气中含有惰性气体时，平衡氨含量yNH3就会降低。精炼气中yi=0.5%，氢气和氮气因合成氨而不断被消耗，而惰性气体因循环而不断积累，因此，循环气中yi要远高于精炼气中yi，从而使实际的平衡氨含量yNH3明显低于纯氢氮气中平衡氨含量yºNH3。当yi＜20%时，yNH3与yºNH3存在着如下关系：综上所述，提高压力、降低温度和惰性气体含量，平衡氨含量就提高。由表6-3可知，360℃、10MPa时的yºNH3与450℃、30MPa时的yºNH3相当，可见，寻求低温下具有良好催化活性的催化剂是降低氨合成操作压力、降低氨合成能耗的关键。03311NHiiNHyyyy二、氨合成反应速率1、反应机理与动力学方程氮与氢在铁催化剂上的反应机理，一般认为：氮分子N2在催化剂上被活性吸附并被分解为氮原子N，然后逐步加氢，依次生成NH、NH2和NH3，即氨合成催化反应过程包含如下七个基本步骤：3222222222NHNHNHNNHHH活性吸附⑴外扩散——以气相主体和催化剂表面的浓度差为推动力，N2与H2从气相向催化剂表面扩散；⑵内扩散——以催化剂外表面和内表面的气体浓度差为推动力，N2与H2从催化剂外表面沿催化剂孔隙...