【2017年整理】合成氨工艺.ppt

合成氨工艺 编制：一分厂工艺科 2009-9-5 * Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷肥等。 氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无机盐; 有机工业各种中间体，制药中磺胺药物，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁腈橡胶、冷却剂等。 国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等 1.2合成氨生产 1．概述 （1）合成氨工业的重要性 合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1784年，有学者证明氨是由氮和氢组成的。19世纪末，在热力学、动力学和催化剂等领域取得进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。1901年法国物理化学家吕·查得利提出氨合成的条件是高温、高压，并有适当催化剂存在。 （2）合成氨工业发展简介 1909年，德国人哈伯以锇为催化剂在17～20MPa和500～600℃温度下进行了合成氨研究，得到6％的氨。1910年成功地建立了能生产80gh-1氨的试验装置。 1911年米塔希研究成功以铁为活性组分的合成催化剂，铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气，可以在制氢过程中直接加入空气，或在低温下将空气液化、分离而得；氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业上普遍采用的是以焦炭、煤、天然气、重油等燃料与水蒸气作用的气化方法。 （3）合成氨的原料及原则流程 合成氨生产的原则流程如图示。 合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应过程是整个工艺过程的核心。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的确定，而确定反应的最佳工艺条件，需先从事反应热力学和动力的研究。 氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小的可逆反应，反应式如下： 0.5N2＋1.5H2==NH3 ΔH0=46.22 kJ·mol-1 其反应热不仅与温度有关，还与压力和组成有关。 2．氨合成理论基础 （1）氨合成反应的热效应 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 下表为纯3H2－N2混合气生成φNH3为17.6％系统反应的热效应。 应用化学平衡移动原理可知，低温、高压操作有利于氨的生成。但是温度和压力对合成氨的平衡产生影响的程度，需通过反应的化学平衡研究确定。其平衡常数为： （2）化学平衡及平衡常数 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 式中: f,γ分别为各平衡组分的逸度和逸度系数. 式中, p,pi—分别为总压和各组分平衡分压； yi—平衡组分的摩尔分数。 高压下化学平衡常数Kp值不仅与温度有关，而且与压力和气体组成有关，用逸度表示： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 研究者把不同温度、压力下Kγ值算出并绘制成图。当压力很低时，Kγ值接近于 1，此时 Kp=Kf。因此Kf可看作压力很低时的 Kp。 Evaluation only. Created with Aspose