氨合成岗位培训教材.doc

学****必备欢迎下载:..目录HYPERLINK\l"_Toc238908894"第一章氨的合成 1HYPERLINK\l"_Toc238908895"第一节氨合成理论简介 1HYPERLINK\l"_Toc238908896"第二节工艺条件对合成氨反应的影响 3HYPERLINK\l"_Toc238908897"第三节氨合成催化剂 10HYPERLINK\l"_Toc238908898"第四节氨的分离及合成回路流程 22HYPERLINK\l"_Toc238908899"第二章氨冷冻 24HYPERLINK\l"_Toc238908900"第一节冷冻原理 24HYPERLINK\l"_Toc238908901"第二节分级冷冻和分段压缩 29HYPERLINK\l"_Toc238908902"第三章氨合成工艺流程 33HYPERLINK\l"_Toc238908903"第一节氨合成与冷冻工艺流程 33HYPERLINK\l"_Toc238908904"第二节化工材料及阀门编制说明 40HYPERLINK\l"_Toc238908905"第三节氨合成与冷冻装置设备说明 42HYPERLINK\l"_Toc238908906"第四章液氨罐区工艺流程 49HYPERLINK\l"_Toc238908907"第一节液氨罐区化工工艺 49HYPERLINK\l"_Toc238908908"第二节液氨罐区设备 51HYPERLINK\l"_Toc238908909"第五章技术问答 52学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载第一章氨的合成第一节氨合成理论简介一、氨的一般性质1、物理性质氨,在常温常压下为无色,有强烈刺激性气味的气体,能刺激呼吸器官的粘膜,能伤灼皮肤,眼睛。,%的氨就能使人在几分钟内窒息而死。,沸点-℃,熔点-℃,℃,,20℃。氨极易溶解于水,常温常压下1体积水可溶解700体积氨,溶解时放出大量的热,其溶液叫氨水,呈弱碱性,易挥发。氨在水中的溶解随温度升高而降低,随压力增大而增大。氨水溶液的冰点温度,随着氨浓度的升高而降低。见表1-1-1,不同浓度氨水溶液的冰点温度。表1-1-1不同浓度氨水溶液的冰点序号溶剂浓度(%NH3w/w)温度(℃)14-527--15412-20514-25616-30纯净的液氨或干燥的氨气对大多数物质无腐蚀作用,但在有水存在的情况下就会有严重的腐蚀性,尤其对铜、银、锌等金属。当空气中含氨为9~57vo1%时,~1000℃~28%~82%(纯氧气中)。气氨自燃点为630℃,与氧气反应生成N2和H2O。2、化学性质氨是活泼性化合物,能与酸及酸性氧化物反应生成盐,还能和许多有机物反应。另外,液氨还能同活泼金属发生一些特别的反应,甚至一起作为有机反应的催化剂。二、氨合成反应的机理氨合成是一个可逆,体积减小的反应。它和其他化学反应一样,由于温度对反应速度和化学平衡影响的双重性,因此,必须选择最适宜的温度,并在高压下采用催化剂才能使反应有效地进行。反应式为:平衡常数:式中P、Pi—分别为总压和i组分平衡分压,MPayi—i组分的平衡组成(摩尔分数)KP—化学平衡常数,MPa-1氨合成反应的机理,符合多项催化原理。但详细机理尚不完全清楚,其反应步骤一般认为分下面七步:(1)氢气和氮气的混合物从气相主体通过物理作用力吸附在铁催化剂的外表面。此为反应物的外扩散;(2)绝大部分吸附在铁催化剂上的氢和氧,自外表面向催化剂毛细孔内部扩散,到达内表面。此为反应物的内扩散;(3)氢和氮分子在催化剂主要是内表面的晶面上垂直地进行化学吸附,消弱了H2和N2分子的化学键,其中一部份化学键断裂生成吸附态的活性氢、氮原子。即:H2=2H﹡,N2=2N﹡。(4)吸附态的高能量活性氢、氮原子,在催化剂内表面上发生化学反应,生成一系列中间化合物后,形成吸附态的高能量活性氨(NH3)﹡。即:(5)吸附态的高能量活性氨在催化剂表面上发生化学解吸,生成氨,(NH3)﹡→NH3+能量;(6)解吸后的氨从毛细孔内部向催化剂外表面扩散。此为产物的内扩散;(7)氨分子从催化剂外表面扩散到气相主体。此为产物的外扩散。以上第(3)、(4)、(5)步属于化学过程,第(1)、(2)、(6)、(7)步属于物理过程。其中第(3)步反应物分子的化学吸附是最慢的一步,决定着整个合成氨反应的速度。第二节工艺条件对合成氨反应的影响氨