合成氨工艺设计复习题.doc

合成氨工艺设计是化工领域的重要内容，主要用于制造化肥和化工产品。以下是对相关知识点的详细说明： 1. **氨的性质**：氨是一种无色有刺激性气味的气体，易溶于水，形成氨水。它不可以在空气中燃烧，但可以与氧气在特定条件下反应生成氮气和水。液氨在常温和压力下容易气化，而氨气与氯化氢气体相遇会产生白烟，这是因为它们反应生成了氯化铵固体。 2. **合成氨原料气**：合成氨的原料气主要包括氢气（H2）和氮气（N2），通常通过煤气化过程获得。半水煤气是一种由水蒸气和固体燃料反应产生的煤气，可作为合成氨的原料气。 3. **氢氮比**：在氨合成过程中，保持氢氮比接近化学计量比3:1，可以使平衡氨含量达到最大。这是根据勒夏特列原理，当反应物比例接近反应方程式中的化学计量数时，反应向生成物方向进行的程度最大。 4. **气化反响**：造气过程中，如果使用空气作为气化剂，下部主要进行碳与氧气（O2）的燃烧反应，提供热量。干馏区域则是为了使燃料分解，释放挥发分。 5. **燃烧室功能**：燃烧室的主要作用是回收吹风气中的一氧化碳（CO）等可燃气体的燃烧热，以提高能源利用效率。 6. **间歇法制半水煤气**：在间歇法制半水煤气的过程中，炉温的控制至关重要，吹风阶段用于预热和提高燃料层温度，空气吹净阶段则用于去除残余可燃气体，防止爆炸。 7. **脱硫方法**：ADA法是一种化学吸收法脱硫技术，脱硫液中的Na2CO3能吸收H2S气体。NaVO3在脱硫过程中与NaHS反应生成复原性焦钒酸钠并析出硫。 8. **变换反响**：CO变换是通过CO与水蒸气（H2O(g)）反应，去除大部分CO，同时生成氢气（H2）。降低温度可以提高CO变换率，因为这是一个放热反应。 9. **催化剂**：铁铬系催化剂是合成氨过程中的关键，未复原前主要成分是Fe2O3，复原过程中通常使用煤气中的H2和CO。催化剂超温会导致性能下降，可能被烧结，因此需控制原料气中的H2和CO含量，防止炉温过高。 10. **变换产物**：通过变换反响，不仅可以去除CO，还能生成等体积的氢气（H2），这对合成氨过程非常重要，因为氨的合成需要大量的氢气。 合成氨工艺设计涉及氨的性质、原料气的制备、氢氮比的控制、气化和燃烧过程、脱硫与变换反应以及催化剂的复原与管理等多个方面，这些知识点构成了合成氨生产的核心技术。理解和掌握这些知识对于化工工程师来说至关重要。