氨合成复习资料
高二化学合成氨知识点汇总
高二化学合成氨知识点汇总合成氨是一种重要的化学物质，广泛应用于农业和化工领域。
在高二化学学习中，合成氨是一个重要的知识点。
本文将对高二化学合成氨的相关知识进行汇总。
一、什么是合成氨合成氨，化学式为NH3，是由氮气和氢气经过合成反应制得的。
合成氨是无色气体，有刺激性气味，极易溶于水。
在常温下，将氮气和氢气以一定的比例通入催化剂下，经过一系列反应，即可制得合成氨。
二、合成氨的催化剂合成氨反应主要依靠催化剂的作用。
常用的催化剂是铁表面上的铁铝酸催化剂。
它是以氧化铁为主体，在表面负离子的作用下，加上铝质的助催化剂。
三、合成氨的反应条件合成氨反应需要一定的温度和压力条件。
一般情况下，合成氨的反应温度在400-500°C之间，而反应压力在100-300atm之间。
这样的高温高压条件有利于提高合成氨反应的速率和产率。
四、合成氨的平衡反应合成氨反应属于平衡反应，符合利用Le Chatelier原理进行调节的规律。
在合成氨反应中，从化学方程式上看，氮和氢的配比应该为1:3，但为了增加反应的速率，常用大量氢的过量来推动反应。
而平衡反应中，产生的氨气会逐渐分解，使得反应达到动态平衡。
五、合成氨的应用合成氨广泛应用于农业和化工领域。
在农业中，合成氨作为化肥的主要成分，提供植物所需的氮元素，促进作物的生长和发育。
在化工领域，合成氨被用来制备硝化甘油、硝酸铵等重要的化学品，同时也用于制备液化氨、尿素等化学制品。
六、合成氨的制备工艺改进为了提高合成氨的制备效率和降低生产成本，科学家们进行了大量的研究和实验，不断改进合成氨的制备工艺。
一项重要的改进是使用高温高压条件下的循环流化床反应器，这种反应器在提高合成氨产率的同时，有效控制了氨分解的问题，提高了合成氨反应的效果。
综上所述，高二化学中学习的合成氨知识点主要包括合成氨的定义和制备方法、催化剂的作用、反应条件和平衡反应的特点、合成氨的应用以及制备工艺的改进等方面。
通过对这些知识点的了解和掌握，可以更好地理解合成氨的特性和应用，为日后的学习和实践提供基础。
合成氨工业高中知识点
合成氨工业高中知识点合成氨工业是指通过化学反应合成氨的过程。
合成氨被广泛应用于农业、化工和能源等领域。
在高中化学学习中，学生需要了解合成氨的制备原理、工业应用以及相关的化学反应等知识点。
一、合成氨的制备原理 1.1 雅斯洛夫方程合成氨的制备是通过哈柏法进行的。
该方法基于雅斯洛夫方程，该方程描述了氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气的化学反应。
方程式如下：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) + ΔH1.2 反应条件合成氨的制备需要在适当的温度和压力条件下进行。
通常情况下，反应温度约为350-550摄氏度，压力约为100-250大气压。
此外，反应需要配合催化剂的使用，常用的催化剂包括铁、铑等。
二、合成氨的工业应用 2.1 农业领域合成氨在农业领域的应用最为广泛。
它可以用作肥料的原料，提供植物所需的氮元素。
合成氨肥料主要用于提高作物的产量和品质。
2.2 化工领域合成氨是许多化学产品的重要原料。
例如，合成氨可以用于合成尿素、硝酸和甲醇等化合物。
这些化合物在化工工业中有着广泛的应用，如用于制造塑料、油漆、药品等。
2.3 能源领域合成氨也被用作氢能源的储存和运输介质。
由于氨气在常温下具有较高的氢气容量，可以将氢气吸附在氨气中，从而方便地储存和运输氢能源。
三、合成氨的化学反应 3.1 合成氨的制备反应合成氨的制备反应是一个放热反应。
根据雅斯洛夫方程，氮气和氢气在一定温度和压力下反应，生成氨气。
该反应需要通过催化剂的作用才能有效进行。
3.2 合成氨的氧化反应合成氨可以进行氧化反应，生成氮气和水。
该反应在高温下进行，通常用于合成氨的废气处理或氨气的燃烧过程中。
3.3 合成氨的还原反应合成氨可以进行还原反应，生成氢气和氮气。
该反应通常在高温下进行，用于氨气的回收或再利用过程中。
综上所述，合成氨工业是一个重要的领域，涉及到制备原理、工业应用和化学反应等多个方面的知识点。
了解合成氨的制备原理和工业应用，以及相关的化学反应有助于学生深入理解化学知识，并在实际生活和工作中应用所学知识。
氨合成复习题
名词解释1、空间速率：空间速率是指单位时间内、单位体积催化剂通过的气体量。
2、饱和蒸汽压：在一定温度下，气液达到平衡时，液面上的蒸汽称为饱和蒸汽，饱和蒸汽所具有的压力称为饱和蒸汽压。
3、冷冻系数：是冷冻剂从被冷冻的物体中所取得的热量与所消耗的外界功或外界补充热量之比。
4、化学反应平衡：在可逆化学反应中，反应进行到正、逆反应速度相等的状态，称为化学反应平衡5、闪点：可燃性液体表面上方的蒸气和空气的混合物与明火接触，初次发生火焰闪光时的温度，称为该液体的闪点，也称闪燃点。
6、最适宜温度：将某催化剂在一定生产条件下具有最高氨生成率的温度称为最适宜温度7、过热蒸汽：饱和蒸汽在同一压力下，经过热器进一步吸收热量使其温度高于该压力下所对应的饱和温度时，也就是压力不变，温度增高，此时的蒸汽即为过热蒸汽。
8、氨净值：氨净值是指合成塔进出口氨含量之差。
9、氢脆：是钢受到高温高压氢的作用，引起钢的金属组织发生化学变化，氢原子进入金属后使晶格应变增大，因而降低韧性及延迟性，引起脆化，这种现象为氢脆。
10、PH 值：表示溶液酸性或碱性程度的数值，即溶液中H+离子浓度的负对数。
11、电导率：电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。
12、气缚：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很小，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以吸入液体，这样虽启动离心泵也不能完成输送任务，这种现象称为气缚。
13、冷冻能力：单位时间从被冷物体吸收的热量，称为压缩机的冷冻能力。
14、合成率：合成反应中,转化为氨的氢氮混合气量与进塔气中氢氮混合气量之比称为合成率15、平衡氨含量：合成氨反应中,反应达到平衡时,氨在混合气体中的百分含量,称为平衡氨含量。
16、氢脆：是钢受到高温高压氢的作用，引起钢的金属组织发生化学变化，氢原子进入金属后使晶格应变增大，因而降低韧性及延迟性，引起脆化，这种现象为氢脆。
17、润滑：是在相对运动表面形成油膜，防止两个零件直接接触产生摩擦。
氨合成
第三节 氨合成催化剂
二、催化剂的还原与保持
氨合成催化剂的主要活性组分是Fe3O4 ，必须经过 还原后才有活性，该活性不仅与还原前的化学组成和 结构有关，而且与制备方法及还原条件有很大关系。
第二节 氨的合成反应动力学
第二节 氨的合成反应动力学
第二节 氨的合成反应动力学 一、动力学方程 氮和氢在催化剂上的反应，一般认为是氮被催化剂活化吸 附离解为氮原子,然后逐步生成NH、NH2、NH3；
氨合成反应历程 (1)气体反应物扩散到催化剂外表面; (2)反应物扩散到催化剂毛细孔内表面; (3)气体被催化剂内表面活性吸咐; (4)反应气体在催化剂表面上进行化学反应,生成一系列中 间化合物,形成吸附态的氨
为统一物料基准，采用氨分解基流量表示
混合气体流量以氨分解基流量表示公式
N
1
N0 y( NH 3 )
V0
22.41 y( NH 3 )
第二节 氨的合成反应动力学
影响氨合成反应速度的因素:
(1)压力:提高压力,使一定质量的气体体积相应减小,单位 体积中气体分子数增加,因而缩短了分子间距离,分子碰撞 的机会增多,促使反应速度加快.正反应速度与压力成1.5次 方关系,而逆反应速度与压力成0.5次方关系,所以提高压力 明显有利于氨合成反应速度.
F 38338.9 0.23131
T
T3
p
22.3864T 10.57 104T 2 7.0828 106T 3k J / k mol
实际上由于混合时吸热，其热效应小于以上计算值.
高三化学第一轮复习(基本概念 基本理论部分)11合成氨
合成氨条件的选择（二课时）一．复习目的：1. 了解合成氨的化学原理、主要流程。
2．应用化学反应速率和化学平衡的有关原理选择合成氨的适宜条件。
二．基本知识：1. 合成氨造宜条件的选择(1) 目的 : 尽可能地加快反应速率和提高原料的利用率。
(2) 依据 : 外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律。
(3) 原则 :a.既要注意外界条件对二者影响的一致性,又要注意对二者影响的矛盾性;b.既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性,又要注意催化剂的活性对温度的限制;c.既要注意理论生产,又要注意实际可能性。
(4) 适宜条件 :①合成氨反应的特点 : 正反应是体积缩小的放热反应。
②适宜条件 :500℃ , 铁触媒(催化剂),2×107Pa-5×107Pa,循环操作。
2. 合成氨工业简述(1)原料 : 空气、燃料(煤、天然气、石油)、水。
(2) 原料N2、H2 的来源 :①N2来源于空气 :方法一 : 空气液化法 ; 方法二 : 用碳除氧法。
②H2来源于水和燃料:C+H2O(g) = CO+H2 CO+H2O(g)= CO2+ H2 (均为加热条件)。
(2)除去杂质后将N2、H2的混合气体用压缩机压缩至高压。
(3)氨的合成 :(4) 氨的分离 : 通过冷凝器将氨液化 , 然后将氨分离 , 分离出的混合气体经循环操作继续合成。
(5) 流程 :三．题型与变式1．在一定条件下 , 合成氨反应达到平衡后 , 混合气体中NH3的体积分数为 25% 。
若反应前后条件保持不变 , 则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是 ( A ) A.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/22.110mL N2和 130mL H2在一定条件下化合成氨,当达到平衡时混合气体的总体积变为220 mL,则生成氨气 ( B )A.lOmLB.20mLC.30mLD.40mL3. 在密闭容器中 , 将一定量NH3加热使其发生分解反应 :2NH3(g)⇌ N2{g}+3H2(g)当达平衡时,测得有25%的NH3分解。
氨的合成
氨的合成一、合成工段的目的和任务：1、将经过压缩精制合格并配成适当比例的H2、N 2混合气在一定的温度、压力和有触媒存在的条件下合成为氨，并经过、冷却、分离后送往液氨球罐计量。
2、各氨冷器冷却所用液氨来自100m 3贮槽，其经换热气化的气氨送往冷冻工段或吸收做浓氨水用。
3、废热锅炉副产蒸汽送往低压蒸汽管网。
4、合成放空气送往提氢工段回收利用。
二、合成氨的生产方法：按压力分为：1、低压法 P ＜20.0MPa2、高压法 P ＞35.0MPa3、中压法 20.0 ＜P ＜35.0MPa中小型合成氨厂一般采用中压法。
第一章：理论知识氨分子式：NH 3，分子量17.032，含氮量：82.3%一、氨的物化性质：无色气体，有强烈刺激性气味，密度0.771Kg/m 3，比重0.5971，易被液化成无色的液体，在常温下加压就可使其液化（临界温度1325度，临界压力112.2大气压）沸点-33.6度，也易被固化成雪状固体，熔点-77.7度，溶于水、乙醇和乙醚，在高温时分解成氮和氢，用于制作液氨、氨水、硝酸、铵盐、胺类等。
如：NH 3+HNO 3→NH 4NO 3+Q2 NH 3+H 2SO 4→(NH 4 )2SO 4+QNH 3+HCl →NH 4Cl+Q2 NH 3+CO 2+H 2O →(NH 4 )2 CO 3+Q(NH 4 )2 CO 3+CO 2+H 2O →NH 4HCO 3+Q分解：2 NH 3→N 2+ 3H 2-Q 有触媒存在、高温下分解。
NH 3对铜合金有较强的腐蚀作用，因此氨用阀门、阀头严禁铜合金。
NH 3与空气混合浓度达到13—27%时，该混合物具有爆炸性。
二、氨的反应式及特点3H 2+N 2⇌2NH 3+Q1、 特点：可逆、放热、体积缩小、触媒存在下才能较快进行的反应。
2、氨的化学平衡和反应速度要使氢和氮合成为氨的反应进行的既快又完全，就必须创造条件，既有利于平衡，又有利于加快反应速度。
合成氨—氨的合成
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合成塔进口气体组成
氢氮比：为防止原料气中氢氮比失调，新鲜原料气中氢氮比为 3：1；
惰性气体含量：当操作压力较低、催化剂活性较好时，循环气 的惰性气体含量宜保持在16%~20%；反之，宜控制在 12%~16%。
11
暂时毒物
氧及含氧的化合物 CO、CO2、H2O
毒物
永久毒物
12
硫及其化合物 氯及其化合物 磷及其化合物 砷及其化合物
4.氨合成的工艺条件
温度
压力
氢氮比
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空速
惰性 气体
压力
1.提高操作压力对化学平衡和反应速率均有利,压力高，生产能力增加。 2.压力过大设备承受力大，对设备材质要求高、损耗大，高压下对应的 反应温度高，催化剂寿命缩短。 3. 选择操作压力的主要依据：能量消耗、生产能力、设备投资、催化剂 使用寿命。
yNH3 yi yNH3 )2
Kp
p
(r
r 1.5 1)2
一定时等式右端为常数，
惰性气体含量增加，平衡 氨含量减小，因为增加惰 性气体含量相当于降低了 反应物的分压，即惰性气
结论： 欲提高平衡氨 含量，则需升高压力、 降低温度和减少惰气含 量。
体对氨合成不利。
7
3.氨合成催化剂
氨合成催化剂的组成： 主要成分：Fe3O4(FeO·Fe2O3，Fe2+/Fe3+0.5)
活性成分：Fe 促进剂为：K2O, CaO, Al2O3，SiO2
以精选的天然磁铁矿熔融制作成2-3mm厚、5-10mm外径 的、黑色有金属光泽、有磁性的不规则片状颗粒。
氨合成催化剂中各组分的作用： Al2O3：增加催化剂比表面积，防止还原后铁微晶长大聚 集，提高催化剂活性和稳定性。 K2O：可使催化剂的金属电子逸出功降低，利于N分子的 吸附和活化，加快氨的脱附。提高了催化剂活性。 CaO：有利于Al2O3和Fe3O4固熔体的形成，降低固熔体 的熔点和黏度，另外还能提高催化剂的热稳定性和抗毒能 力。 SiO2：磁铁矿的杂质，类似于Al2O3，可稳定α-Fe晶粒， 增强催化剂的耐热性和抗水能力。
氨的合成基本原理
（1）平衡常数
Kp=
PNH
1.5 0.5 pH23 p · N 2
P(NH3)、p(H2)、p(N2) ——平衡状态下氨气、氢气、 氮气的分压
结合反应特点， 你认为采用何种 条件有利于氨的 合成？
？
结论：根据平衡移动规律可知，降低温度，提高压力，
有利于平衡向生成ห้องสมุดไป่ตู้的方向移动。
（2）平衡氨含量 反应达到平衡时氨在混合气体中的百分含量。 ①温度和压力对平衡氨含量的影响 温度/℃
表6-1 纯氢氮气（氢氮比为3）的平衡氨含量（体积分数）
结论：当温度降低，压力升高时，平衡氨含量增加。
60%
②氢氮比对平衡氨含量的影响
50%
结论：不考虑组成对化学平 衡常数的影响，γ =3时，平 衡氨含量具有最大值；考虑 组成对平衡常数的影响，具 有最大平衡氨含量的氢氮比 略小于3. 氢氮比对 平衡氨含 量有何影 响？ ？
知识回顾： 合成氨生产的三个基本工艺步骤是什么？分哪几个基本 工序？
原料气制备工序
原料气的制备
脱硫工序
变换工序
原料气净化
脱碳工序 压缩工序
氨的合成
精制工序
氨合成工序
知识框架
氨的合成
基本原理
工艺影响 因素及条件
氨合成塔
工艺流程
氨的合成 基本原理
化学平衡
反应速率
平衡常数
平衡氨含量
压力
温度
氢氮比
惰性气体
最佳氢氮比随氨含 量不断增加而增大 下降
氢氮比
惰性气体
350 380 420 460 500 550
压力/MPa
0.101 0.84% 0.54% 0.31% 0.19% 0.12% 0.07% 10.13 37.86% 29.95% 21.36% 15.00% 10.51% 6.82% 15.20 46.21% 37.89% 28.25% 20.60% 14.87% 9.90% 20.26 52.46% 44.08% 33.93% 25.45% 18.81% 12.82% 30.39 61.61% 53.50% 43.04% 33.66% 25.80% 18.23% 40.52 68.23% 60.59% 50.25% 40.49% 31.90% 23.20%
氨的合成
氨的合成1.概念：氨的合成是整个合成氨流程的最后一道工序，是合成氨的核心部分。
合成氨工业有近八十年的历史，基本方法没有原则性的改变，氨合成过程属于气固相催化反应过程，通常是在高温（300-550）、高压（10-100）及熔铁催化剂作用下将氢、氮气合成为氨的。
由于氢、氮气一次通过合成熔的反应过程只有少部分合成氨，反应后的混合气中氨含量一般为10-20，因此反应后的气体混合物经分离氨后循环使用。
常温常压下，氨是一种具有强烈刺激性气味的气体，极易溶于水，醇类、丙醇、三氮甲烷、笨等，且易燃易爆，其主要物理化学性质如下表1：常温常压下，1升水中约可溶解700升氨，氨溶于水时放出大量的热：生成的氢氧根离子呈碱性，通常向除氧器出口的锅炉化学清洗液及工厂排污水中添加氨，以调节PH值。
氨水（溶液）的比重和冰点均随氨浓度而变化。
图1给出了不同浓度氨水的冰点。
从图中可以看出。
随氨含量升高，氨水的冰点迅速下降，在氨水浓度约33%时，冰点最低（约-107）氨含量继续上升，氨水的冰点，反而提高。
此性质被用于在氨合成系统停车后再开车时，向合成回路和合成压缩机段间注氨，防止水汽冻结堵塞，氨也可以溶解于盐类水溶液和各种有机溶液如乙醇等。
氨在高温下可分解为氢和氮、氮或空气与氨的混合物遇火会爆炸，遇热放出氮及氮氧化物的有毒烟雾。
氨属于剧毒类物质，短期内吸入大量氨气后，会出现咽痛，声音嘶哑，胸闷，呼吸困难等，并伴有头痛，恶心，呕吐等症状，严重可出现紫绀，咽部充血水肿或呼吸窘迫综合症，支气管粘膜坏死脱落，窒息，眼部结膜充血，灼伤皮肤，含氨0.5%时，在很短的时间内就能使人窒息而死。
空气中允许浓度为0.03氨合成反应的理论基础氨合成反应是在高温高压下进行的气固相催化反应，化学反应方程式如下：从上式可以看出，氨合成反应是一个放热和体积（分子数）减少的可逆反应。
一、化学平衡常数KP说明（1）常压（低压）下的平衡常数在低压下，平衡常数只是温度的函数，经验式如下：（2）加压下的化学平衡常数在加压条件下，化学平衡常数KP不仅与温度有关，而且与压力和气体组成有关，需改用度表示，A.将系统看成真实气体的理想溶液1.各组分的度系数R值可取各“纯”组分在相同温度及总压下的度系数，可从普遍化度系数图查得。
氨合成复习
一、填空1、煤气中的__H2________和____N2____是合成氨的原料。
2、常用的气化剂有__空气____,____水蒸气____,___空气____和_____水蒸气____。
3、工业煤气可分为_空气煤气_、_混合煤气_、__水煤气___和____半水煤气__四种。
4、煤气发生炉的操作温度一般指，简称炉温。
5、在固定层间歇气化法的工艺流程中，在变换上、下吹气时，加氮空气的送入时间应稍早于水蒸气送入时间，并在蒸汽停送空气切断，以避免空气和煤气相遇时发生爆炸。
6、中型合成氨厂（UGI）型生产流程的主要设备是。
7、新建或大修后的煤气发生炉系统的开车，称为试车。
8、空气在进入冷箱之前的最终净化称为。
9、脱硫方法按脱硫剂物理状态可分为___干法脱硫___和___湿法脱硫____两大类。
10、对应最大反应速率时的温度称为最适宜温度。
11、高温变换催化剂的活性组分是Fe3O4 ，低温变换催化剂的活性成分是Cu ，耐硫变换催化剂的活性成分是Co-Mo,Ni-Mo 。
12、用聚乙二醇二甲醚法（NHD法）脱除CO2时，___低____ 温___高____压有利于吸收。
13、变压吸附脱除CO2的专用吸附剂为碳酸钾和聚二乙醇二甲醚。
1、合成氨原料气中的硫分为无机硫H2S和有机硫CS2、COS、硫醇、噻吩、硫醚等。
2、气体脱硫方法按脱硫剂的形态可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。
湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。
3、常用的干法脱硫有：钴钼加氢-氧化锌法、活性炭法、氧化铁法、分子筛法等。
4、氧化锌脱硫剂以氧化锌为主体，其余为三氧化二铝，可加入氧化铜、氧化钼等以增加脱硫效果。
5、活性炭脱硫法分吸附法、催化法和氧化法。
6、钴钼催化剂以氧化铝为载体，由氧化钼和氧化钴组成。
7、湿法脱硫根据吸收原理的不同可分为物理法、化学法和物理化学法。
化学吸收法又分为中和法和湿式氧化法。
8、湿式氧化法脱硫包括两个过程。
高中化学2.1氨的合成相关素材苏教版选修2
氨的合成氨的合成是量后一道工序，任务是在适当的温度、压力和有催化剂存在的条件下，将经过精制的氨氮混合气直接合成为氨。
然后将所生成的气体氨从末合成为氨的混合气体中冷凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的白白氢氮气体循环使用。
凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的氢氮气体循环使用。
第一节氨合成的基本理论一、氨合成反应的特点3H2+N2=2NH3+Q(1)是可逆反应。
即在氢气和氮气反应生成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气。
(2)是放热反应。
在生成氨的同时放出热量，反应热与温度、压力有关。
(3)是体积缩小的反应。
(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:降温、加压平衡常数增大2.平衡氨含量反应达到平衡时氨在混合气体中的百分含量，称为平衡氨含量，或氨的平衡产率。
氢氮混合气体中所含的甲烷和氩等不参加氨合成反应的气体成分，称为惰性气体。
提高平衡氨含量的措施为降低温度，提高压力，保持氢氮比等于3，并少惰性气体含量。
三、氨合成动力学(一)反应机理在催化剂的作用下，氢与氮生成氨的反应是一多相气体催化反应。
由以下几个步骤所组成：(1)气体反应物扩散到催化剂外表面；(2)反应物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(主要是内表面)活性吸附(与普通吸附的区别在于有化学力参与在内，并放出热量)；(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流。
以上七个步骤中，(1)、(7)为外扩散过程；(2)、(6)为内扩散过程；(3)、(4)和（5）总称为化学动力学的过程。
二、反应速度反应速度是以单位时间内反应物质浓度的减少量或生成物质浓度的增加量表示。
影响氨合成反应速度因素：1.压力提高压力可加快氨的生成速度使气体中氨含量迅速增加。
2.温度反应速度随着温度升高显著加快。
氨的合成
中
同上
3.0～3.25
320～500
低温、低压、高活性， 还原温度280～300℃， 极易还原 390℃还原明显，耐毒 及抗毒性较好 370℃还原明显，耐热 及抗毒性比KMⅠ稍差 全部性能与相应的KM 型催化剂相同
丹
KMⅠ KMⅡ
同上 同上 同上
2.5～2.85 2.5～2.85 1.95～2.20 2.65～2.85
国 别 型 号 A109 A110 A201 国 A301 组 成 Fe3O4, Al2O3, K2O, CaO, MgO, SiO2 同上，加BaO Fe3O4, Al2O3 Co3O4, CaO K2O FeO,Al2O3, K2O,CaO Fe3O4, Al2O3， K2O, CaO， MgO, SiO2 同上 KM预还原型 Fe3O4, Al2O3， K2O, CaO ， MgO, SiO2 Fe3O4, Al2O3， K2O, CaO， MgO, SiO2 外 形 不规则 颗 粒 同上 同上 堆密度，㎏/L 2.7～2.8 2.7～2.8 2.6～2.9 使用温度，℃ 380～500 380～490 360～490 易还原，低温活性高 主要性能 还原温度350℃
第七章
7.1氨合成的基本理论
氨的合成
一、反应特点：
3/2H2 +1/2N2 NH3 +Q
可逆 、放热 、体积缩小的反应 ，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
Kp =
p NH3 p p
1.5 H2 0.5 N2
降低温度，提高压力，平衡常数增大。
2.平衡氨含量
2、反应速度的影响因素
①压力：p↑，v↑
化学动力学
氨合成
T/°C 360 384 424 464 504 552
10 35.10 29.00 20.63 14.48 10.15 6.71
32 60.43 54.00 43.60 34.24 30.90 18.99
60 75.32 69.94 60.35 50.62 41.44 31.81
图 1.31
局部温度过高，以破坏催化剂。
（二）、压力对出口氨含量的影响
1.从化学平衡和化学反应速率的角度看，提高操作压力有利。 2. 生产能力随压力提高而增加，氨分离流程可以简化。 3. 选择操作压力的主要依据：能量消耗、原料费用、设备投 资。 能量消耗：原料气压缩功、循环气压缩功和氨分离的冷 冻功。
c. 惰性气体含量的影响
y0惰为氨分解基惰性气含量，y0惰＝ y惰/(1+yNH3).
近似公式
y0NH3 * =(y0NH3) * /b＝(y0NH3)* (1 -y0惰) /(1 +y0惰).
增加惰性气体含量相当于降低了反应物的分压，对平衡不 利。理论上是惰性气体越少越好，但实际上这是不现实的 。要确定一个合理的惰性气体含量范围，还需大量计算， 综合各种操作因素作图比较分析得出。
2. 温度
正如在变换反应所讨论的那样，氨合成反应也存在一个最佳温度。
图 1.30
3. 压力
从速度方程可看出，提高压力可使正反应速度增加大于 逆反应速度增加，所以一般选择较高压力。同时必须在 较高压力下才有可观的速度。但现代设计并不盲目高压 力，而是综合考虑全厂经济效益，选择压力比以前有所 降低。
Ai
Bi
Ci /104
合成氨复习题(1)
复习题第1章烃类蒸汽转化第二章重油部分氧化从化学热力学分析析炭发生：只有在转化管进口的一段位置可能析炭实际生产中温度的提高受到限制：①催化剂耐热温度②反应管材质耐高温③烃类分解发生热裂解导致析碳实际生产中温度的控制指标：①一段转化炉出口：800 ℃，甲烷含量10%；②二段炉出口：1000 ℃，甲烷含量<0.5% 工业生产对转化催化剂的要求：①活性高：催化剂活性愈高，转化速度越快，可增加空速，从而提高设备的生产效率；同时，高活性催化剂可从动力学上减少析碳的发生；②抗析碳：烃类，特别是石脑油蒸汽转化，最容易在床层入口1-3米处析碳；采取的措施是在催化剂研制上想办法，如英国ICI46-1催化剂，向催化剂中加入钾碱，在转化反应过程中，钾碱可缓慢释放，分布在催化剂表面上中和酸性中心，抑制非均相积碳。
③稳定性蒸汽转化操作条件苛刻，催化剂长期处在水蒸汽和高的氢分压、高的气体流速下，活性不随时间而衰退。
目前，转化催化剂的使用寿命一般为5年，使用终期和初期相比，活性衰退一般左右。
④高强度：转化条件苛刻，生产中工况波动，转化管震动，管内气体流速很高，从而导致对催化剂冲刷、腐蚀。
这都要求催化剂具有较高的强度，耐压碎、耐膨胀、耐磨蚀，否则催化剂粉化，造成床层阻力增加。
⑤合理的几何形状：从提高催化剂内表面利用率、减少床层阻力等方面考虑，都要求催化剂有合理的几何形状；目前，转化催化剂多做j成环状。
催化剂的成分：活性组分载体助催化剂此外，还常加入润滑剂、扩孔剂等。
催化剂的制备：①共沉淀法②浸渍法活性组分：在元素周期表中，第Ⅷ族过度元素对烃类蒸汽转化反应都有催化作用；贵金属钌Ru、铑Rh、钯Pd、铱Ir、铂Pt的活都高于镍Ni，但从性能和经济方面考虑，活性组分，镍为最佳，所以镍是目前工业上唯一的活性组分。
NiO为制备催化剂最主要活性成份,含量以4-30%为宜。
助催化剂：为了提高镍的活性及稳定性，可添加助催化剂来达到抑制镍晶粒熔融过程，防止镍晶粒长大，从而使其有较高的稳定活性，延长使用寿命，并增加抗析碳能力。
高二工业合成氨知识点
高二工业合成氨知识点工业合成氨是指通过工业化方法生产氨气的过程。
这种生产方法广泛应用于农业、化工、制药等领域。
本文将介绍高二学生在学习工业合成氨时需要了解的相关知识点。
一、氨的制备方法1. 氨的工业制备主要采用哈-博斯曼法和氰胺法。
2. 哈-博斯曼法是由德国科学家哈-博斯曼于1908年提出的，主要通过氮气与氢气在高温高压下经催化剂反应生成氨气。
3. 氰胺法是指氨气由氰氨酸水解制得，其特点是原料使用方便，反应条件较温和。
二、反应原理1. 哈-博斯曼法的反应原理是氨气的合成反应。
该反应的化学方程式可表示为：N2 + 3H2 → 2NH3。
2. 氰胺法的反应原理是氰胺酸的加水分解反应。
反应方程式为：CH4N2O + 2H2O → CO2 + 2NH3。
三、反应条件1. 哈-博斯曼法需要高温高压下进行反应，通常反应温度为400-500℃，反应压力为100-200 atm。
2. 氰胺法的反应条件较温和，通常反应温度为150-200℃，反应压力为10-20 atm。
四、反应催化剂1. 哈-博斯曼法中常用的催化剂是铁、钴和铁钴合金等过渡金属催化剂。
2. 氰胺法中的催化剂包括钯、铂等贵金属催化剂。
五、反应装置1. 哈-博斯曼法需要使用高压装置和催化剂床。
2. 氰胺法一般采用立式氨合成塔。
六、应用领域1. 工业合成氨广泛应用于农业领域，用于生产化肥，如尿素、硝酸铵等。
2. 工业合成氨也用于制药工业，作为制备药物的原料。
3. 除此之外，氨还可以用于金属加工、电子行业等各个领域。
七、安全注意事项1. 氨是一种有毒气体，具有刺激性气味。
在操作过程中，必须注意防护措施，加强通风排气，佩戴防护装备。
2. 高温高压下的氨合成反应需要高强度的反应容器和安全措施，以确保操作人员的安全。
3. 操作过程中应避免与氧化剂、酸、其他可燃物质等接触，以防止火灾或爆炸事故的发生。
总结：工业合成氨是一项重要的工艺，具有广泛的应用领域。
了解氨的制备方法、反应原理、反应条件、催化剂、装置以及应用领域等知识点对于高二学生学习工业化学课程至关重要。
有机合成 氨合成
第三节 氨合成工艺条件
一、压力 二、温度 三、空间速度 四、入塔气体组成
氢氮比 入口氨 惰气含量
一、温度
和其它可逆放热反应一样，合成氨反应 存在着最适宜温度Tm(或称最佳反应温 度)，它取决于反应气体的组成、压力以 及所用催化剂的活性
从理论上看，合成反应按最适宜温度曲线进行时， 催化剂用量最少、合成效率最高。 氨合成反应温度，一般控制在400～500℃之 间。催化剂床层的进口温度比较低，大于或等 于催化剂使用温度的下限，依靠反应热床层温 度迅速提高，而后温度再逐渐降低。床层中温 度最高点，称为“热点”，不应超过催化剂的 使用温度的高限。到生产后期，催化剂活性已 经下降，操作温度应适度提高。
第十章
氨合成
氨的合成是生产液氨产品的最后工序， 是整个合成氨流程中的核心部分。 氨合成反应是在较高压力和催化剂存 在下进行的。由于反应后气体中氨含量 不高，一般只有l0～20％，故采用分离 氨后的氢氮气体循环的回路流程。
氨合成
合成塔、 循环气压机、 氨分离器、 氨储槽
废热锅炉、 水冷器、 氨冷器、 二气回收、等
催化剂的还原和使用
氨合成催化剂的活性不仅与化学 组成有关，在很大程度上还取 决于制备方法和还原条件。 催化剂还原反应式为：
Fe3O4 4 H 2 3Fe 4H 2O
确定还原条件的原则：
一、使四氧化三铁充分还原为α-Fe， 二、使还原生成的铁结晶不因重结晶而长 大，以保证有最大的比表面积和更多的活 性中心。为此，宜选取合适的还原温度、 压力、空速和还原气组成。
一、催化剂的组成和作用 外观：黑色，有金属光泽，带磁性，不规则 主要成分：Fe2O3、FeO 促进剂：K2O，提高活性；CaO， 增强抗毒能 力；Al2O3，增加催化剂对气体的吸附作用， 加速反应。 型号：A106，A109，A110，A201，A301。 后三种为低温型催化剂，其还原温度和使用温 度比前两种低20度。
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氨合成复习资料1、问答题（江南博哥）如何预防电加热器烧坏？解析：预防措施：（1）电炉开用前应请电工检查绝缘，绝缘不合要求则不能强行使用。
（2）掌握正确的开停电炉顺序。
（3）操作上要禁止发生气体倒流，不要单独使用塔前放空，如系统卸压，塔前、塔后放空同时使用要保证塔前压力大于塔后。
（4）经常注意电流电压变化，发现异常应立即切断电源，检查原因。
设备上应注意作好电炉的外部防雷雨，提高电炉装配质量。
2、问答题什么叫生产强度？解析：单位时间单位体积触媒上生成氨的量叫生产强度.3、问答题使用湿式气体流量计应注意什么？解析：⑴流量计不宜置于过冷处，以免内部结冰，在搬运时，勿使其受震动或倒置、侧放，以免受损；⑵使用时应经常保持水平仪呈水平状态；⑶分析时气体流速要平稳，不宜太快；⑷定期换水，勿使积聚污物；⑸反应管与流量计之间不漏气。
4、问答题活塞式压缩机气缸内有不正常敲击声的原因？解析：（1）气缸余隙过小，撞缸。
（2）气体带液。
（3）机械零件或金属异物进入气缸。
（4）缸套磨损严重，活塞环磨损严重，活塞在气缸内摆动。
（5）活塞紧固螺帽松动。
5、填空题《中华人民共和国劳动法》（）经第八届全国人民代表大会常务委员会第八次会议审议通过。
解析：1994年7月5日6、问答题新鲜气中断如何处理？解析：1、关闭新鲜气阀、蒸发器加氨阀、吹除气阀、放空阀，保压。
2、关闭副线阀，打开系统近路阀及循环机近路阀，保持塔内温度。
3、检查电炉情况，准备送电保温，当塔内温度降到420℃。
以下，开电炉保温。
4、适当控制冷凝踏和分离器的液面，若压力降的太快，可关闭排氨阀门。
7、填空题压缩机在启动前防喘振阀的状态应是（）的。
解析：全开8、问答题氢蚀有什么危害？解析：氢蚀是氢夺取钢材中的碳（脱碳）的作用。
氢蚀生成CH4扩散能力很小，往往聚集在金属内部而产生很大应力，使钢材出现裂纹，机械性能下降。
9、问答题循环机填料漏气严重的原因及处理措施？解析：漏气严重的原因：（1）填料磨损。
（2）氨分离器液位高。
处理：（1）更换填料。
（2）降低氨分离器液位。
10、问答题压缩机干气密封投用原则有哪些？解析：1、开机：先投用干气密封控制系统，然后再投机组润滑油系统。
其中密封控制系统先投用一级密封气，再投用二级密封气、最后隔离气的顺序。
2、油循环阶段：如果机壳内不带压一级密封气，二级密封气都可以关闭，只需通入隔离气即可。
3、停机：先停机组润滑油系统，当判断机组油系统出于安全且无热油雾时，先停隔离气，后停二级密封气，最后停一级密封气。
如果机壳内带压，则一级、二级密封气都不可以关闭直至机内无压。
11、填空题热氨泵进口液氨温度（）℃，冷氨泵送氨库液氨温度（）.解析：39； -5℃12、问答题调节吹除气的原则是什么？解析：1.利用间断吹除或长期少量吹除，控制系统中惰性气体含量，使之保持在指标以内，维持系统压力平衡。
2.发生代液或触媒中毒时，可用吹除气控制系统压力不宜过高。
13、填空题以铁为主的合成氨催化剂（铁系催化剂）具有催化活性高、寿命长、活性温度范围大、（）、抗毒性好等特点，被国内外合成氨厂家广泛地应用。
解析：价廉易得14、问答题铁系催化剂的组成？解析：氨合成反应常用的铁系催化剂，主要是以铁的氧化物为母体，以还原铁为催化剂主要活性成分，并掺加各种促进剂和载体的催化剂。
15、填空题103-J，105-J汽轮机排气压力正常值为（），报警值为（），联锁值为（）。
解析：-0.08MPa；-0.06MPa；-0.06MPa16、问答题合成氨生产工艺中，选择操作压力主要依据是什么？解析：选择操作压力主要依据是能耗以及包括能量消耗、原料费用、设备投资在内的综合费用，即取决于技术经济效果。
17、问答题在什么情况下合成系统要紧急停车？解析：1、造气以及压缩工序出故障，氮气中断。
2、全部或部分断电。
3、循环机跳车。
4、水冷器断水。
5、与本系统有关的设备、管道大量漏气、漏氨、爆炸等。
6、新鲜气微量超过100PPM，必须立即切断补充气。
7、发生严重的带液现象。
18、单选循环机的润滑方式属于（）。
A、压力式B、飞溅式本题答案：A19、问答题铁系合成氨催化剂中所添加的SiO2的作用？解析：SiO2可稳定铁晶粒，增强催化剂抗水和耐热性。
20、单选氨合成塔的内件主要承受（）。
A、高温和高压B、只承受高温C、只承受高压本题答案：B21、问答题合成氨系统压差过大的危害？解析：系统压差过大有以下危害：（1）易损坏合成塔内件。
（2）易损坏冷交换器换热部分。
（3）循环机跳闸或电机烧坏。
（4）降低生产能力，增加电耗。
22、判断题氨合成催化剂还原时，出塔水汽浓度与温度、压力、空速有关。
（）本题答案：对23、问答题铜液带入合成塔的现象？解析：铜液带入合成塔的现象：（1）油分排放出铜液。
（2）循环机压差增大。
（3）冷交、氨分液位突然升高。
（4）触媒层上层温度下降，下层上升，热点下降。
（5）系统压力升高。
24、单选下列不属于春季安全检查重点的是（）。
A、防雷击B、防静电C、防跑漏D、防滑本题答案：D25、单选以下影响平衡氨含量的诸因素中不包括（）。
A、温度及压力B、氢氮比C、空间速率D、惰性气体含量本题答案：C26、单选氨极易溶于水，溶解产生大量的热。
氨的水溶液呈（），易挥发。
A.弱碱性B.强碱性C.中性D.弱酸性本题答案：A27、填空题根据冷却剂种类的不同，冷凝器可归纳为四类，即（）、空冷、水－空气冷却以及靠制冷剂蒸发或其它工艺介质进行冷却的冷凝器。
解析：水冷28、填空题冬季安全检查以（）、防爆、防冻、防滑、防中毒为重点。
解析：防火29、填空题新建、改建、扩建工程的劳动安全卫生设施必须与主体工程同时设计、同时施工、（）。
解析：同时投入生产和使用30、单选以下产品中，氨不作为原料的是（）。
A、尿素B、硫酸C、硝酸铵D、碳酸氢铵本题答案：B31、问答题氨合成塔的组成？解析：氨合成塔由外筒和内件两部分组成。
32、单选热钾碱法脱碳的过程分为吸收和再生过程，其吸收过程温度应该在（）。
A、较低的温度下进行B、较高的温度下进行C、无所谓本题答案：B33、填空题汽轮机的轴封采用（）密封形式。
解析：蒸汽34、判断题对于氨合成反应，空速小，氨净值高。
但单位时间内处理的气量少，所以总产量低。
（）本题答案：对35、问答题活塞式制冷压缩机启动后无油压的处理措施？解析：（1）拆卸油泵传动零件进行修理。
（2）检查油泵进油口是否有污物，并进行清理。
（3）更换油压表。
（4）开车前应向油滤器及轴封加油，防止开车时吸空。
36、问答题惰性气体含量对合成氨生产的影响？解析：惰性气体的存在，对氨合成反应、平衡氨含量和反应速率的影响都是不利的，但是维持过低的惰性气体含量，又需大量排放循环气，而损失氢氮气，导致原料气消耗量增加，因此，循环气中惰性气体含量过高或过低都是不利的。
37、填空题141-D液位低联锁，关闭阀门（）和（）。
解析：HV-1101；HV-103338、填空题应用化学平衡移动原理可知，（）温度、提高压力有利于氨的生成。
解析：降低39、问答题活塞式制冷压缩机排气温度相对偏高的原因？解析：（1）吸入气体温度过高。
（2）排气阀片破裂。
（3）安全阀漏气。
（4）活塞环漏气。
（5）缸套下面垫片破裂，漏气。
40、问答题合成氨工艺中，循环量的定义？解析：循环量是指每小时进入合成塔的总气量。
41、问答题什么叫合成率？解析：进氨合成塔中总氢氮气量中被合成为氨的氢氮气量所占的百分率成为合成率。
42、问答题保安冰机启动需具备的条件？解析：1）油泵运行；2）油压差≥0.05MPa；3）能量阀＜10%；4）吸气截止阀开启；5）排气截止阀开启；6）其它报警及停机联锁信号满足。
43、填空题当氨罐压力达到联锁值（）MPa时，XV-1004A/B/C/D阀打开。
低于（）MPa时，XV-1004A/B/C/D阀关闭。
解析：0.55；0.444、问答题当遇到什么情况时，合成氨系统需作紧急停车处理？解析：当系统出现以下情况时应该做紧急停车处理：（1）断电、断水、断气、无补充气送给合成塔时。
（2）和本工段直接联系的铜洗、压缩、冰机等岗位发生恶性爆炸事故时。
（3）系统所属各设备管线发生大量漏气、漏氨、着火爆炸，使操作人员无法继续操作或导致事故蔓延扩大时。
（4）严重带铜液时。
45、单选一氧化碳随变换的进行其最适宜温度（）。
A、不断升高B、不断降低C、没有变化本题答案：B46、问答题哪些条件可使合成系统压力升高？解析：⑴新鲜气补给量增加；⑵循环量降低；⑶惰性气体含量升高；⑷合成塔进口氨含量升高；⑸氢氮比失调；⑹催化剂活性降低（老化或中毒），或合成塔内件故障。
47、填空题循环气体中惰性气体含量应根据（）、催化剂活性等灵活地控制，以合成系统不超压为限。
解析：负荷大小48、单选溶液的pH值每相差一个单位，相当于溶液中的氢离子浓度相差（）倍。
A.10；B.5；C.1；D.0.1。
本题答案：A49、单选合成氨系统卸压时，如塔前、塔后同时进行则要求保持塔前压力（）塔后压力。
A、等于B、大于C、小于本题答案：B50、判断题氢氮气在液氨中的溶解度随压力的升高而升高。
（）本题答案：对51、问答题电炉接地的原因？解析：1、设备安装不正。
2、触媒粉带到中心管内。
3、绝缘不好及超负荷运行。
4、电流升速太快，使炉丝伸曲不均。
52、单选氢氮比上升对催化剂反应速度的影响是（）。
A.随氢氮比上升而上升B.随氢氮比上升而下降C.存在一个最佳氢氮比D.没有影响本题答案：C53、单选氢气与氮气合成氨是（）的可逆反应。
A、放热、体积增大B、吸热、体积增大C、吸热、体积缩小D、放热、体积缩小本题答案：D54、填空题在正常操作情况下，由液氮洗来的压力（）MPa、温度（）℃的新鲜合成气首先进入合成气压缩机进口缓冲槽153-D，当合成气压缩机跳车时，其上游的缓冲罐和放空系统可将上游压力波动降至最低程度。
然后进入合成气压缩机103-J，新鲜气先经压缩机一段加压至（）MPa，压缩后气体经段间冷器116-C冷却到（）℃后进入二段压缩至（）MPa（A）再与组合式氨冷器120-C来的循环气汇合进合成气压缩机循环段，混合气最终压缩至（）MPa（A）温度约（）℃，合成气送至氨合成装置。
解析：2.8；30-35；7.8；35；14.8；15.5；5555、问答题什么是简单的调节系统？解析：它是指由一个测量元件变送器、一个调节器、一个调节对象构成的闭环调节系统。
56、填空题液氨输送泵入口压力（）MPa（A）出口压力（）MPa（A）解析：0.52；2.7657、问答题水冷器内管漏气如何处理？解析：轻微进可暂时维持生产，严重时停车处理。
58、单选冷冻系数是冷冻剂从被冷冻的物体中所取得的热量与所消耗的外界功或外界补充热量之比，对最广泛应用的压缩式冷冻机而言，其值（）。