第三章2020氨的合成习题及答案
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习题答案
一、填空 1、冷凝分离法、溶剂吸收法 2、外筒、内件 3、冷管式、冷激式 4、余热副产蒸汽、加热锅炉给水 5、提高压力、降低温度、减少惰性气体 6、催化床层热点温度、入口温度 二、选择 1、B 2、A 3、C 4、D 5、C 6、D 7、A 8、C 9、D 10、C 11、A 12、C 13、A 14、C 15、B 16、C 17、B 18、A 19、C 三、判断 1、X 2、√ 3、X 4、√ 5、X 6、√ 7、√ 8、X 9、√ 10、X 11、√ 四、简答
1、1/2N2＋3/2H2==NH3
ΔHӨ298=－46.22 kJ/mol
影响平衡氨含量的因素：温度、压力、氢氮比的影响、惰性气体含量的
影响，提高平衡氨含量方法：提高压力、降低温度和减少惰性气体含
量。
氨合成反应必须有适当的催化剂才有可观的反应速度，没有催化剂，即
使在很高压力下反应速度也很小，生成的氨浓度很低。常用的催化剂主
9、氨合成时，采用（ ）方法可提高平衡氨含量
A、高温高压
B、高温低压
C、低温低压
D、低
温高压
10、氨合成时，为了降低系统中（ ）含量，在氨分离之后设有气体放
空管，可以定期排放一部分气体。
A、NH3
B、H2和N2
C、惰性气体
D、O2
11、氨合成时使用铁催化剂，必须将其还原成（ ）后，才能有催化活
性。
A、α-Fe
要是铁催化剂。催化剂组成Fe3O4,活性组分是金属铁。 2、影响因素：压力、氢氮比、惰性气体、温度、内扩散。
3、温度：氨合成反应时可逆放热反应，存在最佳温度，其值由组成、
压力和催化剂的性质决定。在影响反应定压力下，氨含量提高，相应的
平衡温度和最佳温度下降；压力提高平衡温度与最佳温度也相应提高。
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
B、Fe3O4
C、Fe2O3
D、FeO
12、能使氨合成催化剂形成永久中毒的物质是（ ）。
A、水蒸气 B、CO
C、硫化物
D、O2
13、合成塔中既受高温又受高压的管线是（ ）。
A、合成塔出口管
B、热电偶中层保护管
C、热电偶内层保护管
D、合成塔进口管
14、能使氨合成催化剂形成永久中毒的物质是（ ）。
A、水蒸气 B、CO
4、传统磁铁催化剂中，当Fe2＋/Fe3＋等于或接近0.5时，催化剂还原后
的活性最好。（ ）
5、原料气中CO2可使氨合成催化剂永久中毒。（ ） 6、氨合成时，提高压力，可提高氨净值。（ ）
7、在一定的空速下，合成压力越高，出口氨含量越高。（ ）
8、由于惰性气体既不参与反应，也不毒害催化剂，所以对氨合成无影
响。（ ）
9、氨合成时，惰性气体的放空位置应选择在惰性气体含量高而氨含量
最小的地方。（ ）
10、氨合成反应过程属于气—固相非催化反应过程。（ ）
11、在其他条件一定时，增加空间速度能提高催化剂生产强度。（ ） 四、简答 1、写出氨合成反应的化学平衡方程式，并说明从化学平衡的角度看如 何提高平衡氨的含量？ 2、合成氨为什么需要催化剂？催化剂的主要组成及活性组份是什么？ 3、氨合成的反应速度受哪些因素的影响？是如何影响的？ 4、连续换热合成塔特点？ 5、简述传统中压氨合成流程，并说明此流程优缺点。
C、硫化物
D、O2
15、氨合成时，增加空速可使气体与催化剂的（
）。
A、接触时间增强，出塔气中氨含量增大
B、接触时间缩短，出塔气中氨含量降低
C、接触时间增强，出塔气中氨含量下降
D、接触时间缩短，出塔气中氨含量增大
16、氨合成时，放空位置应选在（ ）地方。
A、惰性气体含量最大，氨含量最大 B、惰性气体含量最小，氨
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。氢氮比：如前所述反应达到平衡时，氨浓度在氢氮比为3事有最大
值。然而比值为3时反应速率并不是最快的。惰性气体：对惰性气体含
量的增加，反应速率下降因此降低惰性气体含量反应速率加快，平衡氨
含量提高。内扩散：本征反应动力学方程式末考虑外扩散、内扩散的影
式合成塔。并流三套管式优点：床层温度分布合理，催化剂生产强度
高，操作稳定、可靠。缺点：结构复杂，冷管分气盒占空间大。还原时
升温困难。单管并流式优点：塔内部件紧凑，催化剂筐与换热器间距
小，塔有效利用率高。缺点：结构不够牢固，升气管、冷管焊缝易裂
开。
5、合成塔1出口气体经水冷器2冷却至常温。其中部分气氨被冷凝，液 氨在氨分离器3中分出。为降低惰性气体含量，循环气在氨分离器后部 分放空，大部分循环气经循环压缩机4压缩后进入油分离器5，新鲜气也 在此补入。然后气体进入冷交换器6的上部换热器管内，回收氨冷器出 口循环气的冷量后，再经氨冷器7冷却到-l0℃左右，使气体中绝大部分 氨冷凝下来，在冷交换器下部氨分离器中将液氨分离。分离了液氨的低 温循环气经冷交换器上部换热器管间预冷进氨冷器的气体，自身被加热 到10-30℃进入氨合成塔，完成循环过程。 优点： ①流程简单，设备投资低。放空气位置安放合理，惰性气体含量高，氨 和氢氮含量相对低，减少氨和原料气的损失 ②循环压缩机位于一、二氨分离器之间，气体量少，温度低利于压缩 ③可以脱除新鲜气中微量CO2和H2O 缺点： ①新鲜原料气补充位置安放不合理 ②热量回收利用不充分
含量最小
C.惰性气体含量最大，氨含量最小 D、惰性气体含量最小，氨含
量最大
17、氨合成的惰性气体是指（ ）。
A、CH4和N2
B、CH4和Ar
C、CH4和O2
CH4
18、氨合成时，提高压力，对氨合成反应（ ）。
D、H2和
A、平衡和速度都有利
B、平衡有利，速度不利
C、平衡不利，速度有利 D、平衡和反应速度都不利
习题
一、填空
1、合成塔出口气体中氨的分离方法
和。
2、氨合成塔通常由
和
两部分组成。
3、目前常用合成塔塔形有
和
。
4、热能回收有两种方式，一种是
，一种是
。
5、
、
和，平衡氨含量随Fra bibliotek之提高。
6、合成氨温度控制的关键是
和
的控制。
二、选择
1、传统中压法氨合成工艺流程中，新鲜气在（ ）中加入。
A、合成塔 B、油分离器
19、氨合成时，为了降低系统中（ ）含量，在氨分离之后设有气体
放空管，可以定期排放一部分气体。
A、NH3 三、判断
B、H2和N2
C、惰性气体
D、O2
1、由氨合成反应特点可知，提高温度、降低压力有利于氨的生成。（
）
2、铁催化剂在还原前的主要成份是Fe2O3和FeO。（ ） 3、要使平衡氨含量尽量增大，应增大混合气体中惰性气体含量。（ ）
A、高温高压
B、高温低压 C、低温低压
D、低
温高压
5、工业合成氨时，必须除去原料气中的杂质，其主要原因是（ ）。
A、减少副反应 C、防止催化剂中毒
B、提高N2、H2的浓度 D、有利于平衡移动
6、能够使合成氨反应进行的程度增大的措施是（ ）。
A、升高温度 B、降低压强 C、使用催化剂 D、不断移去NH3 7、在氨合成塔中安置热交换器的目的是（ ）。
C、氨分离器 D、水冷却器
2、氨合成压力提高，新鲜氢氮气压缩功耗（ ）。
A 、增大
B、减小
C、不变 D、无关
3、氨合成时，惰性气体的存在会降低H2、N2气的分压，对反应（ ）
A.平衡有利，速度不利
B、平衡不利，速度有利
C.平衡和速度都不利
D、平衡和速度都有利
4、氨合成时，采用（ ）方法可提高平衡氨含量
响。实际生产中，由于气体流量大，气流与催化剂颗粒外表面传递速率
足够快，外扩散的影响可以忽略，但内扩散阻力却不能忽略，内扩散速
率影响氨合成翻译的速率。
4、冷管设在催化剂床层中，用冷管中未反应气体带走反应热，使反应
在最佳温度附近进行，开始用的是双管并流式冷管氨合成塔1960年后开
始采用三套管并流冷管和单管并流冷管。目前我国最常用的是单管并流
A、预热原料气调节合成塔温度以利于NH3的合成
B、降低出塔气体的温度，以利于NH3的分离 C、终止合成氨的反应
D、降低出塔混合气的压强
8、氨合成时，惰性气体的存在会降低H2、N2气的分压，对反应（ ）
A、平衡有利，速度不利
B、平衡不利，速度有利
C、平衡和速度都不利
D、平衡和速度都有利
一、填空 1、冷凝分离法、溶剂吸收法 2、外筒、内件 3、冷管式、冷激式 4、余热副产蒸汽、加热锅炉给水 5、提高压力、降低温度、减少惰性气体 6、催化床层热点温度、入口温度 二、选择 1、B 2、A 3、C 4、D 5、C 6、D 7、A 8、C 9、D 10、C 11、A 12、C 13、A 14、C 15、B 16、C 17、B 18、A 19、C 三、判断 1、X 2、√ 3、X 4、√ 5、X 6、√ 7、√ 8、X 9、√ 10、X 11、√ 四、简答
1、1/2N2＋3/2H2==NH3
ΔHӨ298=－46.22 kJ/mol
影响平衡氨含量的因素：温度、压力、氢氮比的影响、惰性气体含量的
影响，提高平衡氨含量方法：提高压力、降低温度和减少惰性气体含
量。
氨合成反应必须有适当的催化剂才有可观的反应速度，没有催化剂，即
使在很高压力下反应速度也很小，生成的氨浓度很低。常用的催化剂主
9、氨合成时，采用（ ）方法可提高平衡氨含量
A、高温高压
B、高温低压
C、低温低压
D、低
温高压
10、氨合成时，为了降低系统中（ ）含量，在氨分离之后设有气体放
空管，可以定期排放一部分气体。
A、NH3
B、H2和N2
C、惰性气体
D、O2
11、氨合成时使用铁催化剂，必须将其还原成（ ）后，才能有催化活
性。
A、α-Fe
要是铁催化剂。催化剂组成Fe3O4,活性组分是金属铁。 2、影响因素：压力、氢氮比、惰性气体、温度、内扩散。
3、温度：氨合成反应时可逆放热反应，存在最佳温度，其值由组成、
压力和催化剂的性质决定。在影响反应定压力下，氨含量提高，相应的
平衡温度和最佳温度下降；压力提高平衡温度与最佳温度也相应提高。
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
B、Fe3O4
C、Fe2O3
D、FeO
12、能使氨合成催化剂形成永久中毒的物质是（ ）。
A、水蒸气 B、CO
C、硫化物
D、O2
13、合成塔中既受高温又受高压的管线是（ ）。
A、合成塔出口管
B、热电偶中层保护管
C、热电偶内层保护管
D、合成塔进口管
14、能使氨合成催化剂形成永久中毒的物质是（ ）。
A、水蒸气 B、CO
4、传统磁铁催化剂中，当Fe2＋/Fe3＋等于或接近0.5时，催化剂还原后
的活性最好。（ ）
5、原料气中CO2可使氨合成催化剂永久中毒。（ ） 6、氨合成时，提高压力，可提高氨净值。（ ）
7、在一定的空速下，合成压力越高，出口氨含量越高。（ ）
8、由于惰性气体既不参与反应，也不毒害催化剂，所以对氨合成无影
响。（ ）
9、氨合成时，惰性气体的放空位置应选择在惰性气体含量高而氨含量
最小的地方。（ ）
10、氨合成反应过程属于气—固相非催化反应过程。（ ）
11、在其他条件一定时，增加空间速度能提高催化剂生产强度。（ ） 四、简答 1、写出氨合成反应的化学平衡方程式，并说明从化学平衡的角度看如 何提高平衡氨的含量？ 2、合成氨为什么需要催化剂？催化剂的主要组成及活性组份是什么？ 3、氨合成的反应速度受哪些因素的影响？是如何影响的？ 4、连续换热合成塔特点？ 5、简述传统中压氨合成流程，并说明此流程优缺点。
C、硫化物
D、O2
15、氨合成时，增加空速可使气体与催化剂的（
）。
A、接触时间增强，出塔气中氨含量增大
B、接触时间缩短，出塔气中氨含量降低
C、接触时间增强，出塔气中氨含量下降
D、接触时间缩短，出塔气中氨含量增大
16、氨合成时，放空位置应选在（ ）地方。
A、惰性气体含量最大，氨含量最大 B、惰性气体含量最小，氨
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。氢氮比：如前所述反应达到平衡时，氨浓度在氢氮比为3事有最大
值。然而比值为3时反应速率并不是最快的。惰性气体：对惰性气体含
量的增加，反应速率下降因此降低惰性气体含量反应速率加快，平衡氨
含量提高。内扩散：本征反应动力学方程式末考虑外扩散、内扩散的影
式合成塔。并流三套管式优点：床层温度分布合理，催化剂生产强度
高，操作稳定、可靠。缺点：结构复杂，冷管分气盒占空间大。还原时
升温困难。单管并流式优点：塔内部件紧凑，催化剂筐与换热器间距
小，塔有效利用率高。缺点：结构不够牢固，升气管、冷管焊缝易裂
开。
5、合成塔1出口气体经水冷器2冷却至常温。其中部分气氨被冷凝，液 氨在氨分离器3中分出。为降低惰性气体含量，循环气在氨分离器后部 分放空，大部分循环气经循环压缩机4压缩后进入油分离器5，新鲜气也 在此补入。然后气体进入冷交换器6的上部换热器管内，回收氨冷器出 口循环气的冷量后，再经氨冷器7冷却到-l0℃左右，使气体中绝大部分 氨冷凝下来，在冷交换器下部氨分离器中将液氨分离。分离了液氨的低 温循环气经冷交换器上部换热器管间预冷进氨冷器的气体，自身被加热 到10-30℃进入氨合成塔，完成循环过程。 优点： ①流程简单，设备投资低。放空气位置安放合理，惰性气体含量高，氨 和氢氮含量相对低，减少氨和原料气的损失 ②循环压缩机位于一、二氨分离器之间，气体量少，温度低利于压缩 ③可以脱除新鲜气中微量CO2和H2O 缺点： ①新鲜原料气补充位置安放不合理 ②热量回收利用不充分
含量最小
C.惰性气体含量最大，氨含量最小 D、惰性气体含量最小，氨含
量最大
17、氨合成的惰性气体是指（ ）。
A、CH4和N2
B、CH4和Ar
C、CH4和O2
CH4
18、氨合成时，提高压力，对氨合成反应（ ）。
D、H2和
A、平衡和速度都有利
B、平衡有利，速度不利
C、平衡不利，速度有利 D、平衡和反应速度都不利
习题
一、填空
1、合成塔出口气体中氨的分离方法
和。
2、氨合成塔通常由
和
两部分组成。
3、目前常用合成塔塔形有
和
。
4、热能回收有两种方式，一种是
，一种是
。
5、
、
和，平衡氨含量随Fra bibliotek之提高。
6、合成氨温度控制的关键是
和
的控制。
二、选择
1、传统中压法氨合成工艺流程中，新鲜气在（ ）中加入。
A、合成塔 B、油分离器
19、氨合成时，为了降低系统中（ ）含量，在氨分离之后设有气体
放空管，可以定期排放一部分气体。
A、NH3 三、判断
B、H2和N2
C、惰性气体
D、O2
1、由氨合成反应特点可知，提高温度、降低压力有利于氨的生成。（
）
2、铁催化剂在还原前的主要成份是Fe2O3和FeO。（ ） 3、要使平衡氨含量尽量增大，应增大混合气体中惰性气体含量。（ ）
A、高温高压
B、高温低压 C、低温低压
D、低
温高压
5、工业合成氨时，必须除去原料气中的杂质，其主要原因是（ ）。
A、减少副反应 C、防止催化剂中毒
B、提高N2、H2的浓度 D、有利于平衡移动
6、能够使合成氨反应进行的程度增大的措施是（ ）。
A、升高温度 B、降低压强 C、使用催化剂 D、不断移去NH3 7、在氨合成塔中安置热交换器的目的是（ ）。
C、氨分离器 D、水冷却器
2、氨合成压力提高，新鲜氢氮气压缩功耗（ ）。
A 、增大
B、减小
C、不变 D、无关
3、氨合成时，惰性气体的存在会降低H2、N2气的分压，对反应（ ）
A.平衡有利，速度不利
B、平衡不利，速度有利
C.平衡和速度都不利
D、平衡和速度都有利
4、氨合成时，采用（ ）方法可提高平衡氨含量
响。实际生产中，由于气体流量大，气流与催化剂颗粒外表面传递速率
足够快，外扩散的影响可以忽略，但内扩散阻力却不能忽略，内扩散速
率影响氨合成翻译的速率。
4、冷管设在催化剂床层中，用冷管中未反应气体带走反应热，使反应
在最佳温度附近进行，开始用的是双管并流式冷管氨合成塔1960年后开
始采用三套管并流冷管和单管并流冷管。目前我国最常用的是单管并流
A、预热原料气调节合成塔温度以利于NH3的合成
B、降低出塔气体的温度，以利于NH3的分离 C、终止合成氨的反应
D、降低出塔混合气的压强
8、氨合成时，惰性气体的存在会降低H2、N2气的分压，对反应（ ）
A、平衡有利，速度不利
B、平衡不利，速度有利
C、平衡和速度都不利
D、平衡和速度都有利