研究工业合成氨催化剂气反应催化剂的目的是提高工业合成氨催化剂的?

要:近年来在我国社会多领域快速发展背景下,我国多项科学技术快速发展,在人们日常生产生活中各类化工制品应用范围逐步扩大。在化工制品生产制作中,氨工艺应用范围较广,合成氨主要是以石油、煤、炼油气等为主要原材料,之后进行氮、氨合成,能制成农业生产中的氨元素,其作为重要肥料资源,对具有重要推动作用。但是合成氨工艺实施中要消耗较多能源与材料成本,生产效率较低,所以当前要注重做好氨工艺节能改造。

关键词:合成氨工艺;作用;节能改造;措施

在社会发展新时期更注重建立节能环保型社会,在氨工业技术创新发展中也要注重实现节能改造。近年来多方面生产发展中对合成氨应用提出了更多更高的应用需求。氨属于化学工艺技术领域中重要的应用原材料,当前我国合成氨技术工艺全面发展,对推动社会发展具有重要作用,为了适应节能减排发展要求要注重做好氨工艺节能改造。

1 合成氨工艺相关分析

1.1 制造生产工艺中要应用的原料

在合成氨工艺操作中,要注重做好氨气、氮气制备控制,将此类气体补充到原料气体中。在氨气制备过程中要应用石油、天然气等原料,将各类原料补充到高温环境中,与水蒸气能产生化学反应,制备成合成气体。其中在合成气体中要含有一氧化氮以及氢元素,基于原料煤以及各类固体材料结合能制备更多合成气体。各类合成气也要通过渣油进行制作,通过有效催化之后能制成氢气。在氢气制作过程中将空气物理液化,或是基于多种化学操作方式生产更多氢气。再通过物理方式对温度进行控制,促使空气有效液化,使得空气中温度能逐步增加。其中氮气沸点偏低,基于此类方式能获取更多纯度较高的氮气。或是基于其他方式获取氮气,基于此类化学方式应用,将空气燃烧过程中较多可燃碳物质中的二氧化碳有效排出,能获取较多纯度较高氮气。

1.2 原料氣体净化方法应用

合成氨制备工艺中,要注重对获取的原料气体实施净化,对氧化氮合理转化,将部分一氧化碳有效转为二氧化碳与氢气。这样能有效消除更多一氧化碳,促使氢气含量有效补充。在一氧化碳转化中,多数可利用能源较多,通过规范化措施能降低能源损失,对生产成本进行控制,优化能源资源浪费问题。在操作中要注重脱去原材料气体中含有的碳硫,基于物理方式合理吸收,排出原料气体中含有的较多碳物质与硫物质,对催化剂中毒现象集中控制。在脱碳脱硫操作中,要做好二氧化碳高效化利用。对能源资源浪费现象集中控制,实现节能环保发展目标。在脱碳脱硫中要合理选取科学化的脱硫方式,比如常用的干法脱硫、湿法脱硫等。

2 合成氨生产中存有的问题概述

在新时期化工产业发展中氨的应用范围较广,是各类化工产品主要应用原料,在现代化工业生产中占有重要作用。在合成氨工艺技术应用中存有较多问题,生产效率有待强化。为了对此类现状进行优化,有较多企业积极选取各项针对性应对措施,例如选取更多性能较好的催化剂材料,对工业设备合理优化。此类措施能有效降低能源、原料消耗,提高生产效益。在合成氨工艺中,主要是受到生产技术应用、能源不足、生产管理制度缺陷等要素影响,限制了合成氨工艺技术全面发展。

3 合成氨技术节能改造探析

3.1 优化合成氨流程造气加工技术改造

现阶段合成氨工艺流程操作中要注重做好原料气体提取操作,此环节对合成氨完整的制备工艺具有较大影响。对原料气体提取中各项资源浪费问题进行控制,要注重创新现有的工业机械以及工艺技术。比如选取自动加焦机,此类机器设备在原料气提取中能有效实现节能目标,加上自动加焦机应用安全性较高。在气体合成中要注重在高温高压环境中实施,合成完成之后,要注重对煤气预热集中利用,做好煤气余热回收与再利用,能实现节能减排发展要求。在合成氨中,要注重对检测技术以及油压微机控制技术合理应用,对具体合成时间进行控制,提高各项操作效率。技术人员还要注重运用入炉蒸汽品质对温度稳定性进行控制,在蒸汽有效分解中实现能源消耗控制,集中优化合成氨整体品质。

3.2 提高废水循环技术应用节能效果

在合成氨工艺操作中,为了对合成氨消耗成本进行控制,可以选取碎煤作为基本材料,有助于降低生产消耗成本。但是合成氨中会产生粉尘以及焦油类物质,此类物质较多将会导致合成氨较多管道产生堵塞情况,诱发较为严重的能源浪费问题。在合成氨中要注重对水资源循环利用,提高合成氨整体产能。选取碎煤进行合成氨操作能实现废水资源循环利用,促使碎煤中各类悬浮废物与油有效融合,加速合成氨装置生产速度。

3.3 提高合成氨流程中氨气分离技术节能效果

在合成氨工艺操作中,做好氨气有效分离至关重要。在操作中要注重对此环节实施高效化的技术改造,能有效优化资源浪费现象。比如在操作过程中选取冷凝分离方式促使案例可以有效分离,应用水吸收方式对氨气进行分离。不同分离方式操作中要注重发挥分离器应用作用,通过分离器应用能对分离中的资源浪费现象集中控制。在分离中优化气体流转方向,提高分离成效的同时提升氨气基本纯度。

目前在合成氨工艺生产阶段,为了能对能源资源以及工艺生产成本集中优化。要注重做好合成氨工艺流程改进,选取各项新型应用技术,对工艺加工流程进行控制。依照生产优点做好造气工段技术、氨分离技术、废水循环应用技术创新,实现高效化的节能改造目标。

[1]王悠悠.合成氨工艺及节能改造措施的分析[J].化工管理,2019,(22):208-209.

[2]裴宇.合成氨工艺分析及节能改造措施[J].建筑工程技术与设计,2018,(31):3339.

[3]马利军.合成氨工艺及节能改造分析[J].化学工程与装备,2017,(10):34-35.

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1、专题2第一单元 氨的合成班级 姓名 1能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不断分离NH32氨的合成反应为N2+3H22NH3 H0。在合成氨工业生产中应采用的适宜条件是 ( ) A低温、高压、催化剂 B高温、高压 C尽可能高的温度、高压 D适当的温度、适当的高压、催化剂3下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是 ( )A由H2和N2合成氨时,在高压条件下进行是有利的B升高盛放水的密闭容器中的温度,水的蒸气压就增大C合成氨在高温条件下进行,加入催化剂使反应速率增加,这对氨的合成有利D降低压强,使N2O4的分解率提高4合成氨

2、时采用500左右的温度,主要是因为在该温度时 ( ) A合成氨的反应速率最大 BN2的转化率最大 C催化剂的活性最大 DNH3在平衡混合气体中的体积分数最大5为进一步提高合成氨的生产效率,科研中最有开发价值的是 ( ) A研制低温下活性较大的催化剂 B研制高温下活性较大的催化剂 C寻求N2的新来源 D研制耐高温、高压的材料,用于建造合成氨塔6以焦炭为主要原料来合成氨,为了使通入合成塔的N.2和H2保持13的体积比,则焦炭(不计燃烧中的消耗)与空气的物质的量之比约为 ( )A13 B32 C65 D437合成氨时,必须除去原料中的杂质,其主要目的是 ( )A防止催化剂中毒  

3、 B减少副反应  C提高N2与H2的转化率   D有利于平衡的移动8合成氨工业有下列流程:原料气制备;氨的合成;原料气净化和压缩;氨的分离。其先后顺序为 ( )A B C D9NH3加热分解为N2和H2,在同温同压下,测得分解后气体的密度为分解前的2/3,则氨的分解率为 ( )A50 B60      C40 D8010在保持体积不变的密闭容器中,体积比为13的N2和H2,一定条件下使之反应并达到平衡同温下,测定反应前后的压强比为43,则H2的转化率为 ( )A25B45    

5、倍13在密闭容器中,将一定量的氨气加热到某温度时,反应2NH3 (g) 3H2 (g)N2 (g),达到平衡,测得有25的氨气分解,此时容器内的压强是原来的 ( )A1.5倍 B1.375倍    C1.25倍 D1.125倍14体积比为14的氮气、氢气混合气体100mL,通过催化剂层反应后,恢复到原来的状况,体积变为90mL则此时氮气的转化率为 ( )A30

6、更有利于合成氨的反应C500左右比室温更有利于合成氨的反应D合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率16利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下:依据上述流程,完成下列填空:(1)天然气脱硫时的化学方程式是 (2)n molCH4经一次转化后产生CO 0.9n mol,产生H2 mol(用含n的代数式表示)(3)K2CO3(aq)和CO2的反应在加压下进行,加压的理论依据是 ( ) 相似相溶原理 勒夏特列原理 酸碱中和原理 (4)由KHCO3分解得到CO2可用于 (写出CO2的一个重要用途) (5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环。请在上述流程图中标出第三处循

7、环并指出其循环方向和循环物质。17实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。(1)从右图中选择制取气体的合适装置:氮气 、氢气 (2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有 、 。(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨, (“会”或“不会”)发生倒吸,原因是: 。(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是: ,锥形瓶中还可观察到的现象是: 。(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式: (6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含

8、有H、OH、 、 离子。18合成氨工业中原料气(N2、H2及少量CO、NH3)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜()溶液来吸收原料气中的CO,其反应是Cu(NH3)2Ac+CO+NH3Cu(NH3)3Ac·CO H0。(1)必须除去原料气中的CO的原因是 ;(2)醋酸二氨合铜()吸收CO的适宜条件是 ;(3)吸收了CO的醋酸二氨合铜()经过适当处理又可恢复其吸收CO的能力以供循环使用,醋酸铜氨溶液再生的适宜条件是 。19.2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德·埃特尔,以表彰他在表面化学研究领域作出的开拓性贡献。表面化学领域的研究可以帮助我们了解众多纷杂的化学过程,如钢铁为

9、何会生锈,燃料电池如何作用以及某些反应的催化剂是如何发挥其功能的,甚至可以解释臭氧层的消耗现象等。某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下,按下列流程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能。若控制其他实验条件均相同,在催化反应器中装载不同的催化剂,将经催化反应后的混合气体通过滴有酚酞的稀硫酸溶液(溶液的体积、浓度均相同)。为比较不同催化剂的催化性能,需要测量并记录的数据是 。在汽车的排气管上安装“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂),它的作用是使CO、NO反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧。写出CO与NO反应的化学方程式: ,该反应作氧化剂的物质是_。有人

10、认为:该研究可以使氨的合成反应,在铁催化剂表面进行时的效率大大提高,从而使原料的转化率大大提高。请你应用化学基本理论对此观点进行评价: 。高温高压催化剂传统哈伯法合成氨工艺中,N2+3H2 2NH3 H<0该反应的平衡常数K的表达式为:K=_。升高温度,K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。合成氨工业生产中所用的Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3,当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2时,其催化活性最高,以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生如下反应:2 Fe2O3十C 4FeO十CO2。为制得这种活性最高的催化剂,应向480g Fe2O3粉末

11、中加入炭粉的质量为 g。20(1)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。X的化学式为 ;图中条件选定的主要原因是(选填字母序号) ;A温度、压强对化学平衡影响 B铁触媒在该温度时活性大C工业生产受动力、材料、设备等条件的限制改变反应条件,会使平衡发生移动。如图表示随条件改变,氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是(选填字母代号) ,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是(选填字母序号) 。(2)常温下氨气极易溶于水,其水溶液可以导电。用方程式表示氨气溶于水的过程中存在的可逆反应 。氨水中水电离出的c(OH)

12、或“”);将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后,溶液中离子浓度由大以小依次为 。(3)氨气具有还原性,在铜的催化作用下,氨气和氟气反应生成A和B两种物质。A为铵盐,B在标准状况下为气态。在此反应中,若每反应1体积氨气,同时反应0.375体积氟气;若每反应8.96L氨气(标准状况),同时生成0.3molA。写出氨气和氟气反应的化学方程式 ;在标准状况下,每生成1 mol B,转移电子的物质的量为 mol。21某校化学小组学生利用下图装置进行“氨的催化氧化及其产物验证”实验。(图中夹持装置已略去)(1)装置B中盛放的试剂是_(填名称),用来吸收混合气体中的水汽。(2)反应开始时,将装置C

13、中铂丝加热到红热,撤去酒精灯,铂丝变暗。此时鼓入空气,铂丝又变红热。这是因为氨的催化氧化是_反应。(3)实验中,装置D中的导管容易生成无色晶体而堵塞。为了解决该问题,可以在活塞a后增加_(填序号)。盛有蒸馏水的洗气瓶;盛有浓盐酸的洗气瓶;盛有碱石灰的U形管(4)反应一段时间后,装置E中的气体颜色应为_色。此时,装置E中的含氮化合物有NH3、NO、NO2、_(填化学式)。(5)反应一段时间后,装置F中的紫色石蕊试液变红,其原因是(写出化学方程式)

(4)制纯碱,制化肥等17(1)a、b(2)干燥气体 控制氢气和氮气的流速(3)不会 因为混合气体中含有大量难溶于水的氮、氢两种气体(4)氨的氧化反应是一个放热反应 有红棕色气体产生(5)4NH3十5O2 4NO6H2O(6)NH4

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