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合成反应_
来源:kok平台 | 作者:kok平台买球赛hiveyan | 发布时间: 2021-07-15 17:49:07 | 10 次浏览 | 分享到:

  合成反应 合成反应是指多种物质通过化学反应,只产生一种化学产物的反应过程和反应方式。 药物合成反应指的是药物合成中常用的有机合成反应。如:卤化、硝化、磺化、重氮化、氧 化、还原、消除、烃化、酰化、缩合、环合和重排反应等。 1 基本信息: 合成一定需要能量,比如氨基酸合成肽链;而分解未必放出能量,比如蛋白质分解(水 解)也需要能量,只不过需要很少罢了。 2 实例 影响氨合成反应的工艺因素及工艺条件的选择: 氨合成反应为放热,体积缩小的可逆反应,温度压力及气体组成对反应进行的程度及 过程进行的速度有一定的影响。 3 详细介绍: 在工业生产中,氨合成反应进行程度直接取决于各个工艺条件,而氨合成工艺参数的 选择要综合考虑到氨净值、 反应速度、 催化剂使用性能条件、 原料及能量消耗等因素, 为此, 工艺条件的选择具有很强的技术经济性。 1.压力:压力是决定合成回路构成的重要因素 从化学平衡角度考虑,提高压力有利于提高平衡氨含量,并能加快反应速度,增加装 置的生产能力;另外,提高压力有利于氨分离,并减少冷冻功耗。但压力的提高对设备的材 质,加工制造的要求提高,原料气压缩功耗也增加,所以工厂对压力的选择要综合考虑技术 经济效果。取决于动力消耗,基建投资喝工厂成本几个发面。目前,国内合成压力在 15.0—32.0MPaG 之间,本工段在 13.8MPaG 下操作。 2.温度: 氨合成反应是放热反应,所以降低反应温度有利于平衡向生成氨的方向进行。但反应 速度则随温度降低而减慢。 同时氨合成反应使用活性催化剂, 所以反应温度的选择要首先考 虑到适合催化剂的活性温度范围,一般在 380—525℃之间。另外,对于可逆反应,对于一 定的反应物系组成具有最大总反应速度的温度称之为对应于该组成的最适宜温度, 因此对应 整个合成塔的反应过程存在着一条最适温度, 因此对应整个合成塔的反应过程存在着一条最 适温度线。最适温度随着反应的进行而不断降低。为此,对氨合成这一放热反应,在反应同 事采取不同手段及时移走反应热,使反应温度尽可能接近最适温度线,以达到较好的技术、 经济效益。实际生产中,一般是控制出没床入口温度略高于触媒的活性其实温度,最高温度 不超过催化剂的耐热温度,触媒使用的前期略低一些,以防触媒过早老化,而在后期则依据 提温利用等高温活性。 3.入塔气体组成: 合成塔进口原料气组成包括氨含量,惰性气体含量及氢氮气含量等方面。入塔气组成 对合成反应有很大的影响。 (1)氢氮比的影响(H2/N2) 合成氨反应,氢氮比为 3 时,可得到最大氨平衡浓度。而且其它条件一定时,氢氮比 为 3,可使氨合成反应的瞬间速度最大。 新鲜气中的氢和氮除了部分合称为氨外,有少量溶解于液氨中,还有一些因泄漏和放 空而损失,其余则在系统内循环使用。但这几项损失的氢和氮,其比例不一定为 3:1;另 外,在实际生产中,原料气及配氮压力也有波动而影响 H2/N2,因此,为了保持金塔原料 气氢氮比为 3:1,就要根据回路中气体成分的变化来调节新鲜气中氢和氮的比例,以使其 保持最适比例。实践证明, H2/N2 为 3 时,反应速度最快,产量亦最高。 (2)氨含量的影响: 根据化学平衡理论,合成塔进口循环气中氨含量低,则催化反应速度高,生成的氨量 大,与此同时,分离氨所需冷量大。不同操作压力的合成塔,选用的进口氨含量不同。对于 操作压力较高的合成塔, 其平衡氨含量喝催化反应速度均较高, 可以控制较高的进口氨含量, 这样对氨冷温度也就可以控制得高一些; 对于操作压力较低的塔, 为了保证一定的生产能力 和氨净值,进口氨含量控制较低,分离氨所需冷量也较大。 当循环量一定情况下,如果进口气体氨含量越高,合成塔内反应速度就越慢,而且气 体每循环一次所分离出来的氨就越小,生产能力小。 每生产一吨氨所需通过合成塔的循环气量可用下式计算: V1=1318×(1+Z2)/(Z2-Z1)(Nm3/TNH3) 式中,Z1,Z2 分别为合成塔进,出塔氨浓度(体积分数)。可见,进口氨浓度 Z1 越 高,循环气量 V1 就越大。但其影响大需爱还要看出塔气体的氨浓度 Z2。另外进塔氨浓度 的选择还要考虑到分离功耗等因素。本厂入塔氨含量控制在 3—5%。 (3)惰性气体的影响: 合成系统中惰性气体含量的高低,影响到合成有效气体成分的高低,惰性气体含量降 低,可以相对提高氢、氮气体的分压,有利于氨合成反应的平衡及氨合成反应的速度,即有 利于提高合成塔的氨净值及产量。 但排放过多会增加新鲜气的消耗量, 损失原料气有效成分。 合成系统中惰性气体含量,取决于知趣合成气工艺过程所需入工艺新鲜气中惰性气体 的多少和从合成系统的气量。 惰性气体存在时,可用下式计算平衡氨浓度: Z=Z0×(1-i0)/(1+i0) 式中 Z0 为无惰性气存在时平衡氨浓度,i0 为无氨基惰性气体浓度。 另外,调节惰性气体含量可以改变触媒床的温度分布和系统总压力,当转化率过高而 使合成塔出口温度过高时,提高惰气含量可以解决温度过高的问题。此外,在系统给定压力 操作下,为了维持一定的产量,必须确定合适的惰气含量,从而选择合适的排放量。 本装置合成气知趣是煤气化,合成回路基本上为无惰性气体合成回路所含的惰气主要 还是 He,其它惰气积累很小。 4.空间速度 空间速度又简称空速,是指单位时间通过单位体积催化剂的流体体积。空速的大小意 味着气体与催化剂接触时间的长短,在数值上,空速与接触时间互为倒数。一般来说,催化 剂活性愈高,对同样的生产负荷所需的接触时间就愈短、空速愈大。 合成所选用的空速的大小,既涉及合成反应的氨净值、合成塔的生产强度、循环气量 的大小和系统压力降的大小,又涉及到反应热的合理利用。 当进塔气体压力、组成一定时对于既定结构的合成塔,增大空速将使出口气体中氨含 量降低,即氨净值降低,催化剂床层中既定部位的氨含量与平衡氨浓度之差增大,反应速度 也相应增大。 由于氨净值降低的程度比空速增大的倍数要小从而合成塔的生产强度在增大空 速的情况下有所提高,因此可以增大空速以增加氨产量。但实际生产中空速也不能太大,否 则会带来一下一系列问题: 第一:提高空速,意味着循环气量的增加,整个系统阻力增大,使得压缩机循环段功 耗增加。 第二:出口氨含量降低,分离液氨对温度的要求就高,亦即需要降低分离冷冻温度, 而且由于循环气量的增加,冰机的负荷也要加大。 第三:合成氨反应是放热反应,依靠反应热来维持床层温度。那么若空速增大,单位 体积气体产生的反应热随着氨净值的下降而减少。空速过大,催化剂温度就难以维持,合成 塔不能维持自热则可能在不启用加热炉的情况下使温度垮掉。 另外,从热回收角度讲,热利用价值也减少,以至影响整个热平衡。