合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破．合成氨反应的化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．一

一、合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破．合成氨反应的化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．一

（1）增加反应物氮气的浓度，化学反应速率加快，化学平衡正向移动，故答案为：增大；向正反应方向；

（2）加入催化剂，可以加快化学反应速率，但是不会引起化学反应速率的变化，故答案为：增大；不；

（3）增加生成物氨气的浓度，化学反应速率加快，化学平衡逆向移动，故答案为：增大；向逆反应方向．

二、合成氨的发展前景

为了使农业增产 解决粮食问题

三、合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，下图是工业合成氨的简要流程示意图．（1）合成氨的原料

（1）原料气往往混有CO、NH3等杂质，在进入合成塔之前为防止催化剂中毒，需进行净化，故答案为：防止催化剂中毒；

（2）选择400℃～500℃，反应速率和平衡转化率都较高，如温度过高，转化率反而降低，常压下，平衡转化率较高，如增大压强，会造成设备造价和耗能增加，故答案为：400～500℃；10～30Mpa；

（3）合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可使平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大，故答案为：N2和H2；未反应的氮气和氢气循环进入合成塔，使氮气和氢气得到充分利用；

（4）工业制硝酸所采用的主要方法是氨催化氧化法，故答案为：氨催化氧化法．

四、有关“合成氨塔内温度检测技术的发展”

1．氨合成塔内件加热器的作用是什么？答：主要作用为催化剂的升温还原，生产不正常时调节炉温。合成塔检修时，保持一定的降温速率或塔负荷太轻时，催化剂的活性差，换热器回收的反应热不足以维持自热平衡时开电炉维持操作。 2．氨合成触媒还原反应有何特点？答：1.由于助催化剂的加入使其还原比纯粹的四氧化三铁困难多。 2 触媒的还原是吸热反应，还原温度的选择对催化剂的活性影响较大 3 该反应是吸热反应，还原温度的选择对催化剂的活性影响较大 4 提高氢分压，降低气体中水的分压能提高还原后催化剂的活性 5提高电炉的容量加大空速，降低气体中水汽浓度创造条件，即缩短还原时间又提高触媒活性。 3．压力对还原反应有何影响？答：压力提高会使氢的分压提高，能加快反应速率 ，能提高氨的合成。 4．温度对还原反应有何影响？答：提高温度有利于提高触媒的还原度和还原速度，缩短反应时间。但温度过高容易引起催化剂铁微晶体烧结，构成孔容积增大，内表面积减少。 5．空速对还原反应有何影响？答：提高空速可降低催化剂表面的水汽浓度，有利于反应，可提高触媒活性，但在工业上受电炉容量的限制，空速不宜过高，一般要求还原主期空速10000~15000h-1 6.水汽浓度对还原反应有何影响？答：触媒的还原是从颗粒的外表面开始逐渐向内深入的，水汽浓度低，孔内的水分易逸出，水汽浓度高，则一方面使上层还原生成的水带至中层，使中下部已还原的催化剂氧化，这样还原反复进行会使铁微晶长大，另一方面抑制了反应，使还原速度减慢还原进行不彻底，但水汽浓度过低，会不必要拖延时间。 7．还原时气流分布不均匀，引起平面温差扩大如何处理？答：1 降低升温速率或恒温，放慢还原速度.利用触媒自身的热传导，使温差缩小。 2．适当提高进塔气体惰性气体含量，抑制温度较高部分合成氨反应 3．必要时候降低压力使温度使温度高的部分减小。 4．尽量避免用提高进塔氨含量的来抑制高温部分的氨反应。 8．为什么升温前要向系统充氨？答：催化剂升温阶段及刚开始还原时候没有氨的生成，而整个系统可能有未吹除干净的水分存在，催化剂内的吸附水也要逐步逃逸出，当含水的气体经过氨冷器后，温度降至-5~-150C，气体中的水分就会冻结而堵塞设备管道若系统中有氨存在，则氨易溶与水，氨水的冰点比较低，在低温下亦不会冻结，此外氨水的水汽分压要比纯水的水汽分压低，可以降低循环气中的水汽含量，对触媒的还原有利。 9．试述合成塔压力调节的原理和方面？答：根据物料平衡原理，压力的高低取决于进系统的补充气，出系统的产品氨和吹除气之间的平衡状态。 1． 为了防止甲烷氩气惰性气体在系统中的积累要排放一定的量的吹出气以保持系统压力稳定 2． 氨合成反应严重恶化生成的氨大为减少，系统压力就急剧上升，增大放空量 3． 塔压上升时要检查工艺条件变化情况，如氨冷温度是否升高，循环量是否减小，或氨分液位太高，分离效果不好，要根据情况进行处理。 10．实述合成塔温度调节的原理？答：根据热平衡原理。合成塔催化床层温度取决于进出催化床层的热量平衡状态，进塔气体和反应带入热量，出塔气体和环间隙带出热量以及热损失，前者是温度变化的因素，后者通常是调节因素，但是在必要情况下还可开电炉从外加入热量以维持催化床层的温度。 11．试述调节合成塔温度的方法？答：正常情况下，用以下方法调节： 1． 温度变化不大的情况下，用副线减少热量回收以增加出塔带出的热量。 2． 温度变化较大时，用循环气调节，增加气体带走的热量。催化剂使用后期活性差，系统负荷过高或过低，以及其他必要情况下单纯用以上方法调节困难时，可用以下方法改变反应程度来调节。 1) 改变进塔气氨含量 2) 改变惰性气体含量若发生触媒中毒时，反应热不足以维持塔自热平衡时候，可开用电炉。 12．如何提高氨冷却器的冷却效率？答：1经常排放油水，保持较高的液氨纯度，降低其蒸发温度。 2保持一定液位加氨稳定，切忌忽大忽小 3．蒸发压力不必过高。 4大修时氨冷器要进行蒸油，保持换热器管子表面清洁。 5 尽量做到各氨冷器走气量相等，以充分发挥各氨冷作用。 13．影响氨冷器的出口气体温度的因素有哪些？答：液氨蒸发压力，液氨量，氨纯度，循环量大小，冷负荷大小，氨冷器温度升高，油污过多，穿热效果差，温度升高，管子传热效果不好，加重氨冷器负荷，使出口温度升高。 14．输出氨压力猛涨是何原因？答： 1 作不当，放氨阀门开的过大，液位太低，使大量高压气体窜入低压系统 2 开车时候，氨出口阀或根部阀门未打开，液氨无法进入罐内 3 放氨控制阀泄露大量跑气 4 输出管线或罐进口被异物堵塞。 15．H2 液位突然上涨是何原因？答：1.根部阀阀头堵塞，液氨排不出来。 2统负荷加重，而阀位未相应开大，使液位上涨。 3． 净化工序操作不当，造成带液事故。 4． 指示仪表发生故障。

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