另外,空速的不同对于最适宜温度也会产生影响。速度一定环境下,温度变大产量提高;温度最大后再提高温度,产量将会减少,在空速不同的各个环境下,都与一个极值点,各自的最适宜温度。因此,合成氨会受空速的影响,氨产量在最适宜温度以外怎么改变反应温度都不行。
要氨产量能最大。在催化剂内层要冷却降温状,即使在高温的催化剂,内层温度相对也要低。
1。4。3 空间速度
空速时气体催化剂接触长度。它的物理含义为:标况,1h中在1m3上通过Catalysts的气体量m3。单位h-1。
空速会影响合成氨反应。当操作条件一定,考虑结构一样合成塔此时如果增加空速改变通过催化层催化剂气体流通速度,一定条件下对于气体反应物和Catalysts,碰到时间变少,反应后出塔的氨气中降低,这种情况下净值的氨会因此降低。如果这时改变空速(变大),同样时间下。催化剂合成与碰到气体时间变化,会影响合成后出塔气体中氨气的量。因此,增加空速也会同时影响到氨在合成塔出口气体中产量的多少。但增加空速每小时每吨合成氨生产要求用到的循环气和在输送气体时所要考虑的阻力的大小也会增加,能量需求也会变大。而且空速太高合成塔合成后出塔气体温高所导致的出塔气体热量太大,催化剂温度无法控制。
然而,随着氨的净价比空间速度的增加,氨合成的效率增加,氨气的生产变的客观,当空间速度增加时。除去其他的合成氨反应时条件,改变空速(如变大)可用来改变(如增大)合成氨催化剂的活性。但是空速的增加也导致整个合成氨系统阻力增加,之后的液氨冷凝会变得困难重重,空速适当为宜。压缩循环气功增加,制冷工作也会增加。这样,每单位循环气造氨气量下降,与之相对应的反应热减少。当合成氨反应单位循环气体此时的化学反应热减少时,合成塔将不能或是很难再保持自己供热。一般介质压力合成氨,空速在2×104~4×104h-1之间。平均逗留时间在空速9999为3601/9999=0。361s,空间速度的倒数。
1。4。4 合成塔进塔气体组成
合成塔气体比:氢:氮比H:N。氢氮比为3时, 理论上,原料气的H2与N2的mol比3:1时[7],产物氨的含量最高。这能提高氮气浓度, 增加氢、氮气分压,有利于氨合成的反应速率,增加平衡状态氨气含量。而在化工热力学方面看,最好的氢:氮比会变化,并没有固定值(与氨所占比例有关)。由于氢:氮比是3:1时,使用的氨而后合成氢:氮比的后续反应新鲜气要达到三,不然没有反应的多余的氢和氮会在循环系统中堆积,导致循环气体不平衡的氢:氮比。从氨的合成的热力学动力中看到,氮吸附的活性来操纵合成氨的反应进行速率,故一点点提高氮气量,能让反应速率更好。现实生活工作中,进塔气氢:氮比例2。78~2。899可以接受。当然,催化剂吸收氮速率可以靠适量增加氮气的分压力。
惰性气体(CH4,Ar)来源自大气而它们并不不参与合成氨反应,待在在合成塔中,则氢气、氮气的分压力因此而降低,使得产氨能力速率减少。而且由于惰性气体会进行反应还带走合成塔热量,反应持续下去后,催化剂温度降低到不适宜温度,压缩机也不有效工作。惰性气体到了循环气中,新鲜气体再加入其中,如此一来就惰性气体越来越多的地释放出来。少量循环气体的产生也能减少系统惰性气比例。通气孔的增加可以减少循环气体中惰性气体的含量,增强合成能力,但氢气和氮气也会因此排放走,原材料气的损耗增大。因此,控制惰性气体不能过分,适合工艺即可。