合成氨问答题

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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。 16．液体指示仪表失灵时如何操作？答：可依据以下经验操作 1． 根据去氨罐的压力来判断若输氨管线上压力升高且指针摆动，说明液位低有跑气现象 2． 根据塔入口压力来判断冷交换器液位高低，当负荷不变时，进塔压力高说明液位高，有少量氨带入塔内，使合成反应受影响。 3． 检查循环机循环机填料函漏气，回收管线和放空管线是否发凉，凝气或结冰，如有上述现象说明一级氨分液位较高，有氨雾带入循环机气缸需排液。 17．为什么循环机跳闸时不能先开近路阀后关进口阀？答：循环机跳闸时不能先开近路阀，否则回使其它循环机的出口气体借此到回进口，使循环量更加减小，在只开一台循环机的情况下甚至造成合成塔气体倒流。正确的处理办法是：立即关死合成塔副线和循环机出口阀，然后打开近路，如有备车应迅速开用，可适当减少压缩机送气量，减轻系统负荷，以控制床层温度。 18．正常生产时为什么氢含量降低循环机电消耗升高？答：正常生产时候，当系统的负荷不变化时，会发现循环机的电耗随循环气中H2 含量的降低而升高，这是因为气体通过设备和管道时，要产生阻力，而阻力的大小与气体的重度成正比，有于H2 的重度N2 小，所以氢气含量降低时循环机电耗升高，当系统处在满负荷生产时，要注意系统压差的变化，防止因为氢气含量的降低而使系统的压差和循环机功耗升高。 19．什么情况下合成系统当紧急停车？答：1） .造气，净化及压缩工序出故障，供气中断 2）全部或部分断电 3）只开一台循环机，而循环机发生跳闸事故 4）合成水冷器用冷却水中断，一时无法恢复 5）与本系统有关的设备及管道大漏气，漏氨 6）净化气CO CO2 超标，必须立即切断新鲜气源 7）合成系统视情况开用电炉保温或紧急停车 8）中间槽液氨放不出去 9）锅炉烧干锅时，

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20.为什么要控制触媒层的零米温度？答：维持适当的零米温度是影响合成塔稳定操作的关键，零米温度的高低，取决于对出塔气热量回收的情况，回收的热量太少，零米温度太低，则操作不稳定，甚至会使温度垮掉，零米温度过高热点温度就会超标，由于零米温度变化比较小，操作上总是经常注意零米温度的变化，以便及时做预见性处理使操作稳定，当空速增加，进口及时作预见性处理使操作稳定，当空速增加，进口氨含量及惰性气体含量提高，或触媒活性衰退时，就应提高零米温度。 21. 影响零米温度的因素有哪些？答：使零米温度下降的因素： 1． 循环量过大或副线开启过大 2． 内件顶盖泄露 3． 塔下部换热器设计不合理，换热面积小 4． H3带液或分离效果差使零米温度上升的因素： 1． 进塔气中H2含量高 2． 热点温度高 3． 启用电炉 4． 减小循环量或关小副线 5． 系统泄露，进塔气量小 22．为什么不能全开副线，关死二进操作？答：1.冷气全部由副线进入底部换热器的分气盒子，使换热器上部管板及分气盒产生较大的温差应力而破坏，而且使塔的出口温度和锅炉出入口管线温度超标。 2．内外筒之间的环隙或很小的气体流过，会使承受高压的外筒壁温度升高，甚至超温而酿成严重事故。 23． 什么情况下用合成塔主阀调节合成塔温度？答：一 塔副线全开时候，关小塔主阀控制温度上涨的方法： 1． 满负荷操作循环量加满，副线全开，触媒温度仍上涨，可逐渐关小塔主阀，但不能关死，同时密切注意压差的变化，将气体憋到副线去。 2． 主阀关小时，起控制作用，若床层温度小幅度波动，可采用开关主阀的方法来调节若温度下降较小，可采用加减循环量来配合。二．塔副线全关时控制床层温度下降 1．触媒层升温操作时候，系统循环量减至最小，副线全关温度仍提不起来，可关小塔主阀以减小进气量，保持升温速率。 24.哪些因素影响氨净值？答：1.主线开度过大，副线关的过小，甚至关死。 2．塔负荷太轻，塔压力太低。 3．冷凝塔出口气带液或催化剂中毒，使合成反应量减少。 4．氢氮比失调，惰性气体高使反应量减少 5．进塔氨含量高 6．塔内换热器漏气 7．触媒使用后期活性下降。 25．高压系统试压应开关哪些阀门？答：应开：入塔主阀，副线阀，锅炉旁路，系统近路阀（自调，切断，旁路），锅炉出口阀门，中间槽手动放空阀，液氨入口阀，蒸发器放空阀。应关：塔后放空阀，吹除气阀，H2 H3 根部阀（自调，切断，旁路），排液阀。 26．废热锅炉管线入口温度高的原因是什么？答：1.由于塔副线阀开启过大，进塔气直接进入分气盒，使得经下部换热器的冷气量减少塔一次出口温度升高（处理方法：在生产中设法加大循环量，关小塔副线阀） 2.塔负荷过重，即温度难以控制。 27.引起进塔氨含量高的因素有哪些？答：1.高位槽液面太低2.气氨主管压力高3.油污太多4 H3液位高5 水冷器来水压力低两级氨分分离效果差7三合一冷交换器泄露。 28．影响合成系统压力升高的因素有哪些？答：1.触媒层温度过低，反应不好2.152#加量，生产负荷加大3.性气体含量高4.氢氮比失调5操作中循环量过小，副线开启过大，比例失调6.H3带液7．CO CO2微量高触媒中毒8.氨冷温度高,水冷温度高。 29.塔壁温度高的原因？答：1.主线流量小，副线开启过大 2．筒保温层破裂，传热量大 3.内外筒间环隙小 4.内套漏气严重，气体走短路。 30．为什么合成塔内件要保温？答：1.削弱环隙之间的冷气与触媒层之间传热，使触媒层周边的温度不至于过低而影响反应 2．保护氨合成高压外筒免受高温作用，避免高温下氢氮腐蚀，保证高压外筒安全运行。 31 CO CO2 等微量触媒中毒应如何处理？答：当微量触媒中毒时，触媒上层温度下降，底部温度反而上升，塔压迅速上涨，反应急剧恶化，这时候应迅速断开新鲜气补入，关副线，冷气，开系统近路阀，循环气近路阀。 32．氢氮比失调有什么特征？怎样判断处理？答：H2、 N2 比例失调时，塔内反应减弱，炉温迅速下降，而系统压力升高，H2高时候，循环机电流较低，塔内及系统压差较小，中上层温度比正常时低，循环量下滑。H2低时，循环机电流增大，压差较高，主线流量上滑，在操作中若遇出现此问题，应认真分析，迅速调整氢氮比，因反应不好，系统压力高时，可适当用塔后放空排放部分循环气，一面维持压力，一面置换，阻止气体继续恶化，调整氢氮比，应注意温度的变化，以防止氢氮比不合适，反应突然加快，炉温度爆涨。 33.触媒温度在生产中急剧下降时，应如何处理？答：首先减少循环量，视温度情况关死或减少副线，努力维持生产达到新的平衡，同时细心观察各工艺情况，正确判断引起炉温下降的原因，主要是观察循环量的大小，氢氮比，新鲜气量，及微量变化，两级分离器液面指示及实际液面情况，塔内件是否内漏等，做到准确无误的处理。 34.H3带液的特征及处理？答：特征：塔入口温度下降，塔温度下降，塔壁温度陡降，氨含量升高，首先上层触媒温度距降，稍后整个床层温度剧降 处理方法：迅速打开切断，自调，必要时候打开旁路，将液面降至正常指标内，同时迅速用减少循环量，关副线，使炉温尽快恢复正常生产操作温度，如系统压力高，可适当开塔前放空或减量手段来调节，排放液面时，注意中间槽压力的变化，以防超压。 35．H2带液的特征及如何处理？答：循环机入口温度下降，严重时候入口管线挂霜，塔入口氨含量升高，触媒层温度下降，反应恶化这时候一面应迅速打开塔后放空，以减少液氨带入量，同时打开排液阀，必要时打开旁路将液面降至正常指标内，同时用减循环量，关冷气副线等操作等手段调节，炉温必要时可启用电炉，排放液面时，注意中间槽压力的变化，以防止超压。 36.H2 H3 串气时的特征及处理？答：开始有少量气体窜入中间槽时，储罐压力调节阀位逐渐开大，继而大量窜气时，中间槽压力猛涨并超压 处理：若发现储槽压力调节阀位逐渐开大时，也有可能因中间槽液位过高，182吸收塔压力高等因素引起，应综合判断，并在液氨排出管线上听是否有窜气声音，正确判断出窜气的液位，视情况关小或关死排放阀，重新将液面调至指标内，必要时通过组长联系仪表配合处理。 37.循环机自动停车时的特征及处理？答：特征：循环量大减，炉温急剧上升 处理：生产中若使用两台，其中一台停车时，应立即关死近路阀，并开冷气副线，视情况开塔前塔后放空，联系170#开P3放空，迅速用减量等方法来控制炉温的急剧上涨，同时注意H2 H3液位的变化，联系组长和调度查明停车原因。尽快恢复生产。若只开一台和两台全停，应立即打开塔后放空，停止新鲜气供给，同时注意H2 H3 液位的变化，，尽快开启备用车，恢复生产，无备用车时，按紧急停车处理，使用电炉应立即切断电源。 38.触媒的正常操作与维护？答：1.严格控制床层温度，保持各点温度平稳，热点温度小于±50C ,防止触媒烧毁与温度陡降事故。 2.保证原料气净化质量，新鲜气中CO CO2 微量一定要控制在指标内，以稳定生产。 3.控制空速，压力，及出塔气体温度，氢氮比，氨含量及惰性气体含量以及氨冷温度和液位等指标，以稳定生产。 4．避免温度，压力大幅度波动，升降压速率不超过O.4MPa ,升降温度速度控制在30~500C 5．合成塔停车检修时而塔内不检修时，必须通氮气保护触媒，维持塔内正压，防止空气进塔烧坏触媒。 39．为什么要控制触媒层入口的温度？答：入口温度直接影响着整个床层的反应情况，入口温度越高，则上层触媒利用率越高，但受塔内结构的限制，热点以及整个触媒层温度直接取决于入口温度，所以操作中总是注意入口温度的变化，以便作预见性调节。 40.触媒活性的好坏在操作中有哪些表现？答：温度分布比较合理，热点在触媒层上部，空速较大，氨净值高。同平面温差和轴向温差较小，系统压力低，氨产量高，触媒反应灵敏。 41.开启合成塔时候，为什么塔前压力高于塔后压力时，才能开进口阀门？答：当塔内压力高于高于塔前压力时，开合成塔进口主阀，会造成气体倒流，会把触媒粉带到电炉上而使电炉丝短路以至烧坏，故必须在塔前压力高于塔后压力时才能开进口阀，但只要0.5MPa 就可以了，若进口阀开的大时，大量气体冲入塔内，易将内件破坏。 42．如何正确调节炉温？答：1.塔生产紧张时候，往往采用加大空速减少循环机近路走气量的方法，提高合成生产能力，除注意保持热点温度，避免系统压差超指标外应保持一定走气量。 2.循环量不足时，可采用关主阀的办法来调节，但必须防止合成塔避温和出口温度超标。 3.出现同平面温差时，可适当提高系统的惰性气体含量来控制温度，最主要是恒温，防止扩大。 4.发生中毒或气体带液，催化剂温度下降，可采用减少循环量关副线，不足以调节时，可适当关主阀减小进气量，使气体带出热量减少维持热平衡。 5.发生活性衰退或内件严重泄露，在更换内件时前可开电炉维持温度。 43.合成塔操作压力高对生产有何影响？答：1. 塔压力过高会使钢材过早疲劳，缩短材料使用寿命。 2．会增大毒物对触媒的危害，造成触媒的破坏。 3．容易引起管道的泄露。 4．减少循环机打气量，增加动损耗。 44.引起电炉短路的可能性有哪些？答：1.塔内气体倒流，使触媒灰堆积在电热器瓷环上，而发生短路。 2．天雨时，电炉设备积水，淋湿引起短路。 3．入塔气油污高，在高温下分解成碳粒，久堆积在绝缘处而发生短路。 4．循环量不足，电流电压提升过快，局部过热，膨胀过快，以至于电炉丝发生弯曲而相互接触发生短路。 45.生产中引起系统压差增大的因素有哪些？答：1.生产负荷过大，空速过大。 2．循环气中氢氮比失调，氮气过多 3．净化气中CO CO2 微量过多，与氨反应生成碳铵结晶，附在设备，管道上，阀门上。 4．长期生产中油水分离器填料被油污堵塞。 5．操作不当某一阀门开的过大或过小或阀头脱落。 6．催化剂粉碎烧结。 46．系统停电如何处理？答：应立即按短期停车处理，

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