影响氨合成反应速度的因素有哪些?
答:⑴压力。提高压力,使一定质量的气体体积相应减少,单位体积气体分子数增加。因而缩短了分子间的距离,分子碰撞机会的增多促使反应速度加速。
⑵温度。一般讲来,化学反应速度随温度的升高而加快,但对于可逆放热反应过程,随着温度的升高,正逆向反应速度均增加。当系统远离平衡时,正反应速度起决定作用。提高温度能加快总的反应速度。随着反应的进行,系统中氨浓度不断提高,逆反应速度随温度的升高而迅速加大。使总反应速度增加量逐渐减少。当温度达到某一数值时,总反应速度达到最大值并且不再增加,再提高温度,总反应速度反而减少,因此,对一定的平衡转化率有一个最适宜的反应温度,在此温度下总反应速度最大。在工程设计中,必须使反应器的温度工况满足最适宜反应温度条件,使氨的合成反应速度最大。
⑶气体成分。反应气体中含有惰性气。相应降低了氢氮气的分压,使反应速度降低。由于氮吸附是氨合成过程的控制步骤。只要提高氮的吸附速度就可以加快氨合成过程的速度。因此,在氨合成塔进口气中适当提高氮的含量。工业生产中,进塔气氢氮比一般控制在2.7~2.9。
⑷催化剂的活性。催化剂的活性是影响氨合成反应速度的关键因素之一,催化剂衰老或中毒时,氨合成反应速度将大大减慢,甚至不能反应。
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