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。
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。
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。
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。