合成氨条件选择.ppt

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1、合成氨条件选择 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望复习提问复习提问1.影响化学反应的因素有哪些？影响化学反应的因素有哪些？2.要使一个化学平衡发生移动要使一个化学平衡发生移动,可改变哪些条可改变哪些条件件?第四节第四节 合成氨条件的选择合成氨条件的选择N2(g)+3H2(g)2NH3(g)结论：结论：1如何加快反应速率；如何加快反应速率；2如何如何提高提高NH3在平衡混合气中的含量。在平衡混合气中的含量。增大反应物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度减小生

2、成物浓度增大反应物浓度增大反应物浓度浓度浓度无影响无影响使用催化剂使用催化剂催化剂催化剂降低温度降低温度升高温度升高温度温度温度增大压强增大压强增大压强增大压强压强压强使使NH3生产得多生产得多(从平衡分析从平衡分析)使使NH3生产得快生产得快(从速率分析从速率分析)目的目的条件条件 选择选择 一、合成氨的条件选择一、合成氨的条件选择1.压强压强20 MPa50MPa2.温度温度500左右左右3催化剂催化剂铁触媒铁触媒以铁为主体的多成分催化剂。以铁为主体的多成分催化剂。工业上在上述温度、压强和催化剂作用工业上在上述温度、压强和催化剂作用下，可使平衡混合气中下，可使平衡混合气中NH3的体积分数达

3、到的体积分数达到多大呢多大呢?请同学们打开课本请同学们打开课本49页，看表页，看表25，看一下在，看一下在500、20 MPa50 MPa时时NH3的体积分数大约为多少的体积分数大约为多少?26.4左右。左右。改变浓度。改变浓度。显然，显然，NH3的产率并不太高，那么还需要的产率并不太高，那么还需要采取什么措施来提高采取什么措施来提高NH3的产率呢的产率呢?4浓度：分离出浓度：分离出NH3后的后的N2、H2循环使循环使用，并及时补充原料气。用，并及时补充原料气。对，对，N2和和H2开始以开始以1：3的体积比进入合的体积比进入合成塔，分离出来的气体中成塔，分离出来的气体中N2和和H2仍为仍为1：

4、3，再以，再以1：3的体积比补充原料气，的体积比补充原料气，就可以使反应物始终保持一定的浓度，就可以使反应物始终保持一定的浓度，避免了不断调整反应物配比的麻烦。避免了不断调整反应物配比的麻烦。那么，从平衡混合气中分离出那么，从平衡混合气中分离出NH3，利，利用了氨气的什么性质呢用了氨气的什么性质呢?易液化易液化合成氨是在什么设备中进行的合成氨是在什么设备中进行的?合成塔。合成塔。有耐高压的厚壁；有耐高压的厚壁；安放有厚层的催安放有厚层的催化剂；化剂；有热交换器。有热交换器。由于合成氨的反应是放热反应，通过热交由于合成氨的反应是放热反应，通过热交换器，可以预热氮、氢混合气体，使热量换器，可以预热

5、氮、氢混合气体，使热量得到充分利用，那么这样的设备是不是最得到充分利用，那么这样的设备是不是最好的设备呢好的设备呢?将来还有可能有更好的设备将来还有可能有更好的设备吗吗?请同学们阅读课本请同学们阅读课本合成氨工业的合成氨工业的发展前景。发展前景。二、合成氨工业的发展前景二、合成氨工业的发展前景看完后请同学们讨论一下，如果你是一位看完后请同学们讨论一下，如果你是一位工程师，你想采取什么办法来进一步提高工程师，你想采取什么办法来进一步提高氨产量氨产量?或降低合成氨的成本或降低合成氨的成本?研制新的能承受高压的材料。研制新的能承受高压的材料。研制研制新的能产生高压的设备。新的能产生高压的设备。研制合

6、成新研制合成新的催化剂。的催化剂。合成氨条件的选择是与科学进步、动力、合成氨条件的选择是与科学进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密联系的，随材料、设备等条件的改善紧密联系的，随着科技的发展，我国合成氨工业已有迅速着科技的发展，我国合成氨工业已有迅速发展，发展，1949年全国氮肥产量仅年全国氮肥产量仅0.6万吨，万吨，而而1982年达到年达到1021.9万吨，成为世界上万吨，成为世界上产量最高的国家之一产量最高的国家之一.目前一些科学家正努力研制新的催化剂，目前一些科学家正努力研制新的催化剂，试图使合成氨的反应在较低温度下进行。试图使合成氨的反应在较低温度下进行。那么，如果新的催化剂研制成功，

7、会不那么，如果新的催化剂研制成功，会不会减缓合成氨生产中对压强的要求而减会减缓合成氨生产中对压强的要求而减少设备制造的投资呢少设备制造的投资呢?一、不会。因为催化剂只能加快反应速一、不会。因为催化剂只能加快反应速率而不能引起平衡移动，而增大压强是率而不能引起平衡移动，而增大压强是为了使平衡向正反应方向移动，以增大为了使平衡向正反应方向移动，以增大NH3的产量。的产量。二、会，因为新催化剂可以使反应在较二、会，因为新催化剂可以使反应在较低温度下就有很大的反应速率，这样降低温度下就有很大的反应速率，这样降低了反应所需温度，低温有利于平衡正低了反应所需温度，低温有利于平衡正向移动，增大向移动，增大N

8、H3的产量，这样就可以减的产量，这样就可以减缓生产中对压强的要求而减少设备制造缓生产中对压强的要求而减少设备制造的投资。的投资。同学们说得都有道理，增大压强和降低温同学们说得都有道理，增大压强和降低温度都有利于提高度都有利于提高NH3的产量，并不的产量，并不矛盾，所以若能研制出新的催化剂，降低矛盾，所以若能研制出新的催化剂，降低反应所需温度，又能研制出能承受高压且反应所需温度，又能研制出能承受高压且廉价的新材料，岂不更好廉价的新材料，岂不更好?希望同学们努希望同学们努力学习，为我国合成氨工业的发展再上一力学习，为我国合成氨工业的发展再上一个新台阶做出贡献。个新台阶做出贡献。在制硫酸的工业生产中

9、，有以下反应：在制硫酸的工业生产中，有以下反应：2SO2(g)+O2(g)=2SO3 2SO2SO3 3(g)(正反应正反应为放热反应为放热反应)，反应温度为，反应温度为450，使用，使用V2O5为催化剂。在此条件下，如果压强为催化剂。在此条件下，如果压强为为0.1 MPa，SO2的转化率为的转化率为97.5；压；压强为强为10 MPa,SO2转化率为转化率为99.3回答：回答：(1)工业生产中选择工业生产中选择450左右的温度，原左右的温度，原因是什么因是什么?答案：答案：(1)为了加快反应速率且使催化剂为了加快反应速率且使催化剂活性最强，所以选择活性最强，所以选择450。(2)增大压强时合成增大压强时合成SO3是否有利是否有利?在在实际生产中应如何选择压强实际生产中应如何选择压强?为什么为什么?有利。在实际生产中应采取常压，因有利。在实际生产中应采取常压，因常压下反应物已有很高转化率，增大压强常压下反应物已有很高转化率，增大压强虽然可提高虽然可提高SO2转化率，但对设备要求也转化率，但对设备要求也高，得不偿失。高，得不偿失。(3)生产中要用过量的空气，为什么生产中要用过量的空气，为什么?用过量的空气，可增大反应物中用过量的空气，可增大反应物中O2的浓的浓度，从而加快反应速率，并提高度，从而加快反应速率，并提高SO2的转的转化率。化率。The End