合成氨條件選擇PPT課件

1、復(fù)習(xí)提問1.影響化學(xué)反應(yīng)的因素有哪些？2.要使一個化學(xué)平衡發(fā)生移動,可改變哪些條件?第1頁/共17頁 第四節(jié) 合成氨條件的選擇N2(g)+3H2(g)2NH3(g)結(jié)論：1如何加快反應(yīng)速率；2如何提高NH3在平衡混合氣中的含量。第2頁/共17頁增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度減小生成物濃度減小生成物濃度增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度濃度濃度無影響無影響使用催化劑使用催化劑催化劑催化劑降低溫度降低溫度升高溫度升高溫度溫度溫度增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)壓強(qiáng)壓強(qiáng)使使NH3生產(chǎn)得多生產(chǎn)得多(從平衡分析從平衡分析)使使NH3生產(chǎn)得快生產(chǎn)得快(從速率分析從速率分析) 目的目的條件條件 選擇選擇 第3頁/共

2、17頁一、合成氨的條件選擇1.壓強(qiáng)20 MPa50MPa2.溫度500左右3催化劑鐵觸媒以鐵為主體的多成分催化劑。第4頁/共17頁 工業(yè)上在上述溫度、壓強(qiáng)和催化劑作用下，可使平衡混合氣中NH3的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到多大呢?請同學(xué)們打開課本49頁，看表25，看一下在500、20 MPa50 MPa時NH3的體積分?jǐn)?shù)大約為多少?左右。改變濃度。顯然，NH3的產(chǎn)率并不太高，那么還需要采取什么措施來提高NH3的產(chǎn)率呢?第5頁/共17頁4濃度：分離出NH3后的N2、H2循環(huán)使用，并及時補(bǔ)充原料氣。對，N2和H2開始以1：3的體積比進(jìn)入合成塔，分離出來的氣體中N2和H2仍為1：3，再以1：3的體積比補(bǔ)充原料氣，就

3、可以使反應(yīng)物始終保持一定的濃度，避免了不斷調(diào)整反應(yīng)物配比的麻煩。第6頁/共17頁那么，從平衡混合氣中分離出NH3，利用了氨氣的什么性質(zhì)呢?易液化合成氨是在什么設(shè)備中進(jìn)行的?合成塔。有耐高壓的厚壁；安放有厚層的催化劑；有熱交換器。第7頁/共17頁由于合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，通過熱交換器，可以預(yù)熱氮、氫混合氣體，使熱量得到充分利用，那么這樣的設(shè)備是不是最好的設(shè)備呢?將來還有可能有更好的設(shè)備嗎?請同學(xué)們閱讀課本合成氨工業(yè)的發(fā)展前景。二、合成氨工業(yè)的發(fā)展前景看完后請同學(xué)們討論一下，如果你是一位工程師，你想采取什么辦法來進(jìn)一步提高氨產(chǎn)量?或降低合成氨的成本?第8頁/共17頁研制新的能承受高壓的材料。研制

4、新的能產(chǎn)生高壓的設(shè)備。研制合成新的催化劑。合成氨條件的選擇是與科學(xué)進(jìn)步、動力、材料、設(shè)備等條件的改善緊密聯(lián)系的，隨著科技的發(fā)展，我國合成氨工業(yè)已有迅速發(fā)展，1949年全國氮肥產(chǎn)量僅萬噸，而1982年達(dá)到萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國家之一.第9頁/共17頁目前一些科學(xué)家正努力研制新的催化劑，試圖使合成氨的反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行。那么，如果新的催化劑研制成功，會不會減緩合成氨生產(chǎn)中對壓強(qiáng)的要求而減少設(shè)備制造的投資呢?一、不會。因?yàn)榇呋瘎┲荒芗涌旆磻?yīng)速率而不能引起平衡移動，而增大壓強(qiáng)是為了使平衡向正反應(yīng)方向移動，以增大NH3的產(chǎn)量。第10頁/共17頁二、會，因?yàn)樾麓呋瘎┛梢允狗磻?yīng)在較低溫度下就有很大的

5、反應(yīng)速率，這樣降低了反應(yīng)所需溫度，低溫有利于平衡正向移動，增大NH3的產(chǎn)量，這樣就可以減緩生產(chǎn)中對壓強(qiáng)的要求而減少設(shè)備制造的投資。第11頁/共17頁同學(xué)們說得都有道理，增大壓強(qiáng)和降低溫度都有利于提高NH3的產(chǎn)量，并不矛盾，所以若能研制出新的催化劑，降低反應(yīng)所需溫度，又能研制出能承受高壓且廉價的新材料，豈不更好?希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，為我國合成氨工業(yè)的發(fā)展再上一個新臺階做出貢獻(xiàn)。第12頁/共17頁在制硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，有以下反應(yīng)：2SO2 (g)+O2(g)=2SO3 2SO3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，反應(yīng)溫度為450，使用V2O5為催化劑。在此條件下，如果壓強(qiáng)為0.1 MPa，SO2的轉(zhuǎn)化率為；壓強(qiáng)為10 MPa,SO2轉(zhuǎn)化率為回答：(1)工業(yè)生產(chǎn)中選擇450左右的溫度，原因是什么?答案：(1)為了加快反應(yīng)速率且使催化劑活性最強(qiáng)，所以選擇450。 第13頁/共17頁(2)增大壓強(qiáng)時合成SO3是否有利?在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇壓強(qiáng)?為什么? 有利。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)采取常壓，因常壓下反應(yīng)物已有很高轉(zhuǎn)化率，增大壓強(qiáng)雖然可提高SO2轉(zhuǎn)化率，但對設(shè)備要求也高，得不償失。第14頁/共17頁(3)生產(chǎn)中要用過量的空