合成氨條件的選擇

1、合成氨條件的選擇第1頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 N2+3H2 2NH3 1.可逆反應 2.正反應為體積縮小的反應 第四節(jié) 合成氨條件的選擇第2頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二有以下數(shù)據(jù)：H-H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N-H 391KJ/moI 計算反應方程式前后破壞化學鍵所需能量 第3頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二有以下數(shù)據(jù)：H-H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N-H 391KJ/moI 計算反應方程式前后破壞化學鍵所需能量 4363+946=2254 （KJ）3916

2、=2346 （KJ）第4頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 能量 反應物 總能量生成物總能量 放出熱量 反應過程第5頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 能量 反應物 總能量生成物總能量 放出熱量 反應過程放熱反應第6頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 N2+3H2 2NH3 1.可逆反應 第四節(jié) 合成氨條件的選擇 3.正反應為放熱反應 2.正反應為體積縮小的反應 第7頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合成氨反應 N2 + 3H2 2NH3（正反應為放熱反應） （1體積）（3體積）（2體積）分析 角度反應條件

3、使合成氨的速率快（從化學反應速率分析） 使平衡混合物中NH3含量高（從化學平衡移動原理分析） 壓強 溫度 催化劑 高壓高壓高溫低溫使用不影響第8頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 壓強 NH3 /Mpa含量/%溫度/0C0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4第9頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 1 1、

4、既然增大壓強既可以提高反應速率，又可以提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨關于中壓強是否越大越好？ 2、既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？ 3、在催化劑工業(yè)中要使用催化劑，既然催化劑對化學平衡的移動沒有影響，為什么還要使用呢？第10頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二反應條件 對化學反應速率的影響 對平衡混合物中NH3含量（體積分數(shù)）的影響 合成氨條件的選擇 增大壓強有利于增大化學反應速率有利于提高平衡混合物中NH3含量壓強增大，有利于氨的合成，但需要的動力大，對材料、設備等要求也高，因此，工業(yè)上一般采用20Mpa50Mpa的壓強升高溫度有利于增大

5、化學反應速率不有利于平衡混合物中NH3含量溫度升高，化學反應速率增大，但不有利于平衡混合物中NH3含量，因此合成氨時溫度要適宜。工業(yè)上一般采用500 0C左右的溫度，在這個溫度時，催化劑的活性最大 使用催化劑有利于增大化學反應速率沒有影響工業(yè)上一般采用鐵觸媒，使反應能在較低溫度下較快地進行第11頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 壓強 NH3 /Mpa含量/%溫度/0C0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.6

6、19.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4第12頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 數(shù)據(jù)表明催化劑、30Mpa時平衡混合物中氨的含量僅26.4%，這樣的條件下，N2 、H2的轉化率豈不是太低了？請同學們思考，為了使平衡向生成氨的方向移動。提高N2 、H2的轉化率，你認為還可以采取什么措施？第13頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二 根據(jù)濃度對化學平衡的影響，采取將氨液化，使其及時離開平衡體系的辦法，促使化學平衡向生成氨的方向移動。同時不斷補充N2 、H2，既可以使原料氣循環(huán)使用，又有利于氨的生成。第14頁，共26

7、頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合 成 氨 流 程 簡 圖合 成 塔氨 分 離 器液氨水 冷 器循環(huán)氣體壓縮機循環(huán)壓縮機氫氮混合氣第15頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合 成 氨 流 程 簡 圖合 成 塔氨 分 離 器液氨水 冷 器循環(huán)氣體壓縮機循環(huán)壓縮機氫氮混合氣第16頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合 成 氨 流 程 簡 圖合 成 塔氨 分 離 器液氨水 冷 器循環(huán)氣體壓縮機循環(huán)壓縮機氫氮混合氣第17頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合成塔合成氨工業(yè)第18頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星

8、期二合成塔絕熱層鐵觸媒多孔板熱交換器電加熱器合成氨工業(yè)氣體入口N2、H2氣體出口N2、H2、NH3第19頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合成塔合成氨工業(yè)重復第20頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合成塔合成氨工業(yè)N2+3H2 2NH3催化劑高溫、高壓第21頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合成塔合成氨工業(yè)重復第22頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二合成塔合成氨工業(yè)第23頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二該反應 2SO2 + O2 2SO3（正反應為放熱反應） （2體積）（1體積）（2

9、體積）分析 角度反應條件使該反應的速率快（從化學反應速率分析） 使平衡混合物中SO3含量高（從化學平衡移動原理分析） 壓強 溫度 催化劑 高壓高壓高溫低溫使用不影響第24頁，共26頁，2022年，5月20日，7點52分，星期二反應條件 對化學反應速率的影響 對平衡混合物中SO3含量（體積分數(shù)）的影響 該反應條件的選擇 增大壓強有利于增大化學反應速率有利于提高平衡混合物中SO3含量壓強增大，有利于SO3的合成，但需要的動力大，對材料、設備等要求也高，而且該反應常壓下轉化率已比較高，工業(yè)上一般采用常壓 升高溫度有利于增大化學反應速率不有利于平衡混合物中SO3含量溫度升高，化學反應速率增大，但不有利于平衡混合物中SO3含量，因此生成時溫度要適宜。工業(yè)上一般采用4000C 5000C的溫度使用催化劑有利于增大化學反應速率沒有影響工業(yè)上一般采用V2O5催化劑，使反應能在較低溫度下較快地進行第25頁，共26頁，2022年，5