合成氨條件的選擇課件

6.3化工生產(chǎn)能否做到又快又多二、硫酸的工業(yè)制法一、工業(yè)合成氨一、合成氨工業(yè)簡(jiǎn)介1909年德國(guó)化學(xué)家哈伯成功建立了第一套合成氨的實(shí)驗(yàn)裝置，產(chǎn)量80g/小時(shí)。在此基礎(chǔ)上1913年德國(guó)化學(xué)工程專家波施建立了第一個(gè)工業(yè)規(guī)模的合成氨工廠，產(chǎn)量為7000噸/年，所以合成氨的方法又叫做哈伯-波施法。目前，全球氨產(chǎn)量約為650萬噸/年。近年來，合成氨裝置大型化是世界合成氨發(fā)展的主流趨勢(shì)?，F(xiàn)世界最大單系列合成氨裝置為阿根廷Profertil公司的2050噸/天裝置；而3000噸/天(約100萬噸/年)的單系列合成氨裝置將于2005年投產(chǎn)，4000噸/天規(guī)模的裝置也已完成初步設(shè)計(jì)。目前我國(guó)合成氨年產(chǎn)量已居世界第1位，但是，單系列裝置規(guī)模較小，已經(jīng)無法適應(yīng)世界合成氨的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)合成氨平均規(guī)模為5萬噸/年。而俄羅斯的平均規(guī)模為40萬噸/年；美國(guó)為30萬噸/年以上?！締栴}】1、合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N2+3H22NH3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，分析該反應(yīng)的特點(diǎn)。一個(gè)正反應(yīng)為放熱、氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)。2、針對(duì)反應(yīng)特點(diǎn)，分別從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩個(gè)方面思考，討論并完成下表。使氨生成的快（反應(yīng)速率）

使氨生成的多（化學(xué)平衡）濃度壓強(qiáng)溫度催化劑高壓高溫使用無影響高壓低溫增大濃度增大反應(yīng)物濃度；減小生成物濃度是一個(gè)正反應(yīng)為放熱、氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)。合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3(1)既然增大壓強(qiáng)能提高反應(yīng)速率和氨的產(chǎn)量，那是否工業(yè)上采用的壓強(qiáng)越大越好？(3)催化劑對(duì)化學(xué)平衡并沒有影響，那為何工業(yè)上還要使用催化劑？(2)降低溫度有利于生成氨，那是否溫度越低越好？【討論題】

使用催化劑時(shí),應(yīng)考慮哪些因素?合成氨生產(chǎn)示意圖

【小結(jié)】合成氨的方程式(補(bǔ)充條件)：N2+3H22NH3Fe、500℃20MPa～50MPa合成氨工廠N2+3H22NH3高溫、高壓催化劑

3.既要注意--------上的要求，又要注意--------操作中的可能性。三、選擇適宜化工生產(chǎn)條件的原則：1.既要考慮外界條件對(duì)

-----------------和-----------影響的-----------，又要考慮外界條件對(duì)兩者影響的-----------。2.既要注意--------、---------對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的一致性，又要注意溫度對(duì)---------------的影響?；瘜W(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡矛盾性一致性溫度催化劑催化劑活性理論實(shí)際催化劑的催化能力一般稱為催化活性。有人認(rèn)為：由于催化劑在反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量不變，一但制成催化劑之后，便可以永遠(yuǎn)地使用下去。實(shí)際上許多催化劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達(dá)到正常水平，這就是催化劑的成熟期。接著催化劑在一段時(shí)間里保持穩(wěn)定，然后再逐漸下降，直至不能再使用。催化劑催化活性保持穩(wěn)定的時(shí)間即為催化劑的壽命，其長(zhǎng)短因催化劑的制備方法和使用條件而異。催化劑中毒

催化劑中毒會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，工業(yè)生產(chǎn)中為了防止催化劑中毒，要把反應(yīng)物原料加以凈化，以除去有毒物質(zhì)，這樣就要增加設(shè)備，提高成本。因此，研制具有較強(qiáng)抗毒能力的新型催化劑，是一個(gè)重要的課題。二、硫酸的工業(yè)制法①二氧化硫的制取和凈化發(fā)生的反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備沸騰爐2、硫酸生產(chǎn)過程簡(jiǎn)介4FeS2＋11O2==2Fe2O3＋8SO2

高溫黃鐵礦空氣礦渣SO2、O2、N2

為什么要將黃鐵礦粉碎成細(xì)小礦粒？

為什么要從爐底通入強(qiáng)大空氣流？討論經(jīng)凈化的SO2、O2SO2、O2

SO3冷氣體熱氣體溫度較低的氣體溫度較高的氣體接觸室③三氧化硫跟水化合生成硫酸

發(fā)生的反應(yīng)：SO3＋H2O→H2SO4

用98.3%濃硫酸吸收三氧化硫生產(chǎn)設(shè)備：吸收塔98.3%H2SO4吸收塔尾氣發(fā)煙H2SO4SO3O2、SO2、N2

【例】含二氧化硅的黃鐵礦樣品10g在空氣中充分燃燒，最后剩余8g殘?jiān)堅(jiān)胁缓蛟兀?。又知在接觸法制硫酸的生產(chǎn)中，有2%的硫受損失混入爐渣。用上述黃鐵礦150t,可制得98%的濃硫酸多少噸？

解：設(shè)10g黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量為x

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO24×120g2×160gx10g–8g=2gx=

6g黃鐵礦中FeS2%=6÷10×100%=60%固體減重480g-320g=160g設(shè)150