第5章无机化学工艺学- 合成氨
- 格式:ppt
- 大小:1.62 MB
- 文档页数:73
合成氨工业1.1 气态烃类蒸汽转化法天然气在高温下与蒸汽作用制取合成氨粗原料气反应CnHm+nH2O(l)=nCO+(n+m/2)H2这是强吸热反应,热量的供给方式不同有两种制备粗原料气的方法:外部供热的蒸汽转化法内部蓄热的间歇操作法粗原料气要求:残余甲烷低于0.5% (H2+CO)/N2在2.8~3.1间在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应:CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)但要完成这一工业过程,必须对可能发生的主要反应及副反应进行详细研究。
主要的副反应有CH4(g) = C (s) + 2H2(g)2CO(g) = CO2(g) + C(s)CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g)1.1.2 甲烷蒸汽转化反应原理1.1.2.1 CH4转化反应热力学1、化学平衡常数独立反应数=系统中物质数-物质元素数本反应系统独立数=6-3=3个,若不考虑炭黑的存在,独立反应可取2个,即 CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)两个制气反应的平衡常数为24423CO H p CH H O p p K p p = 2282CO H p CO H Op p K p p =上式是将体系视为理想气体混合物的结论,通常转化过程压力不是太高,用它来计算误差不大。
但要求较高的设计需要计算逸度系数,用逸度代替上式中的压力才是准确关系。
利用热力学原理可导出平衡常数与温度的关系。
只需要反应焓变与温度的关系就可根据导出平衡常数与温度的关系。
02ln //()p d K dT H RT =∆4372lg 9864.57/8.3666lg 2.0814101.87371013.883p K T T T T --=-+-⨯+⨯-8372lg 2183/0.09361lg 0.632101.0810 2.298p K T T T T --=++⨯-⨯-Kp 的求法有两种,查图和经验式。
氨合成工艺流程
《氨合成工艺流程》
氨是一种重要的化工原料,广泛用于生产化肥、氨水、硝化剂等产品。
氨的合成工艺是通过哈伯—博希法进行的,其工艺流程包括合成气的制备、合成氨的反应、氨的提纯与储存等步骤。
首先,合成气的制备是氨合成工艺的第一步。
合成气由一定比例的一氧化碳和氢气组成,通常采用天然气、煤炭或石油等作为原料,经过蒸汽重整和变换反应等工艺,得到高纯度的合成气。
接下来,合成氨的反应是氨合成工艺的核心步骤。
在一定的温度和压力下,将合成气与催化剂进行反应,生成氨气。
该反应通常在高压下进行,反应过程需要严格控制温度、压力和催化剂的选择,以提高反应速率和氨气的产率。
随后,氨的提纯与储存是氨合成工艺的最后步骤。
氨气通过吸附、冷凝和脱水等工艺,去除杂质和水分,获得高纯度的氨气。
氨气通常以液态形式储存,以便于运输和使用。
总的来说,氨合成工艺流程复杂且技术要求高,但是由于氨的重要性,使得这一工艺在化工生产中起到了至关重要的作用。
随着科技的不断发展,氨合成工艺也在不断改进与完善,以提高氨气的产率和质量,减少能耗和气体排放,实现更加环保和可持续的生产。
合成氨工艺流程课件一、氨的分子结构和性质氨(NH₃)是一种无机化合物,由氮元素和氢元素组成。
它的分子结构是由一个氮原子和三个氢原子组成的四边形结构。
氨的分子量是17,它的液体形式在常温下存在,并且具有强烈的刺激性气味。
氨是一种碱性物质,可以与酸反应生成铵盐。
它还可以作为有机化合物的碱催化剂,在许多化学反应中起到关键作用。
二、合成氨的原料和反应合成氨的主要原料是氢气和氮气。
首先,氢气和氮气在高温高压下进行反应,生成氨和水。
这个反应是一个可逆反应,可以通过改变温度和压力来调节反应速率和产物比例。
三、合成氨的工艺流程合成氨的工艺流程主要包括以下步骤:1.反应前:原料氢气和氮气要进行预处理,如净化、加压等,以保证反应所需的质量和压力。
2.反应中:在高温高压条件下,氢气和氮气发生合成反应生成氨和水。
这个过程需要严格的温度和压力控制,同时需要避免催化剂的中毒和失活。
3.反应后:生成的氨和水通过分离和精制,得到高纯度的氨产品。
同时,未反应的氢气和氮气可以进行循环利用,降低能源消耗。
四、催化剂和反应条件合成氨的反应是在催化剂的作用下进行的,催化剂可以降低反应的能量障碍,提高反应速率。
常用的催化剂是铁催化剂,但是催化剂的活性受到反应温度、压力、原料质量等多种因素的影响。
反应温度和压力也是影响合成氨反应的重要因素。
在一定范围内,提高温度和压力可以提高反应速率和产物浓度。
但是,过高的温度和压力会增加能源消耗和设备负担,甚至可能造成安全事故。
因此,在合成氨工艺流程中,要根据实际情况选择适宜的反应温度和压力。
五、氨分离和循环利用氨的分离方法主要有冷凝法和化学吸收法。
冷凝法是通过冷却将氨从混合气体中冷凝下来,然后进行分离。
化学吸收法是利用化学试剂与氨反应,将氨从混合气体中吸收下来,然后进行分离。
两种方法都有各自的优缺点,要根据实际情况选择适合的分离方法。
未反应的氢气和氮气可以进行循环利用,降低能源消耗。
在循环利用过程中,需要对氢气和氮气进行净化处理,以去除杂质和恢复催化剂的活性。
合成氨工艺流程原理
《合成氨工艺流程原理》
合成氨是一种重要的化工原料,它可以用于制造氮肥、农药、化肥等产品。
合成氨的工艺流程原理是通过一系列化学反应将氮气和氢气结合成氨气。
合成氨工艺流程主要包括哈伯-玻斯曼工艺和卡尔-博施工艺两种方式。
这两种工艺都是在高温高压下进行的,通过催化剂的作用将氮气和氢气转化成氨气。
首先,氮气和氢气通过压缩机分别压缩到一定压力下。
然后,它们会进入催化剂反应器,与催化剂发生化学反应。
在高温高压条件下,氮气和氢气发生结合反应,生成氨气。
这是一个热力学上不利的反应,需要在适当的温度和催化剂条件下进行,才能得到较高的转化率和产率。
在哈伯-玻斯曼工艺中,氮气和氢气的混合比例为3:1,而在卡尔-博施工艺中,混合比例为1:3。
两种工艺都需要在高温高压条件下进行,因此反应器需要特别设计以承受高压和高温的环境。
通过以上工艺流程,氮气和氢气能够被合成成氨气,从而得到合成氨。
这种工艺流程在化工行业中具有重要的应用价值,对于提高化工产品的产能和质量都有着关键的作用。
因此,合成氨工艺流程原理的研究对于化工行业具有重要的意义。
一、氢化氢化系指氢气与化合物之间进行的化学反应。
通常在催化剂存在下进行,是还原反应的一种。
它又可细分为加氢和氢解两大类。
加氢是氢分子进入化合物内,使化合物还原,或提高不饱和有机化合物的饱和度。
例如棉子油、鱼油等经加氢可变为饱和的硬化油;氢解又称为破坏加氢,在加氢的同时有机化合物分子发生分解,此时氢分子一部分进人生成物大分子中,另一部分进入裂解所得的小分子中。
例如煤粉、重质石油馏分经氢解变为轻质油料。
含硫、氧、氮的有机化合物经氢解变为烃类、硫化物、水和氨等。
重点:氨的合成二、氢气工业来源1.水电解制氢2.副产氢气的回收3.煤制氢4气态烃和轻油转化制氢A:水蒸气转化法:B.部分燃烧法三、合成氨自1909年哈伯研究成功工业氨合成方法以来,世界合成氨工业已走过了96年历程。
氨是世界重要的基础化工产品之一,氨既是主要的最终产品,同时又是重要的中间体。
按其提供反应氮用途分为“化肥氮” 和“工业氮” 氨主要用于农业,作生产化肥的原料。
氨也是重要的无机化学和有机化学工业的原料,可用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料。
1、合成氨发展史O. 氨的发现(1)1754年普里斯特利J.Priestly在加热氯化铵和石灰混合物时发现了氨; (2)1784年伯托利C.L.Berthollet确定氨由N和H组成。
A. 发明阶段(1901-1918年)(1)1901年,法国Le Chatelier 在高压、高温条件下合成了氨。
最终发生了爆炸,但开创了高压合成氨的试探;(2)1909年,Haber用锇催化剂在17.5-20Mpa和500-600℃下获得了6%氨。
这一成就成为氨合成从实验室到形成工业化方法的一个转折点;提出了氨合成的生产工艺:z采用循环流程;z合成气中氨的分离采用成品液氨蒸发冷却冷凝而实现;z用离开反应器的热气体来预热,以使反应气体达到反应温度。
在机械师Bosch的协助下,建成了80克/小时的合成氨试验装置。
合成氨工艺流程及化学方程式下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于农业、工业等领域。