合成氨条件的选择.
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1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2:将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2,除去CO2后得N2。
H2:用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。
用煤和水制H2的主要反应为:(3)制得的H2、N2需净化、除杂质,再用压缩机制高压。
(4)氨的合成:在适宜条件下,在合成塔中进行。
(5)氨的分离:经冷凝使氨液化,将氨分离出来,提高原料的利用率,并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔,使之充分利用。
2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点:合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应:(2)合成氨生产的要求:合成氨工业要求:○1反应要有较大的反应速率;○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。
(3)合成氨条件选择的依据:运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识,同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中NH3的产量压强增大,有利于氨的合成,但需要的动力大,对材料、设备等的要求高,因此,工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高,化学反应速率增大,但不利于提高平衡混合物中NH3的含量,因此合成氨时温度要适宜,工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时,催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动,但能缩短反应达到平衡的时间,工业上一般选用铁触媒作催化剂,使反应在尽可能低的温度下进行。
○1温度:500℃左右○2压强:20MPa—50MPa ○3催化剂:铁触媒除此之外,还应及时将生成的氨分离出来,并不断地补充原料气,以有利合成氨反应。
(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中,依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度),然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。
第一单元氨的合成1.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,知道催化剂的研制对促进化工发展的重大意义,认识实际化工生产技术问题的复杂性,增强技术意识。
2.从合成氨工业流程与技术出发了解化学在工农业生产中的具体应用,认识化学学科发展对化工生产技术进步的促进作用,认识化学工业在国民经济发展中的地位。
卡尔·博施是德国工业化学家。
他的主要贡献是改进了哈伯首创的高压合成氨法,找到了合适的氧化铁型催化剂,使合成氨生产工业化,称为“哈伯-博施法”。
1908~1913年他改进了高压合成氨的催化方法,实现了合成氨的工业化生产,并在发展高压化学方面取得了成就.因此他获得了1931年的诺贝尔化学奖。
他的高压化学方法标志着化学合成工艺的巨大进步,此外,他还进行了合成汽油、合成甲醇的研究工作.错误!一、合成氨反应条件的选择1.合成氨反应的特点合成氨是20世纪初德国人哈伯发明的。
实际生产在高压、适宜温度和催化剂条件下进行:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92。
4 kJ·mol-1,这一可逆反应的特点是正反应为气体体积减小的放热反应。
2.合成氨反应条件的选择在合成氨生产中要综合考虑反应速率、催化剂工作温度、反应物转化率、反应装置材料与生产技术水平来确定反应的条件.目前,工业上用铁触媒作催化剂,在20~50MPa、450 ℃左右用氮、氢混合气体进行氨的合成,得到的平衡混合物中,氨的含量约为20%。
二、合成氨的生产工艺1.合成氨的工业流程(1)制备原料气.合成氨的生产首先需要合成原料气。
原料气由体积比约为1∶3的氮气和氢气组成。
(2)反应前原料气的处理。
把原料气加压、预热后送到合成塔。
(3)合成反应。
在一定条件下发生合成反应,就可以得到含有一定质量分数氨气的平衡混合气。
(4)反应后平衡混合气体的处理。
从合成塔里排出的平衡混合气体中分离出氨气后,把未反应的氮、氢原料气送回合成塔循环利用。