合成氨条件的选择课件.ppt

1、 19141914年，第一次世界大战一开始，英国年，第一次世界大战一开始，英国就从海上封锁德国从智利进口硝石。于是人们预就从海上封锁德国从智利进口硝石。于是人们预言，德国得不到言，德国得不到 ，农田将缺乏肥料，炸，农田将缺乏肥料，炸药工厂也将停产，那么德国最迟在药工厂也将停产，那么德国最迟在19151915年或年或19161916年便要自动投降，可是年便要自动投降，可是19161916年过去了，德国还在年过去了，德国还在顽强的战斗，农田照样一派浓绿，前线的炮火反顽强的战斗，农田照样一派浓绿，前线的炮火反而更加猛烈。原来而更加猛烈。原来德国以哈伯为首的一批化德国以哈伯为首的一批化学家克服了当时的

2、世界化学难题学家克服了当时的世界化学难题以廉价的空以廉价的空气、水和煤炭合成了重要的化工原料气、水和煤炭合成了重要的化工原料:氨氨（NHNH3 3）智利硝石智利硝石工业生产时主要考虑的因素？工业生产时主要考虑的因素？（3 3）尽可能降低成本；如对耐高温设备所需材料的要求。）尽可能降低成本；如对耐高温设备所需材料的要求。（4 4）符合符合绿色绿色化学化学理念，理念，即注意环境保护，反应物利用率接近百分之百即注意环境保护，反应物利用率接近百分之百（2 2）要使氨生成得更快（即提高单位时间里氨的产量）要使氨生成得更快（即提高单位时间里氨的产量）化学反应速率问题化学反应速率问题（1 1）要使氨生成得更

3、多（即提高平衡混合物里氨的含量）要使氨生成得更多（即提高平衡混合物里氨的含量）化学平衡问题化学平衡问题1 1、结合结合影响反应速率的因素，思影响反应速率的因素，思考考什么什么条件条件能加快化学反应速率能加快化学反应速率？升高温度增大压强增大浓度使用催化剂一、信息采集2 2、结合影响结合影响化学平衡移动化学平衡移动的因素的因素，分析，分析什么条件什么条件能提高产物在混合气体中的百能提高产物在混合气体中的百分含量分含量？已知：正反应为放热反应已知：正反应为放热反应；m+nqmA(g)+nB(g)qC(g)H0降低温度增大压强增大反应物浓度减小生成物浓度 3 3、N N2 2+3H+3H2 2 2N

4、H2NH3 3特点分析特点分析_反应反应正反应为正反应为_反应反应正反应为气体体积正反应为气体体积_的反应的反应反应特点反应特点可逆可逆放热放热减小减小1 1、据合成氨反应的特点应分别采取什么措、据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率？请填施提高反应的平衡转化率和反应速率？请填写下表写下表生成氨的浓度生成氨的浓度反应物的浓度反应物的浓度催化剂催化剂温度温度压强压强速率分析速率分析平衡分析平衡分析使使NHNH3 3生产的快生产的快使使NHNH3 3生产的多生产的多外界条件外界条件高压高压高压高压低温低温高温高温使用使用无影响无影响增大浓度增大浓度增大浓度增大浓度减小浓

5、度减小浓度减小浓度减小浓度二、信息整合二、信息整合三、三、最佳最佳反应条件探索反应条件探索根据合成氨工业条件的选择，请根据合成氨工业条件的选择，请讨讨论论总结，选择工业中适宜生产总结，选择工业中适宜生产条件的方法。条件的方法。1 1、既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨、既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨的含量，那么在合成氨工业中压强是否越大越的含量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？好？2 2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么在合成氨工业中温度是否越低越好？动，那么在合成氨工业中温度是否越低越好？3 3、催化剂对化学平衡没有影响，

6、在合成氨工业、催化剂对化学平衡没有影响，在合成氨工业中是否需要使用催化剂？中是否需要使用催化剂？提示提示 综合考虑化学反应速率和化学平衡移动综合考虑化学反应速率和化学平衡移动的原理，再根据工业生产特点和实际需要，选择的原理，再根据工业生产特点和实际需要，选择合成氨的适宜条件。合成氨的适宜条件。条件条件条件条件条件条件 压强 NH3 /Mpa 含量/%温度/0C0.11020306010020015.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.83002.252.0 64.2 71.0 84.2 92.64000.425.1 38.2 47.0 65.2 79.85000.110.6 19

7、.1 26.4 42.2 57.56000.05 4.59.113.8 23.1 31.44、从表从表2-32-3数据表明，即使在数据表明，即使在500500C C和和30MPa30MPa的的条件下，平衡混和物中氨的含量仅达条件下，平衡混和物中氨的含量仅达26.4%26.4%，即，即转化率仍不够大，为了使平衡向生成氨的方向转化率仍不够大，为了使平衡向生成氨的方向移动，提高移动，提高N N2 2、H H2 2的转化率的转化率,还可以采取哪些措还可以采取哪些措施？施？条件条件使用催化剂：使用催化剂：可以大大加快化学反应速可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；率，提高生产效率，也

8、提高了经济效益；合成氨的适宜条件合成氨的适宜条件选择合适的温度：选择合适的温度：500500左右，提高反应左右，提高反应速率，又是合成氨催化剂的活性温度；速率，又是合成氨催化剂的活性温度；选择合适的压强：选择合适的压强：20MPa20MPa50MPa50MPa，有利有利于氨的合成，该压强下进行生产，对动于氨的合成，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。力、材料、设备等来说正合适。浓度：浓度：及时补充及时补充N N2 2、H H2 2；将氨气液化后将氨气液化后及时分离出来，所得原料气（过量及时分离出来，所得原料气（过量N N2 2、H H2 2）循环使用循环使用返回讨论返回讨论9 9

9、1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2 请你尝试为合成氨选择适宜条件合成氨适宜条件催化剂_温度_根据设备动力选择压强_N2、H2投料比_及时分离_铁500K左右1107 1108Pa1:2.8氨气 四四、工业流程工业流程 造气造气 净化净化 合成氨合成氨1、氮气、氮气氮气氮气氧气氧气2、氢气、氢气煤、石油、天然气、石脑油等煤、石油、天然气、石脑油等CO+H2O（气）气）CO2+H2 蒸发蒸发空气液化空气液化燃烧炭燃烧炭CO2N2除除CO2N2水煤气法水煤气法原料原料C+H2O（气）气）CO+H2 与氧反应与氧反应防催化防催化剂中毒

10、剂中毒净化净化压缩压缩合成合成分离分离H2:N2（3:1)造气造气液氨液氨N2和和H2循环利用循环利用合合 成成 氨氨 流流 程程 简简 图图合 成 塔氨 分 离 器水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气五五、运用方法运用方法，解决实际问题解决实际问题已知已知2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)2SO2SO3 3(g)(g)(H0）其实验数据见表其实验数据见表(2)(2)应采用的压强是应采用的压强是_，理由是，理由是_(3)(3)_(1)(1)应选用的温度是应选用的温度是_。450450常压常压因为常压下因为常压下SOSO2 2的转化率已经很高，若采用较大压强，的转化

11、率已经很高，若采用较大压强，SOSO2 2的转化率提的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。（3 3）在生产中常用过量空气的原因是什么？在生产中常用过量空气的原因是什么？研究性学习课题研究性学习课题设想合成氨的发展前景设想合成氨的发展前景 据有关资料估计，全球生物固据有关资料估计，全球生物固氮作用所固定的氮元素大约为氮作用所固定的氮元素大约为130130109kgN109kgN年，而工业和大年，而工业和大气的固氮量则少于气的固氮量则少于5050109kgN109kgN年，即依靠生物所固定的氮年，即依靠生物所固定的氮元素是工业和大气固氮（

12、如雷元素是工业和大气固氮（如雷电对氮元素的固定等）量之和电对氮元素的固定等）量之和的的2.62.6倍，这种作用的存在无疑倍，这种作用的存在无疑是氮肥工业的一个有力补充。是氮肥工业的一个有力补充。参考：生物中植物对氮的需求;生物固氮的原理和条件；理想的人工固氮条件。缺氮的棉花缺氮的棉花 是植物体内蛋白质、核是植物体内蛋白质、核酸和叶绿素的组成元素。蛋酸和叶绿素的组成元素。蛋白质是细胞原生质的重要成白质是细胞原生质的重要成分，核酸是合成蛋白质的必分，核酸是合成蛋白质的必要成分。在植物生长发育过要成分。在植物生长发育过程中，细胞分裂和新细胞的程中，细胞分裂和新细胞的形成必须要有蛋白质；而光形成必须要有蛋白质；而光合作用则离不开叶绿素。因合作用则离不开叶绿素。因此，在此，在缺氮缺氮的情况下，由于的情况下，由于新细胞形成受阻，新细胞形成受阻，植物的生植物的生长发育会迟缓或停滞长发育会迟缓或停滞；如果；如果叶绿素含量下降，则直接叶绿素含量下降，则直接影影响光合作用的速率和光合作响光合作用的速率和光合作用产物的形成用产物的形成。同时，蛋白。同时，蛋白质含量的下降使质含量的下降使作物的品质作物的品质降低降低。氮氮智利硝石智利硝石(NaNO3)易溶于水，只见于干燥地区，著名产地为智利北方，为氮之来源，又称钠硝石。