合成氨条件的选择[上学期]

课件40张PPT。合成氨条件的选择合成氨化学发展史上的“水门事件”理论计算： 高压条件下：N2+3H2＝2NH3德国物理学家、 化学家能斯特 理论计算： 合成氨是不能进行的！！！热力学数据快找哈伯来！！！我要成为百万 富翁啦！1908年7月，哈伯在实验室用N2和H2在600℃，200个大气压下合成出氨，产率仅有2%德国化学家 弗里茨·哈伯1911年到1913年，合成了1000吨液氨，并且用它制造出3500吨烈性炸药TNT锲而不舍的精神一丝不苟的作风做堂堂正正的人写出工业合成氨的方程式，这个反应有什么特点？（1）可逆反应 （2）正反应为放热反应 （3）正反应体积缩小思考问题1假如你是一个工厂的厂长，对工业生产你主要应考虑哪些问题？思考问题2经济效益和社会效益： 速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。另外还要考虑生产中的消耗能源，原料，设备条件等因素。 请同学们根据合成氨的特点，从化学反应速率和化学平衡两个角度来分析，合成氨应采取什么反应条件？思考问题3高压高压高温低温 使用不影响达到平衡时平衡混合物中NH3的含量（体积分数）[ V(N2):V(H2)=1:3 ]高压高压高温低温 使用不影响一致矛盾 ★既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？ ★既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？思考 在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？ 既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？思考问题4 分析：①理论上压强越大越好。 ②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强也不宜过高。 综合以上两点，实际生产中压强一般选择在20MPa--50MPa之间。 既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？思考问题5分析： ①降低温度有利于提高氨的含量。②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。而且催化剂要在一定温度下效果最好。 综合以上因素，实际生产中温度一般选择在500℃（主要考虑催化剂的活性）左右。 在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？思考问题6 实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在500℃时活性较高。思考问题7即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转化率仍不够大，还可采取什么办法？分析：保持一定的氮气、氢气浓度，减少氨气的浓度，可以提高合成氨的效率和产量。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定的浓度。思考问题7即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转化率仍不够大，还可采取什么办法？合成氨生产示意图氢氮混和气水冷器循环压缩机合成氨简要流程示意图液氨合成塔氨分离器小结：合成氨选择适宜生产条件的原则1.既要注意外界条件对反应影响的一致性，又要注意外界条件对反应影响的矛盾性。2.既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性；又要注意催化剂的活性对温度的限制。3.既要注意注意理论上的需要，又要注意实际操作的可能性。思考题二、合成氨工业的发展前景 合成氨条件的选择是与 、 、 、 等条件的改善紧密相联系的，并将随之作相应的改变。科技进步动力材料设备解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。改革开放以来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大 ... ...