合成氨条件的选择.pptVIP

合成氨条件的选择 一 合成氨的适宜条件的选择 化学反应速率和化学平衡知识的运用 选择适宜条件的依据 思路和方法 合成氨的反应原理 方程式 N2 3H22NH3 放热反应 这是一个气体总体积缩小的 放热的可逆反应 请思考这个反应的特点 工业上合成氨 主要要考虑哪些因素 根据化学反应速率的有关知识 思考 都可以使合成氨的化学反应速率增大 增大压强升高温度使用催化剂 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 根据化学平衡的知识请思考 要增大平衡体系中氨的含量 增大原料的转化率可以采用哪些方法 增大压强 降低温度 减小生成物的浓度都可以提高原料的转化率 下面请综合以上两方面的因素 并结合实际情况讨论实际生产中对压强 温度 浓度等条件的选择 N2 3H22NH3 放热反应 1 压强怎么选 分析 合成氨反应是体积缩小的气体反应 增大压强既可以增大反应速率 又能提高平衡混合物中氨的含量 所以理论上压强越大越好 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 2 温度怎么选择 因为正反应方向是放热的反应 所以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 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 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 3 用不用催化剂 使用催化剂能否提高合成氨的转化率 使用催化剂对反应速率有何影响 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 4 浓度怎么定 H2和N2的比例怎么定 增大反应物的浓度可以增大反应速率 减小生成物的浓度可以使平衡正向移动 因此可以用保持一定的氮 氢浓度 减少氨气的浓度的方法 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 举例 在合成氨工业中 为增加氨气的日产量 在实现此目的的过程中与平衡移动无关的是 A 不断将氨分离出来 B 使用催化剂 C 采用500 的高温 D 采用20 50Mp的压强 3 氨的合成 1 主要设备 合成塔 2 反应原理 N2 3H22NH3 高温高压 催化剂 三 设想合成氨的发展前景 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 我国合成氨工业的发展情况 解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂 1949年全国氮肥产量仅0 6万吨 2000年达到3363 7万吨 成为世界上产量最高的国家之一 拥有多种原料 不同流程的大 中 小合成氨厂1000多家 例题 合成氨厂通过测定反应前后混合气体的密度来确定氨气的转化率 某工厂测得合成塔中N2 H2的混合气体密度为0 553g l 标况 从合成塔中出来的混合气体在相同情况下密度为0 693g l 求该合成氨厂氮气的转化率 解 合成塔中N2 H2混合气体的平均相对分子质量M 22 4 标 22 4 0 553 12 4设混合气体中N2xmol则H2为 1 x mol28x 2 1 x 12 4则x 0 41 x 0 6即VN2 VH2 2 3设起始加了5V混合气体根据 m v得出 1 2 V2 V1从合成塔出来的气体的体积V2 4VN2 3H22NH3根据差量法可知氮气转化了0 5V则 N2 0 5V 2V 0 25即氮气的转化率为25 1 在合成氨工业中 为增加NH3的日产量 下列变化过程不能使平衡向右移动的是 A 不断将NH3分离出来 B 使用催化剂 C 采用700K左右的高温 D 采用2 107 5 107Pa的压强 练一练 BC 例题 能使合成氨反应进行程度增大的方法是 A 升高温度B 降低压强C 使用催化剂D 及时分离出氨气 D D 2 合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得 其中一步的反应为 CO g H2O g CO2 g H2 g 正反应放热 下列措施中 能提高CO转化率的是 A 增大压强B 降低温度C 增大水蒸气浓度D 增大CO浓度 BC 3 在合成氨反应中 入口气体体积比N2 H2 NH3为6 18 1 出口气体体积比为9 27 8 则H2的转化率为 25 4 在合成氨时 可以提高H2转化率的措施是 A 延长反应时间 B 充入过量H2 C 充入过量N2 D 升高温度 C 5 关于氨的合成工业的下列说法正确的是 A 从合成塔出来的气体 其中氨一般占15 所以生产氨的工业的效率都很低 B 由于NH3易液化 N2 H2可循环使用 则总的说来氨的产率很高 C 合成氨工业的反应温度控制在500 左右 目的是使平衡向正反应方向进行 D 合成氨工业采用20MPa 50MPa 是因该条件下催化剂的活性最好 B 6 下列反应达到平衡时 哪种条件下生成物的含量最高 X2 g 2Y2 g X2Y4 g 正反应为放热反应 A 高温高压B 低温低压C 高温低压D 高压低温 D 7 对于反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 下列判断正确的是 A 2体积SO2和足量O2反应 必定生成2体积SO3B 其他条件不变 增大压强 平衡向右移动C 平衡时 SO2消耗速率必定等于O2的生成速率的两倍D 平衡时 SO2浓度必定等