化工生产的一些基本原理.ppt

化工生产中适宜条件的选择与优化,化学组：邵亚君2013.10.12,考纲点击2013版,判断平衡移动方向,解释有关实验事实,选择反应适宜条件,?,勒沙特列原理(平衡移动原理)：,如果改变任一影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,“减弱”的双重含义：只能削弱不能抵消,1.运用化学基本原理和方法进行分析、判断、推理：2.从文字、图、表等情景资料中获取信息进行分析、判断、推理力度加深。,化工生产中适宜条件的选择及优化,弗里茨哈伯与合成氨：合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经历了约150年的时间。德国科学家哈伯在10年的时间内进行了无数次的探索，单是寻找高效稳定的催化剂，2年间他们就最后选定了一种合适的催化剂-铁，使合成氨的设想在1913年成为工业现实。鉴于合成氨工业的实现，瑞典皇家科学院于1918年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖。氨气产量已成为世界上产量最高的国家之一。,弗里茨哈伯：,美国三名科学家共获2013年诺贝尔化学奖,奖励他们在“发展复杂化学体系多尺度模型”方面所做的贡献,合成氨适宜条件的选择及优化,合成氨工业,1.知道原理,2.分析反应的特点：a、可逆反应b、正反应放热c、正反应是气体体积减小的反应。,N2+3H22NH3+QQ0,3.用速率和平衡理论相结合分析生产的适宜条件。尽量做到又快又多。经济效益好。,(4)循环操作,N2和H2按投料比以?循环使用且不断补充,并及时分离生成的氨,一、化工生产（合成氨适宜条件的选择）,讨论：为有效提高合成氨反应物的转化率及氨气的含量，实际生产中宜采取的措施一定可行的是A降低温度B采用最适合催化剂活性的适当高温C增大压强至条件可行的限度D降低压强E不断加入HCl将生成氨反应掉F循环利用剩余的反应气G.增加N2或H2的浓度，来提高H2或N2的转化率H.用水喷淋氨气，生成一水合氨。及时将一水合氨分离出去。,改变以下任一条件对实际生产中合成氨速率及平衡指标的影响,增大,增大,增大,增大,增大,增大,减小,减小,定,定,定,定,定,小,大,定,不定aN2aH2高,不定aN2aH2高,增大aN2aH2高,减小aN2aH2高,高aN2aH2高,高aN2aH2高,减小aN2aH2低,定aN2定aH2定定,催化剂活性最大的温度,二、合成氨厂原料气的制备:,N2:,H2:,空气,工业上常使价廉的原料过量来提高另一原料的利用率.而合成氨的N2、H2原料的制备成本相近，你会按何比例配料呢？,(4)循环操作,N2和H2按投料比以1:3循环使用且不断补充,并及时分离生成的氨,化工生产（合成氨适宜条件的选择）,三、合成氨工业的简要流程,原料气体,净化,液氨,分离,合成,压缩,N2、H2,四、原料气的制取,N2：方法：液化空气（N2先逸出）,方法：消耗空气中的O2（例：C+O2=CO2，除去CO2可得N2）,H2：水煤气法,讨论：为有效提高合成氨反应物的转化率及氨气的含量，实际生产中宜采取的措施一定可行的是A降低温度B采用最适合催化剂活性的适当高温C增大压强至条件可行的限度D降低压强E不断加入HCl将生成氨反应掉F循环利用剩余的反应气G.增加N2或H2的浓度，来提高H2或N2的转化率H.用水喷淋氨气，生成一水合氨。及时将一水合氨分离出去。,CF,合成氨的未来发展方向?,常温催化剂,原料气的制备成本进一步降低,生物技术有望取得突破性进展，实现合成氨生产的根本性改变,.,主要反应：,2SO2+O22SO3+QQ0,接触法制硫酸,不同温度、压强下SO2的平衡转化率,压强atm,转化率%,温度0C,400,99.2,1,合成氨:500、高压、铁触媒、nN2:nH2=1:3制硫酸：400-500、常压、V2O5、过量空气,该反应中，工业上使用过量的空气的原因?,2SO2+O22SO3+QQ0,答：工业上常使价廉的原料过量来提高另一原料的利用率.空气过量能提高SO2的转化率.,反应中为什么不采取加压的方法?答：此反应在常压下已达到很高的转化率(450、1大气压时SO2的转化率高达97.5%，450、100大气压时SO2的转化率仅为99.7%).故生产中不加压.,4.化工生产更需考虑的问题？,以安全、可持续发展为本的思想，做到节省资源，尽量减少能耗，减少污染，还要有创新意识，寻求原理、原料、过程