合成氨条件的选择

1、合成氨条件的选择第1页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 N2+3H2 2NH3 1.可逆反应 2.正反应为体积缩小的反应 第四节 合成氨条件的选择第2页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二有以下数据：H-H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N-H 391KJ/moI 计算反应方程式前后破坏化学键所需能量 第3页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二有以下数据：H-H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N-H 391KJ/moI 计算反应方程式前后破坏化学键所需能量 4363+946=2254 （KJ）3916

2、=2346 （KJ）第4页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 能量 反应物 总能量生成物总能量 放出热量 反应过程第5页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 能量 反应物 总能量生成物总能量 放出热量 反应过程放热反应第6页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 N2+3H2 2NH3 1.可逆反应 第四节 合成氨条件的选择 3.正反应为放热反应 2.正反应为体积缩小的反应 第7页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合成氨反应 N2 + 3H2 2NH3（正反应为放热反应） （1体积）（3体积）（2体积）分析 角度反应条件

3、使合成氨的速率快（从化学反应速率分析） 使平衡混合物中NH3含量高（从化学平衡移动原理分析） 压强 温度 催化剂 高压高压高温低温使用不影响第8页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 压强 NH3 /Mpa含量/%温度/0C0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4第9页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 1 1、

4、既然增大压强既可以提高反应速率，又可以提高氨的产量，那么在合成氨关于中压强是否越大越好？ 2、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？ 3、在催化剂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？第10页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二反应条件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中NH3含量（体积分数）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含量压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求也高，因此，工业上一般采用20Mpa50Mpa的压强升高温度有利于增大

5、化学反应速率不有利于平衡混合物中NH3含量温度升高，化学反应速率增大，但不有利于平衡混合物中NH3含量，因此合成氨时温度要适宜。工业上一般采用500 0C左右的温度，在这个温度时，催化剂的活性最大 使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响工业上一般采用铁触媒，使反应能在较低温度下较快地进行第11页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 压强 NH3 /Mpa含量/%温度/0C0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.6

6、19.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4第12页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 数据表明催化剂、30Mpa时平衡混合物中氨的含量仅26.4%，这样的条件下，N2 、H2的转化率岂不是太低了？请同学们思考，为了使平衡向生成氨的方向移动。提高N2 、H2的转化率，你认为还可以采取什么措施？第13页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二 根据浓度对化学平衡的影响，采取将氨液化，使其及时离开平衡体系的办法，促使化学平衡向生成氨的方向移动。同时不断补充N2 、H2，既可以使原料气循环使用，又有利于氨的生成。第14页，共26

7、页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合 成 氨 流 程 简 图合 成 塔氨 分 离 器液氨水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气第15页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合 成 氨 流 程 简 图合 成 塔氨 分 离 器液氨水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气第16页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合 成 氨 流 程 简 图合 成 塔氨 分 离 器液氨水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气第17页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合成塔合成氨工业第18页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星

8、期二合成塔绝热层铁触媒多孔板热交换器电加热器合成氨工业气体入口N2、H2气体出口N2、H2、NH3第19页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合成塔合成氨工业重复第20页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合成塔合成氨工业N2+3H2 2NH3催化剂高温、高压第21页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合成塔合成氨工业重复第22页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二合成塔合成氨工业第23页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二该反应 2SO2 + O2 2SO3（正反应为放热反应） （2体积）（1体积）（2

9、体积）分析 角度反应条件使该反应的速率快（从化学反应速率分析） 使平衡混合物中SO3含量高（从化学平衡移动原理分析） 压强 温度 催化剂 高压高压高温低温使用不影响第24页，共26页，2022年，5月20日，7点52分，星期二反应条件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中SO3含量（体积分数）的影响 该反应条件的选择 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SO3含量压强增大，有利于SO3的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求也高，而且该反应常压下转化率已比较高，工业上一般采用常压 升高温度有利于增大化学反应速率不有利于平衡混合物中SO3含量温度升高，化学反应速率增大，但不有利于平衡混合物中SO3含量，因此生成时温度要适宜。工业上一般采用4000C 5000C的温度使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响工业上一般采用V2O5催化剂，使反应能在较低温度下较快地进行第25页，共26页，2022年，5