课件合成氨工业.ppt

* 第三节 合成氨工业 一 应用化学反应速率和化学平衡原理, 选择合成氨的适宜条件 1、选择生产条件的目的是什么？ 尽可能加快反应速率和提高产物产率 2、选择生产条件的依据是什么？ 外界条件对化学反应速率和化学平 衡的影响 3、合成氨反应的特点： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)+92.4kJ (1体积) (3体积) (2体积) ① 可逆反应 ② 正反应气体体积缩小 ③ 正反应是放热反应 4、填写下表 催化剂 温度 压强 使氨生成多 (平衡分析） 使氨生产快 （速率分析） 高压 高温 使用 高压 低温 不影响 5、不同条件下平衡混合气中氨的含量(体积分数) (原料其中N2和H2的体积比是1:3 ) 31.4 57.5 79.8 92.6 98.8 1× 108Pa 23.1 42.2 65.2 84.2 95.4 6× 107 Pa 9.1 19.1 38.2 64.2 86.4 2× 107 Pa 4.5 10.6 25.1 52.0 81.5 1× 107 Pa 13.8 26.4 47.0 71.0 89.9 3× 107 Pa 0.05 0.1 0.4 2.2 15.3 1× 105 Pa 4000C 6000C 5000C 3000C 2000C 压 强 氨 含 量 温 度 讨论：能否用过量氮气提高氢气转 化率？工业合成氨是否采用此方法？ 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 NH3% N2:H2 6、适宜条件: (速率较快,转化率适中催化剂活性最大) 温度: 500 C 0 压强: 2×10 ～5×10 Pa（200～500atm） 7 7 (有利于氨的合成,对动力、材料强度、 设备制造要求适中) 催化剂：铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂) 使反应物在较低温度下较快的进行反应。 浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来， 且向循环气中不断补充 N2、H2（1:3)。 7、选择适宜生产条件的原则： (1)既要注意外界条件对二者影响一 致性,又要注意对二者影响的矛盾性。 (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)既要注意理论上的需要,又要注意 实际可能性。 讨论题： 分析讨论：反应 2SO2+O2 2SO3 +Q 适宜 的生产条件 常压，400～500 C，V2O5催化剂并 使用过量空气 0 98.3 97.7 96.7 94.9 92.9 85.6 5500C 99.3 99.0 98.6 97.8 96.9 93.5 5000C 99.7 99.6 99.5 99.2 98.6 97.5 4500C 99.9 99.9 99.9 99.7 99.6 99.2 4000C 100 atm 50 atm 25 atm 10 atm 5 atm 1 atm P T SO2 转化率 2SO2+O2 2SO3 不同条件下SO2转化率 (原料其中SO2和空气的体积比是1:3 ) 二、合成氨工业简述： 1、主要流程： 原料气制取 净化 压缩 合成 分离 液氨 2、原料气制取： 空气 压缩 碳 液态空气 N2(先逸出) 物理方法 蒸发 CO2(+N2) N2 化学方法 分离出CO2 制氮气: 制氢气: 水蒸气 CO+H2 CO2+H2 H2 炽热碳 H2O(气) 分离出CO2 C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) * * * * *