工业合成氨-创优课课件.ppt

* 1914年，第一次世界大战一开始，英国就从海上封锁德国从智利进口硝石。于是人们预言，德国得不到 ，农田将缺乏肥料，炸药工厂也将停产，那么德国最迟在1915年或1916年便要自动投降，可是1916年过去了，德国还在顽强的战斗，农田照样一派浓绿，前线的炮火反而更加猛烈。原来……德国以哈伯为首的一批化学家克服了当时的世界化学难题——以廉价的空气、水和煤炭合成了重要的化工原料: 氨 （NH3） 智利硝石 工业生产时主要考虑的因素？ （3）尽可能降低成本；如对耐高温设备所需材料的要求。 （4）符合绿色化学理念， 即注意环境保护，反应物利用率接近百分之百 （2）要使氨生成得更快（即提高单位时间里氨的产量） ——化学反应速率问题 （1）要使氨生成得更多（即提高平衡混合物里氨的含量） ——化学平衡问题 1、结合影响反应速率的因素，思考什么条件能加快化学反应速率？ 升高温度 增大压强 增大浓度 使用催化剂 一、信息采集 2、结合影响化学平衡移动的因素，分析什么条件能提高产物在混合气体中的百分含量？已知：正反应为放热反应；m+nq mA(g)+nB(g) qC(g) 降低温度 增大压强 增大反应物浓度减小生成物浓度 3、N2+3H2 2NH3特点分析 _____反应 正反应为_____反应 正反应为气体体积_____的反应 反应特点 可逆 放热 减小 1、据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率？请填写下表 生成氨的浓度 反应物的浓度 催化剂 温度 压强 速率分析 平衡分析 使NH3生产的快 使NH3生产的多 外界条件 高压 高压 低温 高温 使用 无影响 增大浓度 增大浓度 增大浓度 减小浓度 二、信息整合 三、最佳反应条件探索 根据合成氨工业条件的选择，请讨论总结，选择工业中适宜生产条件的方法。 思考与交流： 1、既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨的含量，那么在合成氨工业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，那么在合成氨工业中温度是否越低越好？ 3、催化剂对化学平衡没有影响，在合成氨工业中是否需要使用催化剂？ [提示] 综合考虑化学反应速率和化学平衡移动的原理，再根据工业生产特点和实际需要，选择合成氨的适宜条件。 条件 条件 条件 31.4 23.1 13.8 9.1 4.5 0.05 600 57.5 42.2 26.4 19.1 10.6 0.1 500 79.8 65.2 47.0 38.2 25.1 0.4 400 92.6 84.2 71.0 64.2 52.0 2.2 300 98.8 95.4 89.9 86.4 81.5 15.3 200 100 60 30 20 10 0.1 压强 NH3 /Mpa 含量/% ? 温度/0C 4、从表2-3数据表明，即使在500oC和30MPa的条件下，平衡混和物中氨的含量仅达26.4%，即转化率仍不够大，为了使平衡向生成氨的方向移动，提高N2、H2的转化率,还可以采取哪些措施？ 条件 思考与交流： 使用催化剂：可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益； 合成氨的适宜条件 选择合适的温度：500℃左右，提高反应速率，又是合成氨催化剂的活性温度； 选择合适的压强：20MPa~~~50MPa，有利于氨的合成，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。 浓度：及时补充N2、H2；将氨气液化后及时分离出来，所得原料气（过量N2、H2）循环使用 返回讨论9 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 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 四、运用方法，解决实际问题 已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) (正反应为吸热反应）其实验数据见表 应采用的压强是______，理由是___________ _________________________________________________________________________________________ (1)应选用的温度是______。 450℃ 常压 因为常压下SO2 的转