《化学和技术》课件(人教版) 课题1.2 人工固氮技术-----合成氨.ppt

山东水浒书业有限公司· 优化方案系列丛书 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第1单元　走进化学工业 返回 一、合成氨的反应原理 1．如下图合成氨装置 课题2　人工固氮技术——合成氨 现象：加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气的混合气体，可以看到湿润的pH试纸变_____色。 蓝 2.氨的工业合成 （1）原理：N2＋3H2 2NH3。 反应特点： 。 （2）合成氨适宜条件的选择： 可逆、放热、气体分子总数减小 外加条件要尽可能加快反应速率，提高反应进行的程度。同时也要考虑实际生产中的动力、材料、设备等因素，以取得最佳经济效益。 反应条件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中氨的含量的影响 合成氨条件的选择 增大压强 升高温度 　 使用催化剂 有利于增大化学反应速率 有利于提高平衡混合物中氨的含量 压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求高，因此，工业上一般采用10～30 MPa的压强 有利于增大化学反应速率 有利于增大化学反应速率 不利于提高平衡混合物中氨的含量 温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中氨的含量，因此合成氨时温度要适宜。工业上一般采用500 ℃左右的温度并且在这个温度时，催化剂的活性最大 没有影响 工业上一般采用铁触媒，使反应能在较低的温度下较快的反应 （3）工业上，采用以____为主的催化剂，在____________ ℃和__________MPa的条件下合成氨。 铁 400～500 10～30 二、合成氨的基本生产过程 1．制备合成氨的原料气 (1)制取N2：物理方法为将空气______，蒸发分离出氧气，即：空气 液态空气 N2(先逸出)。 化学方法为碳在空气中燃烧，O2充分反应后除去CO2制取_____。 液化 氮气 液化 分离 (2)制取H2： ①用水蒸气通过赤热的煤层，使水蒸气与碳反应制得。主要反应为 ____________________。 ②也可用石油、天然气、焦炉气、炼厂气中的碳氢化合物与水蒸气在催化剂作用下制备。主要反应为CH4＋H2O===3H2＋CO，CH4＋2H2O===4H2＋CO2。 2．原料气净化处理 (1)原料气净化的原因是有些杂质可使催化剂“中毒”。 C＋H2O===CO＋H2 (2)用稀氨水吸收H2S杂质： NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O。 (3)使CO变成CO2：______________________。 (4)除去CO2(用K2CO3吸收)： _________________________________。 3．将原料气合成氨与分离 从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的________，要把混合气体通过冷凝器、_______，再导入液氨贮灌。剩余气体再送回合成塔，循环利用(合成氨转化率较低，要采用循环操作）。 15% 分离器 CO＋H2O===CO2＋H2 K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3 特别提醒：①合成氨原料中的氮气来源广泛，扩大氢气原料的来源以降低成本。 ②反应过程中的工艺条件常决定于催化剂的性能。研究高效的新型催化剂，以改变反应条件。 4.工艺流程： 原料气的制取 → 净化 → 压缩 → 合成 → 分离 → 液氨 N2、H2 三、合成氨工业的发展 1．原料及原料气的净化 原料气之一的氮气来自_______，目前氢气主要通过不同的______态(煤和焦炭)、_____态(石油中提炼的石脑油、重油)、______态(天然气、焦炉气)可燃物为原料制取。 2．催化剂的改进 多年来一直用________作催化剂，目前有采用____为基础活性物质的新型催化剂。 空气 固 液 气 磁铁矿 钌 3．环境保护 (1)废渣：主要是煤渣和炭黑，可用作肥料的原料和建筑材料 (2)废气：主要是_______和 ________等有害气体，对H2S的处理，可用___________法(选择性催化氧化)、_______法(用溶剂吸收浓缩)，CO2可用来生产尿素和碳铵等。 (3)废液：主要是含_________和含氨的污水，处理含氰化物污水主要有______、加压水解、氧化分解、_______沉淀、反吹回炉等方法。处理含氨废水可用蒸馏的方法回收，也可用_____________治理。 H2S CO2 直接氧化 循环 氰化物 生化 化学 离子交换法 例 (2011年聊城高