《工业合成氨课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业合成氨课件（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4节化学反应条件的优化-工业合成氨莱钢高级中学v 哈伯(FritzHaber)，德国化学 家。1918年，哈伯因研制合成 氨作出重大贡献而获得诺贝尔 化学奖 哈伯合 成氨实 验解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工 业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982 年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。 v1、为什么合成氨的历程经过一个 多世纪的时 间？v2、合成氨工厂为何需要复杂的生 产设备和特殊的条件呢？联想质疑NHHH氨分子模型目标v1、知识目标：通过对合成氨适宜条件的选择，了 解选择化工生产条件的思路和方法。v2、过程与方法：通过对各种数据
2、资料的分析和处 理，培养学生获取和处理信息的能力和分析推理能 力。v3、情感态度与价值观：提升学生对化学反应原理价值的认识，从而赞赏化 学学科对个人和社会发展的贡献。 重点：体会选择化工生产适宜条件时，需要综合考虑 多种因素。一、合成氨反应的限度v交流研讨 已知：N2+3H22NH3 H=-92.2KJ mol-1 S=-198.2J K mol-1 1、该反应的特点？在298K下高反应能否自发 ？ 2、请利用化学平衡的原理分析有利于氨合成的 条件？分析上图应得出什么结论？v1、随着温度的升高，氨的含量降低；v2、随诊压强的增大，氨的含量增大；思考：根据上面的分析，工业合成氨是否压强越大、温
3、度越低越好？二、合成氨反应的速率v交流研讨v1、你认为可以通过哪些条件来提高合成氨反 应速率？v2、根据速率方程:v=kc(N2)c1.5 (H2) c-1(NH3) 回答：速率与各物质浓度关系？采取哪些条件 来提高合成氨反应速率？v表2-4-1催化剂对合成氨反应速率的影响条件Ea/KJ mol-1K(催)/K(无)无催化剂3353.4x1012(700k)使用催化剂167有上表数据分析，应得到什么结论？综合以上分析：工业上合成氨，主要 要考虑哪些因素？ v经济效益和社会效益：速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产 量要高。另外还要考虑生产中的消耗能源， 原料，设备条件等因素。 根据化学反应
4、速率的有关知识，思考：增大压强 升高温度 使用催化剂 都可以使合成氨的化学反应速率增大。根据化学平衡的知识请思考：要增大平衡体系 中氨的含量、增大原料的转化率可以采用哪些 方法？增大压强，降低温度，减小生成物的浓度都可 以提高原料的转化率。下面请综合以上两方面的因素，并结合实际 情况讨论实际生产中对压强、温度、浓度等 条件的选择。三、合成氨的适宜条件v交流研讨填表并回答问题提高反应应的平衡转转化率提高化学反应应速率反应应特点措施反应应特点措施放热热活化能高分子数减少低温时时反应应速率 低反应应可逆原料气浓浓度增加 能提高反应应速率氨气浓浓度增加能 降低反应应速率低温有利，热量 回收，综合利用加
5、压有利，设备 承压能力要高原料气循环利用使用高效催化剂升高反应温度增加原料气温度， 此反应为加压及时将氨气移 走v2、请尝试为合成氨选择适宜条件？v3、在确定合成氨的适宜条件的过程中遇到了哪些问题？是 怎样解决的？v4、为提高合成氨的生产能力，还可以在哪些方面做进一步 改进？温度：700K左右（？）；压强：低压（1X107Pa）中压（2x103 3x107pa）高压(1x107-1x108pa)(?)；催化剂：铁； n(N2)/n(H2)=1:2.8(?)设想合成氨的发展前景生物中植物对氮的需求； 生物固氮的原理和条件；理想的人工固氮条件。v1、压强怎么选？分析：合成氨反应是体积缩小的气体反应
6、，增大压 强既可以增大反应速率，又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理论上 压强越大越好。v 但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大， 因此压强也不宜过高。v2、温度怎么选择？因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有 利于提高平衡混合物中氨的含量。v可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温 度也不宜太低。v 催化剂要在一定温度下效果最好。v3、用不用催化剂？使用催化剂能否提高合成氨的转化率？v 使用催化剂对反应速率有何影响？实际生产中选用铁为主体的多成 分催化剂（铁触媒），它在500时活性较高。v4、浓度怎么定？H2和N2的比例怎么定？增大反应物的浓度可
7、以增大反 应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。因此可以用保持一定 的氮、氢浓度，减少氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和产量。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮 气和氢气，使其保持一定的浓度。知识拓展：化学与技术v1、催化历程v2、生产流程练习：v合成氨时，既要使合成氨的产率增大，又使反应速率增快， 可采取的办法是（ ）v A不断充入 B升高温度v C增大压强 D分离出 v 2合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得，其中一 步的反应为： v（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（ ）v A增大压强 B降低温度v C增大水蒸气浓度 D增大浓度v 3合成氨工业有下列流程：原料气制备；氨的合 成；原料气净化和压缩；氨的分离。其先后顺序为（ ）v A B v C Dv4、在合成氨工业中，为增加氨气的日产量， 在实现此目的的过程中与平衡移动无关的是v（ A）不断将氨分离出来v （B） 使用催化剂v （C） 采用500的高温v （D）采用20-50Mp的压强作业：1、合成氨厂通过测定反应前后混合气体的密度 来确定氨气的转化率。某工厂测得合成塔中 N2、H2的混合气体密度为0.553g/l（标况） ，从合成塔中出来的混合气体在相同情况下 密度为0.693g/l，求该合成氨厂氮气的转化率 。2、完成迁移及应用。
