合成氨條件的選擇

合成氨條件的選擇第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

N2+3H22NH3

1.可逆反應(yīng)

2.正反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng)第四節(jié)合成氨條件的選擇第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有以下數(shù)據(jù)：H---H436KJ/moINN946KJ/moIN---H391KJ/moI計(jì)算反應(yīng)方程式前后破壞化學(xué)鍵所需能量

第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有以下數(shù)據(jù)：H---H436KJ/moINN946KJ/moIN---H391KJ/moI計(jì)算反應(yīng)方程式前后破壞化學(xué)鍵所需能量

436×3+946==2254（KJ）391×6==2346（KJ）第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

能量反應(yīng)物總能量生成物總能量

放出熱量

反應(yīng)過(guò)程第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

能量反應(yīng)物總能量生成物總能量

放出熱量

反應(yīng)過(guò)程放熱反應(yīng)第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

N2+3H22NH3

1.可逆反應(yīng)第四節(jié)合成氨條件的選擇

3.正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

2.正反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng)第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成氨反應(yīng)

N2+3H2

2NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）（1體積）（3體積）（2體積）分析角度反應(yīng)條件使合成氨的速率快（從化學(xué)反應(yīng)速率分析）

使平衡混合物中NH3含量高（從化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析）

壓強(qiáng)

溫度

催化劑

高壓高壓高溫低溫使用不影響第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓強(qiáng)NH3/Mpa含量/%

溫度/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頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

11、既然增大壓強(qiáng)既可以提高反應(yīng)速率，又可以提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨關(guān)于中壓強(qiáng)是否越大越好？

2、既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？

3、在催化劑工業(yè)中要使用催化劑，既然催化劑對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響，為什么還要使用呢？第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)條件

對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

對(duì)平衡混合物中NH3含量（體積分?jǐn)?shù)）的影響

合成氨條件的選擇

增大壓強(qiáng)有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率有利于提高平衡混合物中NH3含量壓強(qiáng)增大，有利于氨的合成，但需要的動(dòng)力大，對(duì)材料、設(shè)備等要求也高，因此，工業(yè)上一般采用20Mpa~50Mpa的壓強(qiáng)升高溫度有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率不有利于平衡混合物中NH3含量溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，但不有利于平衡混合物中NH3含量，因此合成氨時(shí)溫度要適宜。工業(yè)上一般采用5000C左右的溫度，在這個(gè)溫度時(shí)，催化劑的活性最大

使用催化劑有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率沒有影響工業(yè)上一般采用鐵觸媒，使反應(yīng)能在較低溫度下較快地進(jìn)行第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓強(qiáng)NH3/Mpa含量/%

溫度/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12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)表明催化劑、30Mpa時(shí)平衡混合物中氨的含量?jī)H26.4%，這樣的條件下，N2、H2的轉(zhuǎn)化率豈不是太低了？請(qǐng)同學(xué)們思考，為了使平衡向生成氨的方向移動(dòng)。提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率，你認(rèn)為還可以采取什么措施？第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，采取將氨液化，使其及時(shí)離開平衡體系的辦法，促使化學(xué)平衡向生成氨的方向移動(dòng)。同時(shí)不斷補(bǔ)充N2、H2，既可以使原料氣循環(huán)使用，又有利于氨的生成。第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成氨流程簡(jiǎn)圖合成塔氨分離器液氨水冷器循環(huán)氣體壓縮機(jī)循環(huán)壓縮機(jī)氫氮混合氣第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成氨流程簡(jiǎn)圖合成塔氨分離器液氨水冷器循環(huán)氣體壓縮機(jī)循環(huán)壓縮機(jī)氫氮混合氣第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成氨流程簡(jiǎn)圖合成塔氨分離器液氨水冷器循環(huán)氣體壓縮機(jī)循環(huán)壓縮機(jī)氫氮混合氣第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成塔合成氨工業(yè)第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成塔絕熱層鐵觸媒多孔板熱交換器電加熱器合成氨工業(yè)氣體入口N2、H2氣體出口N2、H2、NH3第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成塔合成氨工業(yè)重復(fù)第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成塔合成氨工業(yè)N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成塔合成氨工業(yè)重復(fù)第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成塔合成氨工業(yè)第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月該反應(yīng)

2SO2+O22SO3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）（2體積）（1體積）（2體積）分析角度反應(yīng)條件使該反應(yīng)的速率快（從化學(xué)反應(yīng)速率分析）

使平衡混合物中SO3含量高（從化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析）

壓強(qiáng)

溫度

催化劑

高壓高壓高溫低溫使用不影響第24頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)條件

對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

對(duì)平衡混合物中SO3含量（體積分?jǐn)?shù)）的影響

該反應(yīng)條件的選擇

增大壓強(qiáng)有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率有利于提高平衡混合物中SO3含量壓強(qiáng)增大，有利于SO3的合成，但需要的動(dòng)力大，對(duì)材料、設(shè)備等要求也高，而且該反應(yīng)常壓下轉(zhuǎn)化率已比較高，工業(yè)上一般采用常壓升高溫度有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率不有利于平衡混合物中SO3含量溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，但不有利于平衡混合物中SO3含量，因此生成時(shí)溫度要適宜。工業(yè)上一般采用4000C~5000C的溫度使用催化劑有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率沒有影響工業(yè)上一般采用V2O5催化劑，使反應(yīng)能在較低溫度下較快地進(jìn)行第25頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)