工業(yè)生產(chǎn)條件的選擇

工業(yè)合成工業(yè)生產(chǎn)主要要考慮哪些問(wèn)題？速率要快，提高單位時(shí)間的產(chǎn)量化學(xué)平衡能夠正向移動(dòng)，提高原料利用率生產(chǎn)中的能源消耗，原料，設(shè)備條件等因素理論實(shí)際選擇條件及原因加快速率平衡正向移動(dòng)壓強(qiáng)溫度催化劑濃度目的選擇條件條件高壓高溫使用催化劑增大反應(yīng)物濃度高壓低溫?zé)o影響增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度一、合成氨條件的選擇N2+3H22NH3+Q31.457.579.892.698.81×108Pa23.142.265.284.295.46×107Pa9.119.138.264.286.42×107Pa4.510.625.152.081.51×107Pa13.826.447.071.089.93×107Pa0.050.10.42.215.31×105Pa4000C6000C5000C3000C

2000C壓強(qiáng)氨含量溫度壓強(qiáng)怎么定？壓強(qiáng)的選擇①理論上:增大壓強(qiáng)既可以增大反應(yīng)速率，又能使平衡正向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)越大越好。②實(shí)際上:壓強(qiáng)越大，對(duì)設(shè)備的要求高、壓縮H2和N2所需要的動(dòng)力大，因此壓強(qiáng)不宜過(guò)高。實(shí)際選擇壓強(qiáng)20MPa-50MPa溫度的選擇降低溫度有利于提高平衡混合物中氨的含量。但溫度越低，反應(yīng)速率越小，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因此溫度也不宜太低。選用鐵觸媒做催化劑，它在500℃時(shí)活性最高。實(shí)際生產(chǎn)：1.及時(shí)分離出NH3，提高N2與H2轉(zhuǎn)化率2.控制N2與H2體積比為1:2.8，N2過(guò)量，提高H2的轉(zhuǎn)化率。3.N2和H2循環(huán)使用，提高N2與H2轉(zhuǎn)化率。增大N2的濃度及時(shí)分離出NH3速率平衡移動(dòng)方向增大減小正向正向二、工業(yè)合成氨流程接觸法制硫酸SO3H2SO4SO2S金屬硫化物SO2的制備SO2的氧化SO3的吸收原理工業(yè)設(shè)備主要措施原理SO3+H2O=H2SO4S+O2=SO2點(diǎn)燃4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高溫2SO2+O22SO3+Q催化劑△H2SO4SO3SO2S金屬硫化物如FeS2爐氣凈化，防止催化劑中毒原料粉碎富氧空氣礦渣Fe2O3用于煉鐵爐氣98.397.796.794.992.985.6

5500C99.399.098.697.896.993.5

5000C99.799.699.599.298.697.5

4500C99.999.999.999.799.699.2

4000C100atm50atm25atm10atm5atm1atmPTSO2轉(zhuǎn)化率SO2氧化生產(chǎn)條件的選擇2SO2+O22SO3+Q壓強(qiáng)采用常壓：在常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高,再增大壓強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率的提高并不多,且對(duì)設(shè)備的要求更高。溫度450-500℃:V2O5(五氧化二釩）活性最高。濃度:增大O2濃度，V加快，且提高SO2轉(zhuǎn)化率。催化劑熱交換器接觸室預(yù)熱SO2和O2，冷卻SO3冷SO2和O2熱SO2和O2冷SO398.3%濃H2SO4尾氣H2SO4SO3吸收塔內(nèi)部放置空心瓷環(huán)濃硫酸從塔頂噴下增大接觸面積,延長(zhǎng)吸收時(shí)間用98.3%的濃硫酸吸收SO3，減少酸霧，吸收更充分尾氣吸收處理循環(huán)使用硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程接觸法制硫酸時(shí)，SO2催化氧化適宜的溫度是5000C,其理由是

，

。此反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，但工業(yè)生產(chǎn)中并未采用加壓措施的原因是為提高SO2的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上常使用的方法是______________。提高催化劑活性，加快反應(yīng)速率溫度過(guò)高不利于SO3生成常壓下SO2轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高通入過(guò)量空氣比較合成氨工業(yè)與接觸法制硫酸中SO2催化氧化的生產(chǎn)過(guò)程，判斷正誤：1．都使用了合適的催化劑2．都選擇了合適的溫度3．都采用了使其中一種原料過(guò)量以提高另一種原料利用率的方法4．都采用了高壓的生產(chǎn)條件5．都有循環(huán)操作6．都有熱交換器7．都有尾氣處理某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)為在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)二氧化硫催化氧化的過(guò)程，并制取少量三氧化硫晶體，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。已知三氧化硫遇水生成硫酸并放出大量熱，容易形成酸霧。試回答：A裝置可用來(lái)觀察二氧化硫和氧氣的進(jìn)氣量。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使A中兩根導(dǎo)氣管冒出氣泡的速率相同，其目的是___，A中的藥品是___。檢查完裝置的氣密性且加入藥品后，開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此時(shí)首先應(yīng)該進(jìn)行的操作是___。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能持續(xù)加熱的理由是____。C裝置用來(lái)收集三氧化硫，其中冰鹽水的作用是__。若用ag銅跟足量濃硫酸反應(yīng)制二氧化硫，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)得到bg三氧化硫，該實(shí)驗(yàn)中二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不小于___。設(shè)計(jì)尾氣處理裝置，簡(jiǎn)要說(shuō)明。I.合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)和國(guó)防工業(yè)具有重要意義。寫出氨的兩種重要用途

。II.實(shí)驗(yàn)室制備氨氣，下列方法中適宜選用的是

。①固態(tài)氯化銨加熱分解 ②固體氫氧化鈉中滴加濃氨水③氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液共熱 ④固態(tài)氯化銨與氫氧化鈣混合加熱制化肥、制硝酸②④III.為了在實(shí)驗(yàn)室利用工業(yè)原料制備少量氨氣，有人設(shè)計(jì)了如下裝置（圖中夾持裝置均已略去）。[實(shí)驗(yàn)操作]①檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后，關(guān)閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒，向長(zhǎng)頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e，則A中有氫氣發(fā)生。在F出口處收集氫氣并檢驗(yàn)其純度。②關(guān)閉彈簧夾c，取下截去底部的細(xì)口瓶C，打開彈簧夾a，將氫氣經(jīng)導(dǎo)管B驗(yàn)純后點(diǎn)燃，然后立即罩上無(wú)底細(xì)口瓶C，塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶?jī)?nèi)燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。③用酒精燈加熱反應(yīng)管E，繼續(xù)通氫氣，待無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，打開彈簧夾b，無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)氣體經(jīng)D進(jìn)入反應(yīng)管E，片刻后F中的溶液變紅。回答下列問(wèn)題：（1）檢驗(yàn)氫氣純度的目的是

。（2）C瓶?jī)?nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是

，防止了實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)過(guò)大。此時(shí)再打開彈簧夾b的原因是

，C瓶?jī)?nèi)氣體的成份是

。（3）在步驟③中，先加熱鐵觸媒的原因是

。反應(yīng)管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。答案I.制化肥、制硝酸II.②④III.（1）排除空氣，保證安全（2）鋅粒與酸脫離盡量增大氫氣的濃度以提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率N2H2（3）鐵觸媒在較高溫度時(shí)活性增大，加快氨合成的反應(yīng)速率催化劑：鐵觸媒(以鐵為主體的多成分催化劑),使反應(yīng)物在較低溫度下較快的進(jìn)行反應(yīng)合適的溫度：500℃左右，該溫度催化劑的活性最大；合適的壓強(qiáng)：20MPa~50MPa，對(duì)動(dòng)力、材料、設(shè)備等來(lái)說(shuō)正合適。濃度：將生成的氨及時(shí)從混合氣中分離出來(lái),且向循環(huán)氣中不斷補(bǔ)充N2、H2（1:2.8）。合成氨的適宜條件

原料氣的制取N2：液化空氣，蒸發(fā)分離出氮?dú)釮2：用水和燃料在高溫下制取。C+H2O（g）CO+H2，CO+H2O（g）CO2+H2

工業(yè)上用以合成氨的原料之一——?dú)錃?，有一種來(lái)源是取自石油氣。有人設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑，假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行，你認(rèn)為最合理的是（

）。在合成氨工業(yè)中，為增加氨的日產(chǎn)量，下列變化過(guò)程中不能使平衡向右移動(dòng)的是（）

A.不斷將氨分離出來(lái)

B.使用催化劑

C.