合成氨条件的选择.pptVIP

(2)增大压强时合成SO3是否有利?在实际生产中应如何选择压强?为什么? (3)生产中要用过量的空气，为什么? * * 合成氨条件的选择 第 四 节 [复习提问] 1.影响化学反应的因素有哪些？ 2.要使一个化学平衡发生移动,可改变哪些条件? 第四节 合成氨条件的选择 N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) 结论：1．如何加快反应速率；2．如何提高NH3在平衡混合气中的含量。 增大反应物浓度减小生成物浓度 增大反应物浓度 浓度 无影响 使用催化剂 催化剂 降低温度 升高温度 温度 增大压强 增大压强 压强 使NH3生产得多(从平衡分析) 使NH3生产得快(从速率分析) 目的条件 选择 一、合成氨的条件选择 1.压强 20 MPa～50MPa 2.温度 500℃左右 3．催化剂 铁触媒——以铁为主体的多成分催化剂。 工业上在上述温度、压强和催化剂作用下，可使平衡混合气中NH3的体积分数达到 多大呢?请同学们打开课本49页，看表2—5，看一下在500℃、20 MPa～50 MPa时NH3的体积分数大约为多少? 26.4％左右。 改变浓度。 显然，NH3的产率并不太高，那么还需要采取什么措施来提高NH3的产率呢? 4．浓度：分离出NH3后的N2、H2循环使用，并及时补充原料气。 对，N2和H2开始以1：3的体积比进入合成塔，分离出来的气体中N2和H2仍为 1：3，再以1：3的体积比补充原料气，就可以使反应物始终保持一定的浓度，避免了不断调整反应物配比的麻烦。 那么，从平衡混合气中分离出NH3，利用了氨气的什么性质呢? 易液化 合成氨是在什么设备中进行的? 合成塔。 ①有耐高压的厚壁；②安放有厚层的催化剂；③有热交换器。 由于合成氨的反应是放热反应，通过热交换器，可以预热氮、氢混合气体，使热量得到充分利用，那么这样的设备是不是最好的设备呢?将来还有可能有更好的设备吗?请同学们阅读课本——合成氨工业的发展前景。 二、合成氨工业的发展前景 看完后请同学们讨论一下，如果你是一位工程师，你想采取什么办法来进一步提高氨产量?或降低合成氨的成本? ①研制新的能承受高压的材料。②研制新的能产生高压的设备。③研制合成新的催化剂。 合成氨条件的选择是与科学进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密联系的，随着科技的发展，我国合成氨工业已有迅速发展，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. 目前一些科学家正努力研制新的催化剂，试图使合成氨的反应在较低温度下进行。那么，如果新的催化剂研制成功，会不会减缓合成氨生产中对压强的要求而减少设备制造的投资呢? 一、不会。因为催化剂只能加快反应速率而不能引起平衡移动，而增大压强是为了使平衡向正反应方向移动，以增大NH3的产量。 二、会，因为新催化剂可以使反应在较低温度下就有很大的反应速率，这样降低了反应所需温度，低温有利于平衡正向移动，增大NH3的产量，这样就可以减缓生产中对压强的要求而减少设备制造的投资。 同学们说得都有道理，增大压强和降低温度都有利于提高NH3的产量，并不 矛盾，所以若能研制出新的催化剂，降低反应所需温度，又能研制出能承受高压且廉价的新材料，岂不更好?希望同学们努力学习，为我国合成氨工业的发展再上一个新台阶做出贡献。 在制硫酸的工业生产中，有以下反应：2SO2 (g)+O2(g)=2SO3 ?2SO3(g)(正反应为放热反应)，反应温度为450℃，使用V2O5为催化剂。在此条件下，如果压强为0.1 MPa，SO2的转化率为97.5％；压强为10 MPa,SO2转化率为99.3％． 回答： (1)工业生产中选择450℃左右的温度，原因是什么? 答案：(1)为了加快反应速率且使催化剂活性最强，所以选择450℃。 有利。在实际生产中应采取常压，因常压下反应物已有很高转化率，增大压强虽然可提高SO2转化率，但对设备要求也高，得不偿失。 用过量的空气，可增大反应物中O2的浓度，从而加快反应速率，并提高SO2的转化率。