合成氨条件的选择1.pptVIP

* N2+3H2 2NH3 第四节 合成氨条件的选择 N2+3H2 2NH3 1.可逆反应 2.正反应为体积缩小的反应 第四节 合成氨条件的选择 有以下数据： H---H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N---H 391KJ/moI 计算 反应方程式前后破坏化学键所需能量 有以下数据： H---H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N---H 391KJ/moI 计算反应方程式前后破坏化学键所需能量 436×3+946==2254 （KJ） 391×6==2346 （KJ） 能量 反应物 总能量 生成物 总能量 放出热量 ? 反应过程 能量 反应物 总能量 生成物 总能量 放出热量 ? 反应过程 放热反应 N2+3H2 2NH3 1.可逆反应 第四节 合成氨条件的选择 3.正反应为放热反应 2.正反应为体积缩小的反应 催化剂 温度 压强 使平衡混合物中NH3含量高（从化学平衡移动原理分析） 使合成氨的速率快（从化学反应速率分析） 分析 角度 反应 条件 N2 + 3H2 2NH3（正反应为放热反应） （1体积）（3体积）（2体积） 合成氨反应 高压 高压 高温 低温 使用 不影响 31.4 23.1 13.8 9.1 4.5 0.05 600 57.5 42.2 26.4 19.1 10.6 0.1 500 79.8 65.2 47.0 38.2 25.1 0.4 400 92.6 84.2 71.0 64.2 52.0 2.2 300 98.8 95.4 89.9 86.4 81.5 15.3 200 100 60 30 20 10 0.1 压强 NH3 /Mpa 含量/% ? 温度/0C 1 1、既然增大压强既可以提高反应速率，又可以提高氨的产量，那么在合成氨关于中压强是否越大越好？ 2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？ 3、在催化剂工业中要使用催化剂，既然催化剂对化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？ 合成氨条件的选择 对平衡混合物中NH3含量（体积分数）的影响 对化学反应速率的影响 反应 条件 增大 压强 有利于增大化学反应速率 有利于提高平衡混合物中NH3含量 压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求也高，因此，工业上一般采用20Mpa~50Mpa的压强 升高 温度 有利于增大化学反应速率 不有利于平衡混合物中NH3含量 温度升高，化学反应速率增大，但不有利于平衡混合物中NH3含量，因此合成氨时温度要适宜。工业上一般采用500 0C左右的温度，在这个温度时，催化剂的活性最大 使用 催化剂 有利于增大化学反应速率 没有影响 工业上一般采用铁触媒，使反应能在较低温度下较快地进行 31.4 23.1 13.8 9.1 4.5 0.05 600 57.5 42.2 26.4 19.1 10.6 0.1 500 79.8 65.2 47.0 38.2 25.1 0.4 400 92.6 84.2 71.0 64.2 52.0 2.2 300 98.8 95.4 89.9 86.4 81.5 15.3 200 100 60 30 20 10 0.1 压强 NH3 /Mpa 含量/% ? 温度/0C 数据表明催化剂、30Mpa时平衡混合物中氨的含量仅26.4%，这样的条件下，N2 、H2的转化率岂不是太低了？请同学们思考，为了使平衡向生成氨的方向移动。提高N2 、H2的转化率，你认为还可以采取什么措施？ 根据浓度对化学平衡的影响，采取将氨液化，使其及时离开平衡体系的办法，促使化学平衡向生成氨的方向移动。同时不断补充N2 、H2，既可以使原料气循环使用，又有利于氨的生成。 合 成 氨 流 程 简 图 合 成 塔 氨 分 离 器 液氨 水 冷 器 循环气体 压缩机 循环压缩机 氢氮混合气 合 成 氨 流 程 简 图 合 成 塔 氨 分 离 器 液氨 水 冷 器 循环气体 压缩机 循环压缩机 氢氮混合气