高中化学合成氨条件的选择省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

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一、合成氨适宜条件选择
—化学反应速率和化学平衡知识利用
选择适宜条件依据、思绪和方法：
合成氨反应原理(方程式）：
N2+3H2 2NH3(放热反应)
这是一个气体总体积缩小、放热可逆反应。
请思索这个反应特点？
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工业上合成氨，主要要考虑哪些原因？
依据化学反应速率相关知识，思索：
————————，——————，———————— ， 都能够使合成氨化学反应速率增大。
增大压强 升高温度 使用催化剂
经济效益和社会效益：
速度要快，原料利用率要高，单位时间产量要高。另外还要考虑生产中消耗能源，原料，设备条件等原因。
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依据化学平衡知识请思索：要增大平衡体系中氨含量、增大原料转化率能够采取哪些方法？
增大压强，降低温度，减小生成物浓度都能够提升原料转化率。
下面请综合以上两方面原因，并结合实际情况讨论实际生产中对压强、温度、浓度等条件选择。
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N2+3H2 2NH3(放热反应)
1、压强怎么选？
分析：①合成氨反应是体积缩小气体反应，增大压强既能够增大反应速率，又能提升平衡混合物中氨含量，所以理论上压强越大越好。
②不过压强越大，对设备要求高、压缩H2和N2所需要动力大，所以压强也不宜过高。
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综合以上两点，实际生产中压强普通选择在20MPa---50MPa之间。
2、温度怎么选择？
①因为正反应方向是放热反应，所以降低温度有利于提升平衡混合物中氨含量。
②可是温度越低，反应速率越小，到达平衡所需要时间越长，所以温度也不宜太低。
催化剂要在一定温度下效果最好。
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综合以上原因，实际生产中温度普通选择在500℃（主要考虑催化剂活性）左右。
3、用不用催化剂？
使用催化剂能否提升合成氨转化率？
使用催化剂对反应速率有何影响？
实际生产中选取铁为主体多成份催化剂（铁触媒），它在500℃时活性较高。
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4、浓度怎么定？H2和N2百分比怎么定？
增大反应物浓度能够增大反应速率，减小生成物浓度能够使平衡正向移动。所以能够用保持一定氮、氢浓度，降低氨气浓度方法，提升合成氨效率和产量。
实际生产中处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定浓度。
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举例：在合成氨工业中，为增加氨气日产量，在实现此目标过程中与平衡移动无关是
（ A）不停将氨分离出来
（B） 使用催化剂
（C） 采取500℃高温
（D）采取20-50Mp压强
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二、合成氨工业介绍：
1、合成氨工业流程
原料气制取—净化—压缩—合成—分离—液氨
N2 H2
原料气制取
N2：液化空气，蒸发分离出氮气
H2：用水和燃料在高温下制取。如：
C + H2O（g） CO+H2，
CO+H2O（g） CO2+H2
思索：1mol C能制取多少氢气？
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