合成氨的适宜条件.pptx

将游离态的氮转化为化合态的氮在工业上有较大的价值。
N2
NH3
医药
炸药
染料
氮肥
硝酸
纯碱
化工生产要做到什么标准使得经济效益最大化？
快、准、狠
化工生产能否做到
又 快 又 多
1、哪些因素可以加快化学反应速率？
2、哪些因素可以影响化学平衡移动？
颗粒大小，浓度，温度，压强，催化剂等；
浓度，温度，压强；
结合学衡移动原理，思考快和多分别具体代表什么？
合成氨气做到又快又多，要控制哪些因素？
N2 ( g ) + 3H2 ( g ) 2NH3 ( g ) +
如何快速而尽可能多的生成NH3?
考虑角度
影响因素
生产得快
生产得多
增大
增大
增大
增大反应物
用
升高
降低
？
？
？
？
20~50MPa
N2适当过量
原料气循环并不断补充氨气液化移去
减小生成物
更优质的
含铁的催化剂
500℃左右
理论选择
实际生产
（适宜条件）
压强
浓度
催化剂
温度
用
哈珀的漫长之路（1904—1913）——
①1904年第一次尝试在1020℃，常压，铁做催化剂，%，其他条件不变，不使用催化剂，几乎得不到氨气；
②1909年和助手在550℃，15-20Mpa，铀做催化剂，可每小时合成数百毫升的液氨；
空气里的采矿工
哈伯在研究这个问题时，实际实验和化工生产中改变了哪些因素，这些因素如何改变的？
①1020℃，常压，铁做催化剂；
其他不变，不使用催化剂；
② 550℃，15-20Mpa，铀做催化剂
温度
压强
催化剂
加热 加压 使用催化剂
氨气产量取得突破：数百毫升每小时
总结下哈伯5年研究成果
用催化剂和升温（加热）能否也使得又快又多？
加快速率，增大产量。
哈珀的漫长之路（1904—1913）——
①%；
②1909年和助手每小时合成数百毫升的液氨；
空气里的采矿工
③最终1913年实现工业合成日产30t液氨，生产条件：500~600℃，20MPa,含铁催化剂，当时合成高压筒体用特殊钢锻造，造价近10万马克。
当今工业生产采用：更优质的含铁催化剂，500℃左右，20~50MPa；
催化剂升级后，如何在实际生产中确定适宜的温度和压强？
不同压强、温度下平衡后氨气的体积分数
催化剂的温度指标
先在适宜温度保持较高催化活性，后选择适宜的加压区间；
化学反应速率
为了多得一点点氨气，再继续增压，联系实际（如：设备造价、安全等）可行吗？
总结①：综合成本确定这个加压区间；温度考虑保证催化剂活性较高。
N2 ( g ) + 3H2 ( g ) 2NH3 ( g ) +
如何快速而尽可能多的生成NH3?
考虑角度
影响因素
生产得快
生产得多
增大
增大
增大
增大反应物
用
升高
降低
？
？
？
？
20~50MPa
N2适当过量
原料气循环并不断补充氨气液化移去
减小生成物
更优质的
含铁的催化剂
500℃左右
理论选择
实际生产
（适宜条件）
压强
浓度
催化剂
温度
用
联系实际讨论下来，你认为还可以采用哪些方法来提高原料的利用率和生成物产量？
冷热交换器