1、第二章 化学平衡,第四节 合成氨条件的选择,一、合成氨的适宜条件的选择化学反应速率和化学平衡知识的运用,选择适宜条件的依据、思路和方法：,这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应。,请思考这个反应的特点？,工业上合成氨，主要要考虑哪些因素？,根据化学反应速率的有关知识，思考： ， ， 都可以使合成氨的化学反应速率增大。,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，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。另外还要考虑生产中的消耗能源，原料，设备条件等因素。,根据化学平衡的知识请思考：要增大平衡体系中氨的含量、增大原料的转化率可以采用哪些方法？,增大压强，降低温度，减小生成物的浓
2、度都可以提高原料的转化率。,下面请综合以上两方面的因素，并结合实际情况讨论实际生产中对压强、温度、浓度等条件的选择。,N2+3H2 2NH3(放热反应),1、压强怎么选？,分析：合成氨反应是体积缩小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理论上压强越大越好。但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强也不宜过高。,综合以上两点，实际生产中压强一般选择在20MPa-50MPa之间。,2、温度怎么选择？,因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量。,可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也
3、不宜太低。催化剂要在一定温度下效果最好。,综合以上因素，实际生产中温度一般选择在500（主要考虑催化剂的活性）左右。,3、用不用催化剂？,使用催化剂能否提高合成氨的转化率？使用催化剂对反应速率有何影响？,实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在500时活性较高。,4、浓度怎么定？H2和N2的比例怎么定？,增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。因此可以用保持一定的氮、氢浓度，减少氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和产量。,实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定的浓度。,举例：在合成氨工业中，为增加氨气的日
4、产量，在实现此目的的过程中与平衡移动无关的是 ( ),（ A）不断将氨分离出来（B） 使用催化剂（C） 采用500的高温（D）采用20-50Mp的压强,B,二、合成氨工业的发展前景,【提问】： 根据工业上制取原料气的化学方程式，合成氨工业需用哪些原料？ 原料：空气、水和燃料 根据反应条件： 使用合适的催化剂防止催化剂“中毒”原料气要净化 高压生产氮、氢混合气要用压缩机压缩到高压,1原料气的制备净化压缩 2氨的合成 氮、氢混合气经过净化压缩以后进入合成塔 合成塔生产的特点和条件： 高压 发生在催化剂存在下的放热反应 适当的温度 为了符合这些条件，合成塔的构造应该： 有耐高压的厚壁 有能够安放厚层触媒的设备（接触室） 塔壳外用绝热材料包裹，塔内有进行热交换的设备（热交换器）,3氨的分离,从合成塔里出来的混合气体通常约含15左右的氨利用氨的什么性质把它从混合气里分离出来？ 利用氨易液化的性质，将混合气体降温，使氨液化 工业上让混合气通过冷凝器，使氨液化，然后在气体分离器里把液态氨分离出来，导入液氨贮罐经气体分离器出来的气体，通过循环压缩机，再送到合成塔里 使没有起反应的物质从反应后的生成物里分离出来，并重新回到反应器里去，这种工艺过程叫做循环操作过程,合成氨的工业流程,1、压缩机、合成塔 2、热交换过程 3、氨的分离 4、循环操作过程,合成氨的实地照片,THE END,
