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合成氨条件的选择德化一中郑承裕一、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:合成氨的反应原理(方程式):N2+3H22NH3(放热反应)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+3H22NH3(放热反应)1、压强怎么选?分析:①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。②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?①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。②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的压强二、合成氨工业简介:1、合成氨工业的流程原料气的制取—净化—压缩—合成—分离—液氨N2H2原料气的制取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思考:1molC能制取多少氢气?