课题2　人工固氮技术──合成氨 (7)(精品).ppt

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1、人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨 1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。N2+O2 =2NO放电或高温放电或高温2NO+O2 =2NO2 3NO2+H2O =2HNO3+NO雷雨肥庄稼雷雨肥庄稼氮的固定将游离态氮转化为化合态氮的方法叫将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定氮的固定N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(放热放热)加温高压加温高压催化剂催化

2、剂思考思考:根据勒夏特列原理分析讨论合成氨根据勒夏特列原理分析讨论合成氨工业适宜的反应条件工业适宜的反应条件?(一一)工业合成氨的反应原理工业合成氨的反应原理n1）浓度：使用过量的氮气。浓度：使用过量的氮气。n2）温度：温度：400500；n3）高压高压:10MPa30MPa；n4）催化剂：铁催化剂：铁(二二)工业合成氨的反应条件工业合成氨的反应条件N2(g)+3H2(g)2NH3(g)高温高压高温高压催化剂催化剂(放热放热)(三三)工业合成氨的生产过程工业合成氨的生产过程:造气造气,净化，合成，分离净化，合成，分离1、造气、造气N2主要来源于主要来源于_氢气主要来源于氢气主要来源于_空气空气

3、水和碳氢化合物水和碳氢化合物(如何从空气中分离出氮气？如何从空气中分离出氮气？)C+H2O=CO+H2CH4+H2O=3H2+COCH4+2H2O=4H2+CO2催化剂催化剂制取原料气的过程中常混有的气体制取原料气的过程中常混有的气体杂质有杂质有_CO,CO2和和H2S(2)用稀氨水吸收用稀氨水吸收H2S杂质杂质：NH3H2OH2S=NH4HSH2O。(3)使使CO变变成成CO2：_。(4)除去除去CO2(用用K2CO3吸收吸收)：_。COH2O=CO2H2K2CO3CO2H2O=2KHCO32、净化净化(1)原料气净化的原因是有些杂质可使催化剂原料气净化的原因是有些杂质可使催化剂“中毒中毒”

4、。n3、将原料气合成氨与分离将原料气合成氨与分离n从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的_，要把混合气体通过冷凝器、，要把混合气体通过冷凝器、_，再导入液氨贮灌。，再导入液氨贮灌。剩余气体再送回合成塔，循剩余气体再送回合成塔，循环利用环利用(合成氨转化率较低，要采用循环操作）。合成氨转化率较低，要采用循环操作）。15%分离器分离器用图式表示合成氨的流程：用图式表示合成氨的流程：原料气原料气的制取的制取净净化化合合成成分分离离液氨液氨(四四)工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程:合成氨的实地照片合成氨的实地照片五五、合成氨工业的发展、合成氨工业的发展1原

5、料及原料气的原料及原料气的净净化化原原料料气气之之一一的的氮氮气气来来自自_，目目前前氢氢气气主主要要通通过过不不同同的的_态态(煤煤和和焦焦炭炭)、_态态(石石油油中中提提炼炼的的石石脑脑油油、重重油油)、_态态(天天然然气气、焦焦炉气炉气)可燃物可燃物为为原料制取。原料制取。2催化催化剂剂的改的改进进多多年年来来一一直直用用_作作催催化化剂剂，目目前前有有采采用用_为为基基础础活性物活性物质质的新型催化的新型催化剂剂。空气空气固固液液气气磁磁铁矿铁矿钌钌3环环境保境保护护(1)废废渣渣：主主要要是是煤煤渣渣和和炭炭黑黑，可可用用作作肥肥料料的的原原料料和和建筑材料建筑材料(2)废废气气：主

6、主要要是是_和和 _等等有有害害气气体体，对对H2S的的处处理理，可可用用_法法(选选择择性性催催化化氧氧化化)、_法法(用用溶溶剂剂吸吸收收浓浓缩缩)，CO2可可用用来来生生产产尿尿素素和碳和碳铵铵等。等。(3)废废液液：主主要要是是含含_和和含含氨氨的的污污水水，处处理理含含氰氰化化物物污污水水主主要要有有_、加加压压水水解解、氧氧化化分分解解、_沉沉淀淀、反反吹吹回回炉炉等等方方法法。处处理理含含氨氨废废水水可可用用蒸蒸馏馏的方法回收，也可用的方法回收，也可用_治理。治理。H2SCO2直接氧化直接氧化循循环环氰氰化物化物生化生化化学化学离子交离子交换换法法科学史话合成氨与诺贝尔奖合成氨与

7、诺贝尔奖 1918年，年，德国化学家哈伯德国化学家哈伯由于实现合成氨的工业由于实现合成氨的工业化生产及合成氨研究对化学理论发展的推动，获得诺化生产及合成氨研究对化学理论发展的推动，获得诺贝尔化学奖。贝尔化学奖。利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，大较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，大约经历了约经历了150年的时间。年的时间。1931年，年，德国化学家卡尔德国化学家卡尔博施博施因为改进合成因为改进合成氨的工业方法而获诺贝尔化学奖。氨的工业方法而获诺贝尔化学奖。2007年，年，德国化学家格哈德德国

8、化学家格哈德埃特尔埃特尔因发现因发现“哈伯哈伯波施法波施法”的作用机理并推动表面化学动力学的作用机理并推动表面化学动力学的研究而获诺贝尔化学奖。的研究而获诺贝尔化学奖。小结：n工业合成氨工业合成氨:n(1)原理:n(2)条件:n(3)生产过程:n(4)三废处理:练习：n合成氨所需的合成氨所需的可由煤和水蒸气反应而制得，可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：其中一步的反应为：（正反应放热），下列措施中，能提高（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率转化率的是（的是（）A增大压强增大压强B降低温度降低温度C增大水蒸气浓度增大水蒸气浓度D加催化剂加催化剂合成氨工业有下列流程：合成氨工业有下列流程：原料气制备；原料气制备；氨氨的合成；的合成；原料气净化和压缩；原料气净化和压缩；氨的分离。其氨的分离。其先后顺序为（先后顺序为（）ABCD