合成氨条件的选择精.ppt

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1、合成氨条件的选择第1页，本讲稿共26页 N2+3H22NH31.可逆反应可逆反应2.正反应为体积缩小的反应正反应为体积缩小的反应第四节第四节合成氨条件的选择合成氨条件的选择第2页，本讲稿共26页有以下数据：有以下数据：H-H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N-H 391KJ/moI 计算计算反应方程式前后破坏化学键所需能量反应方程式前后破坏化学键所需能量第3页，本讲稿共26页有以下数据：有以下数据：H-H 436KJ/moI N N 946KJ/moI N-H 391KJ/moI 计计算算反反应应方方程程式式前前后后破破坏坏化化学学键键所所需需能能量量4363+946=225

2、4（KJ）3916=2346（KJ）第4页，本讲稿共26页 能量能量反应物反应物总能量总能量生成物生成物总能量总能量放出热量放出热量 反应过程第5页，本讲稿共26页 能量能量反应物反应物总能量总能量生成物生成物总能量总能量放出热量放出热量 反应过程放热反应放热反应第6页，本讲稿共26页 N2+3H22NH31.可逆反应可逆反应第四节第四节合成氨条件的选择合成氨条件的选择3.正反应为放热反应正反应为放热反应 2.正反应为体积缩小的反应正反应为体积缩小的反应第7页，本讲稿共26页合成氨合成氨反应反应N2 +3H2 2NH3（正反应为放热反应）（正反应为放热反应）（1体积）（体积）（3体积）（体积）

3、（2体积）体积）分析分析角度角度反应反应条件条件使合成氨的速率使合成氨的速率快快（从化学反应（从化学反应速率分析）速率分析）使平衡混合物中使平衡混合物中NH3含量高（从化学平衡含量高（从化学平衡移动原理分析）移动原理分析）压强压强温度温度催化剂催化剂高压高压高压高压高温高温低温低温使用使用不影响不影响第8页，本讲稿共26页 压强 NH3/Mpa含量/%温度/0C0.11020306010020015.381.5 86.4 89.995.498.83002.252.0 64.2 71.084.292.64000.425.1 38.2 47.065.279.85000.110.6 19.1 26.

4、442.257.56000.054.59.113.823.131.4第9页，本讲稿共26页1 1、既既然然增增大大压压强强既既可可以以提提高高反反应应速速率率，又又可可以以提提高高氨氨的的产产量量，那那么么在在合合成成氨氨关关于于中中压压强强是否越大越好？是否越大越好？2、既既然然降降低低温温度度有有利利于于平平衡衡向向生生成成氨氨的的方方向向移动，那么生产中是否温度越低越好？移动，那么生产中是否温度越低越好？3、在在催催化化剂剂工工业业中中要要使使用用催催化化剂剂，既既然然催催化化剂剂对对化化学学平平衡衡的的移移动动没没有有影影响响，为为什什么么还还要要使用呢？使用呢？第10页，本讲稿共26

5、页反应反应条件条件对化学反对化学反应速率的应速率的影响影响对平衡混合对平衡混合物中物中NH3含含量（体积分量（体积分数）的影响数）的影响合成氨条件的选择合成氨条件的选择增大增大压强压强有利于有利于增大增大化化学反应速学反应速率率有利于提高平有利于提高平衡混合物中衡混合物中NH3含量含量压强增大，有利于氨的合成，但压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等需要的动力大，对材料、设备等要求也高，因此，工业上一般采要求也高，因此，工业上一般采用用20Mpa50Mpa的压强的压强升高升高温度温度有利于增有利于增大大化学反化学反应速率应速率不有利于平不有利于平衡混合物中衡混合物中NH3含量

6、含量温度升高，化学反应速率增大，但温度升高，化学反应速率增大，但不有利于平衡混合物中不有利于平衡混合物中NH3含量，含量，因此合成氨时温度要适宜。工业上因此合成氨时温度要适宜。工业上一般采用一般采用5000C左右的温度，在这左右的温度，在这个温度时，催化剂的活性最大个温度时，催化剂的活性最大使用使用催化催化剂剂有利于增有利于增大大化学反化学反应速率应速率没有影响没有影响工业上一般采用铁触媒，使反应工业上一般采用铁触媒，使反应能在较低温度下较快地进行能在较低温度下较快地进行第11页，本讲稿共26页 压强 NH3/Mpa含量/%温度/0C0.11020306010020015.381.5 86.4

7、 89.995.498.83002.252.0 64.2 71.084.292.64000.425.1 38.2 47.065.279.85000.110.6 19.1 26.442.257.56000.054.59.113.823.131.4第12页，本讲稿共26页数数据据表表明明催催化化剂剂、30Mpa时时平平衡衡混混合合物物中中氨氨的的含含量量仅仅26.4%，这这样样的的条条件件下下，N2、H2的的转转化化率率岂岂不不是是太太低低了了？请请同同学学们们思思考考，为为了了使使平平衡衡向向生生成成氨氨的的方方向向移移动动。提提高高N2、H2的的转转化化率率，你你认认为为还还可可以以采采取取什

8、么措施？什么措施？第13页，本讲稿共26页 根据浓度对化学平衡的影响，采取将氨液化，使其及时离开平衡体系的办法，促使化学平衡向生成氨的方向移动。同时不断补充N2 、H2，既可以使原料气循环使用，又有利于氨的生成。第14页，本讲稿共26页合合成成氨氨流流程程简简图图合 成 塔氨 分 离 器液液氨氨水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气第15页，本讲稿共26页合合成成氨氨流流程程简简图图合 成 塔氨 分 离 器液液氨氨水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气第16页，本讲稿共26页合合成成氨氨流流程程简简图图合 成 塔氨 分 离 器液液氨氨水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气第1

9、7页，本讲稿共26页合成塔合成塔第18页，本讲稿共26页合成塔合成塔绝热层铁触媒多孔板热交换器电加热器气体入口N2、H2气体出口N2、H2、NH3第19页，本讲稿共26页合成塔合成塔重复第20页，本讲稿共26页合成塔合成塔N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温、高压高温、高压第21页，本讲稿共26页合成塔合成塔重复第22页，本讲稿共26页合成塔合成塔第23页，本讲稿共26页该反应该反应2SO2 +O2 2SO3（正反应为放热反应）（正反应为放热反应）（2体积）（体积）（1体积）（体积）（2体积）体积）分析分析角度角度反应反应条件条件使该反应的速率快使该反应的速率快（从化学反应速率（从化学反应速

10、率分析）分析）使平衡混合物中使平衡混合物中SO3含量高（从化学平含量高（从化学平衡移动原理分析）衡移动原理分析）压强压强温度温度催化剂催化剂高压高压高压高压高温高温低温低温使用使用不影响不影响第24页，本讲稿共26页反应反应条件条件对化学反对化学反应速率的应速率的影响影响对平衡混合对平衡混合物中物中SO3含含量（体积分量（体积分数）的影响数）的影响该反应条件的选择该反应条件的选择增大增大压强压强有利于有利于增大增大化化学反应学反应速率速率有利于提高有利于提高平衡混合物平衡混合物中中SO3含量含量压强增大，有利于压强增大，有利于SO3的合成，但的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要需要的动力大

11、，对材料、设备等要求也高，而且该反应常压下转化率求也高，而且该反应常压下转化率已比较高，工业上一般采用常压已比较高，工业上一般采用常压 升高升高温度温度有利于增有利于增大大化学反化学反应速率应速率不有利于不有利于平衡混合平衡混合物中物中SO3含含量量温度升高，化学反应速率增大，温度升高，化学反应速率增大，但不有利于平衡混合物中但不有利于平衡混合物中SO3含含量，因此生成时温度要适宜。量，因此生成时温度要适宜。工业上一般采用工业上一般采用4004000 0C 500C 5000 0C C的温度的温度使用使用催化催化剂剂有利于增有利于增大大化学反化学反应速率应速率没有影响没有影响工业上一般采用工业上一般采用V V2 2O O5 5催化剂，使催化剂，使反应能在较低温度下较快地进行反应能在较低温度下较快地进行第25页，本讲稿共26页合合成成氨氨流流程程简简图图净化压缩合成冷凝分离循环压缩原料气的制备空气、水、燃料空气、水、燃料空气、水、燃料空气、水、燃料液氨液氨液氨液氨C+O2=CO2C+H2O=CO+H2CO+H2O=CO2+H2高温高温高温N2+3H2=2NH3高温、高压 催化剂第26页，本讲稿共26页