12 合成氨条件的选择

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1、1、合成氨的化学反应方程式、特点2、分析合成氨的合适条件3、工业上合成氨的合适条件4、选择适宜化工生产条件的原则7、练习目录6、小结5、合成氨工业发展前景8、哈伯和哈伯法合成氨背景资料合成氨条件的选择梅山高级中学韩菊仙资料诺贝尔化学奖1918年颁给了德国化学家哈伯（F.Haber）1931年颁给了德国化学家波施（C.Bosch）哈伯（F.Haber）（1868-1934）是他发明了合成氨方法，并投入了生产；因发明和改进化学高压技术。赞扬哈伯的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人；诅咒他的人说：他是魔鬼，给人类带来

2、灾难、痛苦和死亡P58化学史话合成氨工业的发展历程1、用N2、H2为原料合成氨的工业生产，曾是一个很艰巨的课题。①1900年，法国化学家勒夏特列认为，N2、H2可以在高压下直接化合成氨。但在用实验验证时发生了爆炸，于是他觉得有危险，放弃了研究。②稍后，德国化学家能斯特，通过计算认为合成氨不能实现。使合成氨又惨遭厄运。③德国化学家哈伯知难而进，1908年7月在实验室用N2、H2在600℃、200个大气压，合成出氨,产率为2％。1911—1913年短短两年内产率不仅提高了，而且合成出了1000吨液氨。1918年获得了诺贝尔化学奖。以后，合成

3、氨技术又有了很多改进，使合成氨产量不断提高。我国有合成氨生产企业570多家，其中2004年产量达30万吨以上的有30家，超过50万吨的已有4家。预计今年全国合成氨产量有可能超过4600万吨，比上年增产约380万吨。产量位居世界第一。我国合成氨生产情况怎样？假如你自己就是一个合成氨工厂的厂长，你最关心的是什么？对整个生产过程会有怎样的要求？（常温常压下，合成氨的反应进行得非常慢，几乎不能觉察P57)提高单位工作时间内产品的产量以及原料的利用率，提高合成氨的生产效益。[问题1]请同学们写出合成氨的化学反应方程式，并分析这个反应有什么特点？特

4、点：a、可逆反应b、正反应为放热反应c、正反应是气体体积缩小的反应。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+112.64KJ[问题2]要提高合成氨的生产效益，具体应从哪些方面来考虑？要使氨生成得更快（即提高单位时间里氨的产量）——化学反应速率问题要使氨生成得更多（即提高平衡混合物里氨的含量）——化学平衡问题提高合成氨的生产效益[讨论]针对反应特点，根据外界条件对化学反应速率的影响，说明要使合成氨的化学反应速率增大，应采取哪些措施？应用化学平衡移动原理，说明要提高平衡混合物中氨气的含量，应采取哪些措施？合成氨反应N2+3H22NH3（正反

5、应为放热反应）使NH3生成得快（从反应速率分析）使NH3生成得多（从化学平衡分析）压强温度催化剂浓度目的选择条件高压高温使用催化剂增大反应物浓度高压低温无影响增大反应物浓度减小生成物浓度请同学们对比下表的实验数据，检查自己的理论推断是否正确。分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。结论从反应速率的角度看：温度越高、压强越大，化学反应越快，使用合适的催化剂，反应加快，单位时间内生成的NH3越多；从化学平衡的角度看：高压、低温，平衡时生成物NH3的含量（体积分数）高。[讨论]1、既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨的含量

6、，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么在合成氨工业中温度是否越低越好？3、催化剂对化学平衡没有影响，在合成氨工业中是否需要使用催化剂？一、合成氨的适宜条件[提示]综合考虑化学反应速率和化学平衡移动的原理，再根据工业生产特点和实际需要，选择合成氨的适宜条件。条件条件条件条件[讨论]从表2-3数据表明，即使在500ºC和30MPa的条件下，平衡混和物中氨的含量仅达26.4%，即转化率仍不够大，为了使平衡向生成氨的方向移动，提高N2、H2的转化率,还可以采取哪些措施？条件使用催化剂：可以大大加

7、快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益合成氨的适宜条件选择合适的温度：500℃左右，提高反应速率，又是合成氨催化剂的活性温度；选择合适的压强：20MPa~50MPa，有利于氨的合成，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。浓度：将氨气液化后及时分离出来，所得原料气（过量N2、H2）循环使用，并及时补充N2、H2返回讨论9返回讨论10合成氨的化学反应原理N2+3H22NH3铁触媒500ºC20MPa----50MPaP58思考与讨论合成氨工业的主要流程：合成氨生产示意图氢氮混和气水冷器循环压缩机合成氨简要流程示意图液氨合

8、成塔氨分离器[讨论]工业上选择适宜化工生产条件要坚持什么原则？选择适宜生产条件原则1、注意外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的一致性，还要注意对化学反应速率和化学平衡影响的矛盾性；2、既要注意温度、催化剂