工业合成氨PPT教学课件(1)
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合成氨工业PPT课件
（1）物理吸收法 利用二氧化碳能溶解于水或有机溶剂这一性质完成。吸收二 氧化碳后的溶液可用减压解吸法再生。
（2）化学吸收法 利用二氧化碳具有酸性特征而与碱性物质反应将其吸收。
常用脱碳方法（书43）
名称
吸收剂 方法特点
温度
1、 加压水洗法 物理
吸收 2、 低温甲醇法 法
水 甲醇
加压下 CO2 溶于水，净化度不 常温
鼓风
制气工艺流程 （1）、空气吹风：自下而上地通入空气，提高燃料层温度
（2）、蒸汽上吹：为保持正常炉温，可在水蒸气中配入部分 空 气进行气化。
（3）、蒸汽下吹：水蒸气与加氮空气从上而下进行气化反应， 使燃料层温度趋于均衡。
（4）、蒸汽二次上吹：将炉底的煤气排净，为吹入空气作准 备
。 （5）、空气吹净：此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中
法
液中添加
2． 改良热碱法 二乙醇胺、 在较高温度下加压吸收，出 73-110 2.7
五 氧 化 二 口 CO2 0.1%
矾等
4、原料气的最终净化
原料气经脱硫、变换和脱碳后尚含有少量残余的一氧化 碳及二氧化碳，由于它们对氨合成催化剂有较大的毒害，因 此，在送往合成工序前，必须作最后的净化处理。使CO与 CO2两者之和少于10X10－6。 （1）、铜氨液吸收法
4NH3＋5O2 = 4NO＋6H2O 2NH3＋CO2 = NH2COONH4 NH2COONH4 = CO（NH2）2＋H2O
氨还可以与一些无机酸（如硫酸、硝酸、磷酸等） 反应，生成硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵等。 可用于生 产化肥。
2、用途
药物
机械工业
磺胺 冷 冻 (致 冷 剂 )
石油加工
化肥工业
辐射段 (高温燃料气体对转化反应管进行辐射传热 )
（2）化学吸收法 利用二氧化碳具有酸性特征而与碱性物质反应将其吸收。
常用脱碳方法（书43）
名称
吸收剂 方法特点
温度
1、 加压水洗法 物理
吸收 2、 低温甲醇法 法
水 甲醇
加压下 CO2 溶于水，净化度不 常温
鼓风
制气工艺流程 （1）、空气吹风：自下而上地通入空气，提高燃料层温度
（2）、蒸汽上吹：为保持正常炉温，可在水蒸气中配入部分 空 气进行气化。
（3）、蒸汽下吹：水蒸气与加氮空气从上而下进行气化反应， 使燃料层温度趋于均衡。
（4）、蒸汽二次上吹：将炉底的煤气排净，为吹入空气作准 备
。 （5）、空气吹净：此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中
法
液中添加
2． 改良热碱法 二乙醇胺、 在较高温度下加压吸收，出 73-110 2.7
五 氧 化 二 口 CO2 0.1%
矾等
4、原料气的最终净化
原料气经脱硫、变换和脱碳后尚含有少量残余的一氧化 碳及二氧化碳，由于它们对氨合成催化剂有较大的毒害，因 此，在送往合成工序前，必须作最后的净化处理。使CO与 CO2两者之和少于10X10－6。 （1）、铜氨液吸收法
4NH3＋5O2 = 4NO＋6H2O 2NH3＋CO2 = NH2COONH4 NH2COONH4 = CO（NH2）2＋H2O
氨还可以与一些无机酸（如硫酸、硝酸、磷酸等） 反应，生成硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵等。 可用于生 产化肥。
2、用途
药物
机械工业
磺胺 冷 冻 (致 冷 剂 )
石油加工
化肥工业
辐射段 (高温燃料气体对转化反应管进行辐射传热 )
工业合成氨简易流程ppt课件
K p 1 py1 H .y 5 2N y 3N 0 H .5 2(1 yy i Ny 3N H 3) H 2(r p r 1 1 .)5 2
(1yy i Ny3H N3H )2Kpp(rr 1.1 5)2
影响平衡氨含量的要素
a．压力和温度的影响
当r＝3时， yi =0时，不同温度、 压力下的平衡氨含量值如下表：
快，外分散影响可忽略，但内分散阻力不能忽视，内分散速率影响氨 合成反响的速率。改动催化剂粒度，调理对反响速率的影响。
第二节 氨合成催化剂
氨合成反响必需用催化剂，没有催化剂，即使 在很高压力下反响速度也很小，生成的氨浓度很低。 可以作氨合成催化剂的物质很多，如锇〔Os〕、 铁(Fe)、锰(Mn)、钨(W)和铀(U)等。但由于以铁为 主体的催化剂具有原料来源广、价钱低廉、在低温 下有较好的活性、抗毒才干强、运用寿命长等优点， 广泛采用。
氧及含氧的化合物 CO、CO2、H2O
毒物
永久毒物
硫及其化合物 氯及其化合物 磷及其化合物
催化剂的改良： ①降低活性温度 ②改动外形降低 催化剂床层阻 力，节省功耗。
砷及其化合物
第三节 氨合成的工艺条件
❖ 前面讨论过氨合成的热力学、动力学及催化剂，实践消费 过程中，反响不能够到达平衡，合成工艺参数的选择除了 思索平衡氨含量外，还要综合思索反响速率、催化剂运用 特性以及系统的消费才干、原料和能量耗费等，以期到达 良好的技术经济目的。需求选择氨合成的工艺参数。
确定复原条件的原那么：
使四氧化三铁充分复原为α-Fe， 使复原生成的铁结晶不因重结晶而长大，以保证有最大的 比外表积和更多的活性中心。
3、影响复原质量的要素
装入氨合成塔的催化剂在运用前需求进展H2复原，使四氧化 三铁变为α-Fe 微晶才有活性。复原条件应使铁充分被复原，复原 后比外表积最大。 ◆复原温度，复原为吸热反响，提高温度利于平衡右移，复原速 度快，但生成的α-Fe 微晶颗粒较大，比外表积降低；复原温度过 低，复原速度慢，复原时间长，复原不彻底。复原温度略低于合 成氨操作温度。 ◆ 复原压力，提高复原压力，相当于提高H2分压，反响速度快， 同时可使氨合成反响进展，放出部分热量弥补电加热器。但也提 高了H2O的分压，添加了催化剂反复氧化复原程度，普通选1020MPa；
《合成氨的概述》课件
合成氨的发现
总结词
合成氨的发现可以追溯到19世纪末期，当时科学家们开始探索氮和氢合成氨的可能性。
详细描述
1898年，德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和助手卡尔·博施（Carl Bosch）成功地开发出了一 种能够实现大规模合成氨的方法，这种方法被称为哈伯-博施法。这一发现为工业生产和农业提供了大 量的氨，对全球经济发展和人类生存具有重要意义。
原料气的净化
总结词
原料气的净化是合成氨生产工艺的重要环节，主要是通过化学和物理方法去除 原料气中的杂质，如二氧化碳、硫化氢和氧气等。
详细描述
原料气的净化通常包括脱硫、脱碳和脱氧等过程。脱硫主要是用碱性溶液或固 体吸收剂去除硫化氢；脱碳主要是用溶液吸收或固体吸附剂去除二氧化碳；脱 氧主要是通过催化剂或氧化反应将氧气转化为水。
环保与安全问题
总结词
合成氨工艺中存在一些环保与安全问题，需要采取相应的措施加以解决。
详细描述
合成氨工艺中会产生大量的废气和废水，如果处理不当会对环境造成污染。因此，需要 采取一系列环保措施，如废气处理、废水处理和废弃物回收等。此外，由于合成氨工艺 需要在高温高压下进行，也存在一定的安全风险。因此，需要采取相应的安全措施，如
《合成氨的概述》 ppt课件
目 录
• 合成氨的简介 • 合成氨的生产工艺 • 合成氨的工艺特点 • 合成氨的未来发展 • 总结
01
合成氨的简介
合成氨的定义
总结词
合成氨是指将氮和氢在高温高压和催化剂的作用下合成为氨的过程。
详细描述
合成氨是一种化学反应，通常在高温高压和催化剂存在的条件下进行，将氮气和氢气合成为氨气。这个反应是工 业上大规模生产氨的重要方法，也是化学工业中的重要反应之一。
合成氨PPT课件
反应特点 ：
主要副反应
主反应总体上是吸热，体积增大的反应
C4 ＝ H 2 H 2 C 7.9 4 k.m J 1ol 2 C O C2 O C 1.7 4 k2 .m J 1ol C H O 2 ＝ H 2 O C 1.3 3 k 6 1 .m J 1o
16
1.2.1 甲烷蒸汽转化反应的热力学分析
鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学 理论发展的推动，1918年，哈伯获得了诺贝 尔化学奖。
哈伯及其实验装置
合成氨发展的三个典型特点： 1. 生产规模大型化。 1000~1500T/日 2. 能量的合理利用。 用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力，基本不用电能。 3. 高度自动化。 自动操作、自动控制的典型现代化工厂。
第1章 合 成 氨 Synthesis of Ammonia
授课教师：蔡永伟
1
主要内容
1 1.1 概 述 2 1.2 原料气的制取 3 1.3 原料气的净化 4 1.4 氨的合成
2
1.1 概述 (Preface)
• 空气中含有游离氮(N2：78.03%)，但是只有豆科等能 够直接吸收空气中的游离氮。
1908年7月，德国化学家弗里茨·哈伯在实验 室用N2和H2在600℃、200个大气压，以锇 为催化剂的条件下合成了氨，虽然产率仅有 8%，却也是一项重大突破。并成功地设计了 原料气的循环工艺，这就是合成氨的哈伯法。
1913年，德国当时最大的化工企业——巴登 苯胺和纯碱制造公司，组织了以化工专家波施 为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施， 进行了多达6500次试验，测试了2500种不 同配方的催化剂后，最后选定了含铅镁促进剂 的铁催化剂，将哈伯的合成氨设想变为现实， 一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。
化工工艺学合成氨幻灯片PPT
（1）原料的预热温度：其高低应根据原料烃的 组成及催化剂的性能而定。 （2）对流段内各加热盘管的布置
(3) 转化系统的余热回收
现代大型氨最重要的特点是充分回收生产过程的余热， 产生高压蒸气作为动力。
29 合成氨工业
（四）、烃类蒸气转化主要设备
顶部烧嘴炉（图）
炉型 侧壁烧嘴炉
1、一段转化炉
梯台炉 冷底式（图）
1、外部供热的蒸汽转化法
2、内部蓄热的间歇操作法
3、自热反应的部分氧化法
11 合成氨工业
二、煤气化原理
（一）、化学平衡
1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为： C+O2= CO2； △H0298=-393.77kJ/mol C+1/2O2=CO； △H0298=-110.59kJ/mol C+CO2=2CO； △H0298=-172.284kJ/mol CO+1/2O2=CO2；△H0298=-283.183kJ/mol 设CO2平衡转化率为α，总压为P 则
在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂。
5 合成氨工业
三、生产方法
（一）氰化法
CaO 3C 2 0 0oC 0 Ca2 CCO Ca2 CN2 1 0 0oC 0 CaC 2C N
CaC 23 NH2O CaC 32 O NH 3
（二）直接法
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢 气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成 氨基本上都用此法。
烷烃：
或
C n H 2 n 2 n 2 1 H 2 O 3 n 4 1 C 4 n 4 H 1 C 2
C C n H n H 2 n 2 n 2 2 n n 2 2 O O H H n n2 C C ( ( 2 3 n n 1 1 ) ) O H H O 2 2
(3) 转化系统的余热回收
现代大型氨最重要的特点是充分回收生产过程的余热， 产生高压蒸气作为动力。
29 合成氨工业
（四）、烃类蒸气转化主要设备
顶部烧嘴炉（图）
炉型 侧壁烧嘴炉
1、一段转化炉
梯台炉 冷底式（图）
1、外部供热的蒸汽转化法
2、内部蓄热的间歇操作法
3、自热反应的部分氧化法
11 合成氨工业
二、煤气化原理
（一）、化学平衡
1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为： C+O2= CO2； △H0298=-393.77kJ/mol C+1/2O2=CO； △H0298=-110.59kJ/mol C+CO2=2CO； △H0298=-172.284kJ/mol CO+1/2O2=CO2；△H0298=-283.183kJ/mol 设CO2平衡转化率为α，总压为P 则
在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂。
5 合成氨工业
三、生产方法
（一）氰化法
CaO 3C 2 0 0oC 0 Ca2 CCO Ca2 CN2 1 0 0oC 0 CaC 2C N
CaC 23 NH2O CaC 32 O NH 3
（二）直接法
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢 气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成 氨基本上都用此法。
烷烃：
或
C n H 2 n 2 n 2 1 H 2 O 3 n 4 1 C 4 n 4 H 1 C 2
C C n H n H 2 n 2 n 2 2 n n 2 2 O O H H n n2 C C ( ( 2 3 n n 1 1 ) ) O H H O 2 2
合成氨工业生产课件
农药
合成氨是制造农药的重要成分。
医药
合成氨还可以用于制药中的合成 反应。
工业生产
合成氨在提高工业生产效率中也 具有重要的作用。
合成氨的生产工艺
1
氨的物理和化学性质
氨是一种无色、有强烈气味的气体。它的燃烧是生成水和氮氧化物。
2
氨的生产方法
合成氨的生产方法通常采用哈伯-玻斯曼过程，需要高压、高温、铁催化和氢气。
3
传统合成氨工艺
传统的合成氨工艺存在能源消耗高、开销大、环保问题等诸多问题。
4
新型合成氨工艺
新型合成氨工艺是一种绿色、高效、低耗的方法，采用先进的催化剂和反应条件实现合成氨 的高效率转化。
合成氨工业生产的优势和挑战
优势：高效、节能、环保
合成氨工业生产具有高效、节能、环保等诸多优势，有助于推动工业绿色化发展。
技术进步和创新发展方向
新型催化剂和反应条件不断涌现， 合成氨工业将朝着更加高效、节 能、环保的方向发展。
总结
本课件介绍了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战，以及全球合成氨产能 与消费量、合成氨的用途和市场需求、技术进步和创新发展方向。随着技术 进步和新型催化剂的应用，合成氨工业将会越来越高效、节能和环保。
挑战：原料供应、装置设计、废气处理
合成氨工业生产面临原料供应的不稳定性、装置设计的复杂性、废气处理的环保问题等诸多 挑战。
合成氨工业发展现状和趋势
全球合成氨产能与消费量
全球各国合成氨产能与消费量不 断增长，中国是最大的生产和消 费国家。
合成氨的用途和市场需求
肥料、农药、医药等行业对合成 氨的市场需求逐年增长。
合成氨工业生产ppt课件
合成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是广泛应用于肥料、农药、医药等领域的重要化工原料。本课件介绍 了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战、以及发展现状和趋势。
合成氨PPT教学课件
• 干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干 扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干 扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然 产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干 扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存 在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发 现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、 31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱 氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位 的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸， 结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性 提高到108 U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存 稳定性高很多。
2．生长激素改造
生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体 的生长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还 可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发 其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用，需使人 的重组生长激素只与生长激素受体结合，尽可能减少 与其他激素受体的结合。经研究发现，二者受体结合 区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造 加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需 要锌离子参与作用，而它与生长激素受体结合则无需 锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基的氨基酸 侧链，如第18和第21位His（组氨酸）和第17位 Glu（谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开 发作为临床用药还有大量的工作要做。
例如：
干扰素（半胱氨酸）
体外很难保存
改造干扰素（丝氨酸） Nhomakorabea体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶
改造
（352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍 天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 （104位的天冬酰胺）
工业合成氨PPT课件
综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及综 合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在200～ 500大气压之间。
2、温度怎么选择？
分析：
①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温 度有利于平衡正向移动。
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。
③催化剂要在一定温度下催化活性最大。
2、实验研究表明，在特定条件下， 合成氨反应的速率与反应的物质的浓 度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请你根据关系式分析：各物质的浓 度对反应速率有哪些影响？可以采 取哪些措施来提高反应速率？
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
催化剂对合成氨反应速率的影响
NH3%
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
降__低_温度、增__大_压强有利于化学平衡向 生成氨的方向移动，N2、H2体积比为 _1_：__3_时平衡混合物中氨的含量最高。
二、合成氨反应的速率
【交流·研讨】 书P66
1、你认为可以通过控制那些反应条件来 提高合成氨反应的速率？
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积)
2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
(2体积)
△S = -198.2J·K-1·mol-1
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气态物质系数减小 ④正反应是放热反应
一、合成氨反应的限度
【交流·研讨】 书P65
请利用化学平衡移动的知识分析 什么条件有利于氨的合成．
练一练：
1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变 化过程不能使平衡向右移动的是（ BC） （A）不断将NH3分离出来 （B）使用催化剂 （C）采用700K左右的高温 （D）采用2×107～5×107Pa的压强
2、温度怎么选择？
分析：
①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温 度有利于平衡正向移动。
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。
③催化剂要在一定温度下催化活性最大。
2、实验研究表明，在特定条件下， 合成氨反应的速率与反应的物质的浓 度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请你根据关系式分析：各物质的浓 度对反应速率有哪些影响？可以采 取哪些措施来提高反应速率？
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
催化剂对合成氨反应速率的影响
NH3%
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
降__低_温度、增__大_压强有利于化学平衡向 生成氨的方向移动，N2、H2体积比为 _1_：__3_时平衡混合物中氨的含量最高。
二、合成氨反应的速率
【交流·研讨】 书P66
1、你认为可以通过控制那些反应条件来 提高合成氨反应的速率？
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积)
2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
(2体积)
△S = -198.2J·K-1·mol-1
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气态物质系数减小 ④正反应是放热反应
一、合成氨反应的限度
【交流·研讨】 书P65
请利用化学平衡移动的知识分析 什么条件有利于氨的合成．
练一练：
1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变 化过程不能使平衡向右移动的是（ BC） （A）不断将NH3分离出来 （B）使用催化剂 （C）采用700K左右的高温 （D）采用2×107～5×107Pa的压强
《合成氨工业》课件
维护保养
定期对设备进行维护保养，包括清洗、润滑、紧固等，以延长设备使 用寿命和保证生产安全。
故障诊断与处理
对设备运行过程中出现的故障进行诊断和处理，及时排除故障，恢复 设备正常运行。
安全措施
为确保设备和人员安全，需要采取一系列安全措施，如设置安全阀、 压力表、温度计等安全附件，以及进行定期的安全检查和评估。
工艺流程的能量分析
总结词
对合成氨工艺流程的能量利用进行评估 和分析。
VS
详细描述
合成氨工艺需要消耗大量的能量，包括燃 料、蒸汽和电能等。通过对工艺流程的能 量分析，可以优化工艺过程，提高能量利 用效率，降低生产成本。同时，还可以采 取节能措施，如余热回收、能量梯级利用 等，进一步降低能耗。
03
合成氨工业的设备与操作
合成氨工业的应用领域
总结词
合成氨是农业、化工、制药等领域的重要原料，其在化肥、硝酸、炸药等方面有广泛应 用。
详细描述
合成氨是农业生产中重要的化肥原料之一，用于制造氮肥和复合肥等。此外，合成氨也 是化工和制药领域的重要原料，用于生产硝酸、己内酰胺、尼龙等化学品和炸药等军用
物资。随着科技的不断进步和应用领域的拓展，合成氨工业将继续发挥重要作用。
事故预防措施
采取多种预防措施，如定期检查设备、加强通风、设置安全警示标 识等，降低事故发生的风险。
应急处理
针对可能发生的事故，制定应急处理方案，确保在事故发生时能够 迅速、有效地应对，减少损失。
THANKS。
详细描述
原料气中可能含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等杂质，这 些杂质会影响合成氨的效率和产品质量。因此，需要经过一 氧化碳的变换和二氧化碳的脱除等净化过程，以获得高纯度 的氢气和氮气。
定期对设备进行维护保养，包括清洗、润滑、紧固等，以延长设备使 用寿命和保证生产安全。
故障诊断与处理
对设备运行过程中出现的故障进行诊断和处理，及时排除故障，恢复 设备正常运行。
安全措施
为确保设备和人员安全，需要采取一系列安全措施，如设置安全阀、 压力表、温度计等安全附件，以及进行定期的安全检查和评估。
工艺流程的能量分析
总结词
对合成氨工艺流程的能量利用进行评估 和分析。
VS
详细描述
合成氨工艺需要消耗大量的能量，包括燃 料、蒸汽和电能等。通过对工艺流程的能 量分析，可以优化工艺过程，提高能量利 用效率，降低生产成本。同时，还可以采 取节能措施，如余热回收、能量梯级利用 等，进一步降低能耗。
03
合成氨工业的设备与操作
合成氨工业的应用领域
总结词
合成氨是农业、化工、制药等领域的重要原料，其在化肥、硝酸、炸药等方面有广泛应 用。
详细描述
合成氨是农业生产中重要的化肥原料之一，用于制造氮肥和复合肥等。此外，合成氨也 是化工和制药领域的重要原料，用于生产硝酸、己内酰胺、尼龙等化学品和炸药等军用
物资。随着科技的不断进步和应用领域的拓展，合成氨工业将继续发挥重要作用。
事故预防措施
采取多种预防措施，如定期检查设备、加强通风、设置安全警示标 识等，降低事故发生的风险。
应急处理
针对可能发生的事故，制定应急处理方案，确保在事故发生时能够 迅速、有效地应对，减少损失。
THANKS。
详细描述
原料气中可能含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等杂质，这 些杂质会影响合成氨的效率和产品质量。因此，需要经过一 氧化碳的变换和二氧化碳的脱除等净化过程，以获得高纯度 的氢气和氮气。
高二化学合成氨工业PPT教学课件
液化，蒸发 N2 N2:空气
O2+C CO2 N2 H2:水，燃料（煤，石油，天数气）
C+H2O(g)=CO+H2 CO+H2O(g)=CO2+H2
B 净化：清除杂质，防止催化 剂“中毒”
C压缩
2 氨的合成 3 氨的分离Leabharlann 影响化学平衡的因素有哪些？
一、浓度
在其它条件不变的情况下，增大 反应物的浓度或减小生成物的浓 度，都可以使平衡向着正反应的 方向移动；增大生成物的浓度或 减小反应物的浓度，都可以使平 衡向着逆反应的方向移动。
二、压强
在其它条件不变的情况下，增大 压强会使化学平衡向着气体体积 缩小的方向移动；减小压强，会 使平衡向着气体体积增大的方向 移动。
复习
影响化学反应速度的因素有哪些？ 温度，浓度，压强，催化剂
温度 浓度 压强
越大，速度越快
在一个密闭容器中放入2molSO2和 1molO2,画出正反应和逆反应的速 率——时间曲线
V
V正
V逆
0
t
化学平衡的定义：
在一定条件下的可逆反应里，正 反应和逆反应的速率相等时，反应 混合物中各组成成分的百分含量保 持不变的状态。
30MPa
89.9 71.0 47.0 26.4 * 13.8
60MPa
95.4 84.2 65.2 42.2 23.1
一 选择合成氨的适宜条件
压强：20MPa—50MPa 温度：500°C 催化剂：铁触媒
循环操作过程（N2与H2浓度比 为1：3）
二 合成氨工业简述：
1原料气的制备，净化和压缩： Ａ制备：
反应的特点：正反应是体积缩小的放热反应
达到平衡时混合气中氨的含量（体积百分数）
O2+C CO2 N2 H2:水，燃料（煤，石油，天数气）
C+H2O(g)=CO+H2 CO+H2O(g)=CO2+H2
B 净化：清除杂质，防止催化 剂“中毒”
C压缩
2 氨的合成 3 氨的分离Leabharlann 影响化学平衡的因素有哪些？
一、浓度
在其它条件不变的情况下，增大 反应物的浓度或减小生成物的浓 度，都可以使平衡向着正反应的 方向移动；增大生成物的浓度或 减小反应物的浓度，都可以使平 衡向着逆反应的方向移动。
二、压强
在其它条件不变的情况下，增大 压强会使化学平衡向着气体体积 缩小的方向移动；减小压强，会 使平衡向着气体体积增大的方向 移动。
复习
影响化学反应速度的因素有哪些？ 温度，浓度，压强，催化剂
温度 浓度 压强
越大，速度越快
在一个密闭容器中放入2molSO2和 1molO2,画出正反应和逆反应的速 率——时间曲线
V
V正
V逆
0
t
化学平衡的定义：
在一定条件下的可逆反应里，正 反应和逆反应的速率相等时，反应 混合物中各组成成分的百分含量保 持不变的状态。
30MPa
89.9 71.0 47.0 26.4 * 13.8
60MPa
95.4 84.2 65.2 42.2 23.1
一 选择合成氨的适宜条件
压强：20MPa—50MPa 温度：500°C 催化剂：铁触媒
循环操作过程（N2与H2浓度比 为1：3）
二 合成氨工业简述：
1原料气的制备，净化和压缩： Ａ制备：
反应的特点：正反应是体积缩小的放热反应
达到平衡时混合气中氨的含量（体积百分数）
《工业合成氨的生产流程》课件 (共26张PPT)高二上学期化学沪科版(2020)选择性必修1
T↑
工业合成氨的生产流程
【思考】结合之前学习过的工业制硫酸的生产 流程，想一想在工业合成氨加热原料气过程中 如何实现能量的充分利用？
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
【思考】根据氨合成塔的内部结构， 从温度和成分的角度分析图中蓝色 箭头和红色箭头的意义？
工业合成氨的生产流程
【答案】 蓝色箭头：温度较低的原料气。 红色箭头：温度较高的原料气和 反应后气体。
工业合成氨的生产流程
【答案】 （1）充分吸收CO的适宜条件是高压和低温。 （2）吸收液再生的方法是减压和加热。
工业合成氨的生产流程
3. 合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，
加压后的氮气和氢气需加热到催化剂的活性温 度后才能进入合成氨塔中的催化区，在催化剂 表面反应生成氨。
工业合成氨的生产流程
液化、蒸发
O2、CO2、稀有气体、其他
N2（主要）
工业合成氨的生产流程
方法二： N2、O2、CO2、稀有气体、其他
与碳反应
N2、CO2、稀有气体、其他
除去CO2
N2（主要）
工业合成氨的生产流程
（2）制取氢气 用水、煤、天然气、石油等为原料制得。 例如以天然气为原料制取氢气： H2O + CH4 高温 CO + 3H2 H2O + CO 高温 CO2 + H2
制备原料气
净化
压缩
合成
分离 液氨
氮气和氢气
工业合成氨的未来和挑战
【思考】结合上述合成氨工业的生产流程，分 析其中还有哪些可以优化改进的地方？
工业合成氨的未来和挑战
现在工业合成氨还在不断发展之中，其中 研制在更低温度和压强下具有更高活性的催化 剂、研究化学模拟生物固氮等课题是目前各国 都比较关注的领域。
工业合成氨的生产流程
【思考】结合之前学习过的工业制硫酸的生产 流程，想一想在工业合成氨加热原料气过程中 如何实现能量的充分利用？
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
【思考】根据氨合成塔的内部结构， 从温度和成分的角度分析图中蓝色 箭头和红色箭头的意义？
工业合成氨的生产流程
【答案】 蓝色箭头：温度较低的原料气。 红色箭头：温度较高的原料气和 反应后气体。
工业合成氨的生产流程
【答案】 （1）充分吸收CO的适宜条件是高压和低温。 （2）吸收液再生的方法是减压和加热。
工业合成氨的生产流程
3. 合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，
加压后的氮气和氢气需加热到催化剂的活性温 度后才能进入合成氨塔中的催化区，在催化剂 表面反应生成氨。
工业合成氨的生产流程
液化、蒸发
O2、CO2、稀有气体、其他
N2（主要）
工业合成氨的生产流程
方法二： N2、O2、CO2、稀有气体、其他
与碳反应
N2、CO2、稀有气体、其他
除去CO2
N2（主要）
工业合成氨的生产流程
（2）制取氢气 用水、煤、天然气、石油等为原料制得。 例如以天然气为原料制取氢气： H2O + CH4 高温 CO + 3H2 H2O + CO 高温 CO2 + H2
制备原料气
净化
压缩
合成
分离 液氨
氮气和氢气
工业合成氨的未来和挑战
【思考】结合上述合成氨工业的生产流程，分 析其中还有哪些可以优化改进的地方？
工业合成氨的未来和挑战
现在工业合成氨还在不断发展之中，其中 研制在更低温度和压强下具有更高活性的催化 剂、研究化学模拟生物固氮等课题是目前各国 都比较关注的领域。
化学课件《合成氨工业》优秀ppt1 人教课标版
勒沙特列（ Le Chatelier）原理 （平衡移动原理）
如果改变 任一个影响 平衡的条件（eg.c、p、T etc.），平衡就向着能够削 弱这种改变的方向移动。
Henri Le Chatelier
外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响
加快
向正反应方向移动
减慢 加快 减慢 加快
向逆反应方向移动
126.在寒冷中颤抖过的人倍觉太阳的温暖，经历过各种人生烦恼的人，才懂得生命的珍贵。――[怀特曼] 127.一般的伟人总是让身边的人感到渺小；但真正的伟人却能让身边的人认为自己很伟大。――[G.K.Chesteron]
128.医生知道的事如此的少，他们的收费却是如此的高。――[马克吐温] 129.问题不在于：一个人能够轻蔑、藐视或批评什么，而是在于：他能够喜爱、看重以及欣赏什么。――[约翰·鲁斯金]
CH4
+
H2O
催化剂 高温
CO
+
3H2
2.合成氨工业简述：
原料： 空气、水、燃料
压缩 降温
液态空气 蒸发
N2（先逸出）
空气
炭
CO2＋N2 除去CO2 N2
CH4(g) H2O(g)
CO＋H2
H2O(g) 催化剂
CO2＋H2 除去CO2 H2
高温
CH4＋H2O(g) → CO＋H2
CO＋H2O(g) 催→化剂CO2＋H2
87.当一切毫无希望时，我看着切石工人在他的石头上，敲击了上百次，而不见任何裂痕出现。但在第一百零一次时，石头被劈成两半。我体会到，并非那一击，而是前面的敲打使它裂开。――[贾柯·瑞斯] 88.每个意念都是一场祈祷。――[詹姆士·雷德非]
89.虚荣心很难说是一种恶行，然而一切恶行都围绕虚荣心而生，都不过是满足虚荣心的手段。――[柏格森] 90.习惯正一天天地把我们的生命变成某种定型的化石，我们的心灵正在失去自由，成为平静而没有激情的时间之流的奴隶。――[托尔斯泰]
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化学反应条件的优 ----工业合成氨
化学热 力学
化学动 力学
化学反应 的方向
化学反应 的限度
合成氨反 应能否自 发进行？
怎样能促 使化学平 衡向合成 氨方向移 动？
化学反应 的速率
怎样能提 高合成氨 反应速率？
化学工艺学
适
宜
的
工
合
艺
成
流
氨
程
条
件
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
4、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（ C ）
(A)延长反应时间
(B)充入过量H2
(C)充入过量N2
(D)升高温度
5、关于氨的合成工业的下列说法正确的是
（B ）
(A)从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%，所 以生产氨的工业的效率都很低
(B)由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说 来氨的产率很高
压强
高压
温度
高温
催化剂
使用
反应物的浓度 增大浓度 生成物氨的浓度 减小浓度
使NH3生产得多 平衡分析
高压
低温 无影响 增大浓度 减小浓度
【交流·研讨】
研讨的内容
研讨的问题
1、既然增大压强既可提 高反应速率，又可提高氨 的产量，那么在合成氨工 业中压强是否越大越好？
压强怎么定？
2、既然降低温度有利于 平衡向生成氨的方向移动 ，那么生产中是否温度越 低越好？
条件
△E /KJ/mol
k(催)/k(无)
无催化剂 使用Fe催化剂
335 3.4×1012(700k)
167
1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂
使用催化剂可使合成氨反应的速率提
高上万亿倍。
5.增大N2`H2浓度,将氨及时从 混合气中分离出去
合成氨的适宜条件的选择
外界条件 使NH3生产得快 速率分析
2、实验研究表明，在特定条件下， 合成氨反应的速率与反应的物质的浓 度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请你根据关系式分析：各物质的浓 度对反应速率有哪些影响？可以采 取哪些措施来提高反应速率？
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
催化剂对合成氨反应速率的影响
B.低温 低压
C.高温 低压
D.高压 低温
7.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率 的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
复 影响化学反应速率和化学平衡 习 的重要因素有哪些?
化学反应速率
化学平衡
温度
温度越高,反应速 升高温度,平衡向吸
率越大
热方向移动
气体压强 压强越大,反应速 增大压强,平衡向气态物
率越大
质系数减小的方向移动
催化剂 正催化剂加快反应 催化剂对平衡无影响 速率
浓度 反应物浓度越大,反 增大反应物浓度,平
综合以上因素:实际生产中温度一般选择在 700K左右（主要考虑催化剂的活性）。
3、用不用催化剂？
分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速度要快，
原料的利用率要高，单位时间的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂 （铁触媒），它在700K时活性最高。
4、浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？
NH3%
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
降__低_温度、增__大_压强有利于化学平衡向 生成氨的方向移动，N2、H2体积比为 _1_：__3_时平衡混合物中氨的含量最高。
二、合成氨反应的速率
【交流·研讨】 书P66
1、你认为可以通过控制那些反应条件来 提高合成氨反应的速率？
(C)合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目 的是使平衡向正反应方向进行
(D)合成氨工业采用20 MPa ---- 50MPa ，是因该条 件下催化剂的活性最好
6.下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物
的含量最高：X2(g)+2Y2 (g) （正反应为放热反应）( D )
X2Y4 (g)
A.高温 高压
2、实验研究表明，在特定条件下， 合成氨反应的速率与反应的物质的浓 度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请你根据关系式分析：各物质的浓 度对反应速率有哪些影响？可以采 取哪些措施来提高反应速率？
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
催化剂对合成氨反应速率的影响
研讨的结果
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强
根据反应器可使用的钢材质 量及综合指标来选择压强
温度
适宜温度 700K左右
催化剂
使用铁触媒作催化剂
浓度
N2和H2的物质的量比为1：2.8的投 料比, 氨及时从混合气中分离出去
【总结】
【小结·反思】
工业上利用某可逆反应生产产品： 一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学
综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及综 合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在200～ 500大气压之间。
2、温度怎么选择？
分析：
①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温 度有利于平衡正向移动。
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。
③催化剂要在一定温度下催化活性最大。
温度怎么选择？
3 、催化剂对化学平衡的移动 要不要用催化 没有影响， 在合成氨工业中 剂？
要不要使用催化剂，为什么？
1、压强怎么选？
分析：
①合成氨反应是气态物质系数减小的气体 反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使 平衡正向移动，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，因此选择压强应符合 实际科学技术。
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积)
2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
(2体积)
△S = -198.2J·K-1·mol-1
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气态物质系数减小 ④正反应是放热反应
一、合成氨反应的限度
【交流·研讨】 书P65
请利用化学平衡移动的知识分析 什么条件有利于氨的合成．
反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益； 选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大
的温度； 选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和
化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。
• 例题 ：
• 能使合成氨反应进行程度增大的方法 是（ ）
• A、升高温D 度
B 、降低压强
• C、使用催化剂 D 、及时分离出氨 气
条件
△E /KJ/mol
k(催)/k(无)
无催化剂 使用Fe催化剂
335 3.4×1012(700k)
167
1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂
使用催化剂可使合成氨反应的速率提
高上万亿倍。
5.增大N2`H2浓度,将氨及时从 混合气中分离出去
合成氨的适宜条件的选择
外界条件 使NH3生产得快 速率分析
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积)
2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
(2体积)
△S = -198.2J·K-1·mol-1
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气态物质系数减小 ④正反应是放热反应
一、合成氨反应的限度
【交流·研讨】 书P65
请利用化学平衡移动的知识分析 什么条件有利于氨的合成．
化学反应条件的优 ----工业合成氨
化学热 力学
化学动 力学
化学反应 的方向
化学反应 的限度
合成氨反 应能否自 发进行？
怎样能促 使化学平 衡向合成 氨方向移 动？
化学反应 的速率
怎样能提 高合成氨 反应速率？
化学工艺学
适
宜
的
工
合
艺
成
流
氨
程
条
件
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
（阅读书本67页）
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。从化学平衡 的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3 时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的 浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促 进氨的合成。
实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却 液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使 其保持一定的浓度。即N2和H2的物质的量比为1：2.8
温度怎么选择？
3 、催化剂对化学平衡的移动 要不要用催化 没有影响， 在合成氨工业中 剂？
要不要使用催化剂，为什么？
1、压强怎么选？
分析：
①合成氨反应是气态物质系数减小的气体 反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使 平衡正向移动，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，因此选择压强应符合 实际科学技术。
NH3%
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2