合成氨条件的选择

二、合成氨工业简介： 1、合成氨工业的流程
N2 H2
原料气的制取—净化—压缩—合成—分离 —液氨
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+H2O（g）
CO+H2，思考：1mol C能 CO2+H2制取多少氢气？
2、氨的合成： （1）主要设备：合成塔
讨论:工业生产主要要考虑哪些问题？
经济效益与社会效益
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。
讨论: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。
填表
高压 高温 使用
高压 低温
无影 响
1、压强怎么选？ 分析：①合成氨反应是体积缩小的气
第四节 合成氨条件的选择
余晓蓉 2004.10.
合成氨的发明者哈伯
学习目标:
1.掌握合成氨工业条件的选择
2.学会化学反应速率和化学平衡 知识在实际生产中的运用,掌握选择 适宜条件的依据、思路和方法
请同学们写出合成氨的化学反应方程式， 并说明这个反应有什么特点？
N2+3H2
2NH3
特点： a、可逆反应 b、正反应是气体体积减小的反应 c、正反应放热。
高温高压
（2）反应原理：N2+3H2 2NH3 催化剂 三.合成氨的发展前景
参考：①生物中植物对氮的需求；②生 物固氮的原理和条件；③理想的人工固 氮条件。
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(常按3:1投料)。
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。
综合以上两点，实际生产中温度一般 选择在500℃左右,在此温度,催化剂的活性 最强 。
3、用不用催化剂？
思考:使用催化剂对反应速率有何 影响？使用催化剂能否提高合成原 料Leabharlann Baidu转化率？
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。