工业合成氨PPT课件(1)
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2.4工业合成氨(课件)高二化学(沪科版2020选择性必修第一册)
一、合成氨适宜生产条件的选择
1. 从化学反应速率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
合成氨反应为什么慢？ ——活化能高
怎样降低反应的活化能？——改变反应历程
如何增大合成氨的化学反应速率？
对合成氨 反应的影响
影响因素 浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨 的反应速率
增大 升高 增大 使用
一、合成氨适宜生产条件的选择
2. 从化学平衡移动的角度分析
综合动力、材料、设备等条件
20 MPa~50 MPa
实现工业生产：综合考虑成本要低！
一、合成氨适宜生产条件的选择
3. 综合分析
②催化剂 增大化学反应速率，不改变平衡混合物的组成。 合成氨工业要求催化剂具有活性强、机械强度高、不易中毒、 容易制备、价格低廉等特点。 目前公认的最适当的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂。 其活性最好的温度为500 ℃左右。
二、工业合成氨的生产流程
02 净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、
CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。
03 合成
二、工业合成氨的生产流程
03 合成 加压后且达到
催化剂的活性 温度的 H2、N2
混合气体中 氨含量为 10% ～
20%
合成氨反应为放热 反应，可通过热交 换器有效利用此反 应热来预热反应前 的 H2、N2，降低合 成氨的成本。
典例解析
例、在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)(正反应是放
热反应)达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是( D )
A.加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化且变化的倍数相等
B.加压,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的倍数大于v(逆)增大的倍数
氨工业合成.ppt
创新思考
为了提高合成氨的生产能力， 为了提高合成氨的生产能力，还可 以在那些方面做进一步改进？ 以在那些方面做进一步改进？
◆反应热的综合利用 ◆未转化气体（氮气和氢气）的循环利用 未转化气体（氮气和氢气） ◆高效催化剂的研制
合成氨流程简图
合 成 分 塔 器 液 氨 合 离 氨 循 环 压 缩 机
增大浓度 ） 一致 （N2:H2=1:3） 减小浓度
工业合成氨的压强选择
在工业实际的生产中，要根据反应器使用的钢材质 在工业实际的生产中， 量及综合指标来选择压强，大致分为三种类型： 量及综合指标来选择压强，大致分为三种类型： 低压（1×107Pa）、中压（2×107～3×107Pa）、 ）、中压 低压（ × ）、中压（ × × ）、 高压（ × 高压（8.5×107 ～1×108Pa）。 × ）。
化学反应的方向、 第二章 化学反应的方向、限度与速率 第四节 化学反应条件优化 工业合成氨
工业合成氨历史
• 弗里茨 哈伯与合成氨 弗里茨·哈伯与合成氨 合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经 历了约150年的时间。德国科学家哈伯在 年 年的时间。 历了约 年的时间 德国科学家哈伯在10年 的时间内进行了无数次的探索， 的时间内进行了无数次的探索，单是寻找高效 稳定的催化剂， 年间他们就进行了多达 年间他们就进行了多达6500 稳定的催化剂，2年间他们就进行了多达 次试验，测试了2500种不同的配方，最后选定了一 种不同的配方， 次试验，测试了 种不同的配方 种合适的催化剂，使合成氨的设想在1913年成为工 种合适的催化剂，使合成氨的设想在 年成为工 业现实，鉴于合成氨工业的实现，瑞典皇家科学院 业现实，鉴于合成氨工业的实现， 年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖。 于1918年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖。氨工业的实 年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖 满足了20世纪人口由 世纪人口由30亿增至60亿 现满足了 世纪人口由 亿增至 亿对粮食的需 因此人们赞扬哈伯是“ 求，因此人们赞扬哈伯是“用空气制造面包的圣 人”。
合成氨工业PPT下载1
时的世界化学难题——以廉价的空气、水和煤炭
合成了重要的化工原料:
氨 （NH3）
哈伯与合成氨
合成氨从第一次实验室研制到工业化投产 经历了约150年的时间。德国科学家哈伯在10 年的时间内进行了无数次的探索，单是寻找 高效稳定的催化剂，2年间他们就进行了多达 6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后 选定了一种合适的催化剂，使合成氨的设想 在1913年成为工业现实。鉴于合成氨工业的实 现，瑞典皇家科学院于1918年向哈伯颁发了诺 贝尔化学奖。
合成氨工业
1914年，第一次世界大战一开始，英国就从海
上封锁德国从智利进口硝石。于是人们预言，德
国得不到智利硝石，农田将缺乏肥料，炸药工厂
也将停产，那么德国最迟在1915年或1916年便要自
动投降，可使1916年过去了，德国还在顽强的战斗，
农田照样一派浓绿，前线的炮火反而更加猛烈。
原来……德国以哈伯为首的一批化学家克服了当
使用
2NH3(g) +92.4kJ
高压 低温 不影响
工业上合成氨条件的选择依据
高压
高温
使用 增大反应物浓 度
高压
高压 10MPa~30MPa
低温
适宜温度 500℃左右
不影响
使用 铁触媒
增大廉价反应物 浓度或减少生成
氨液化、补氮
物浓度
氢、原料气循环
五、合成氨
N2 + 3H2
铁触媒 500℃ 20～50MPa
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
氨的工业合成(共53张PPT)
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
1.合成氨反应的化学方程式：N2＋3H2
教 学 方 案 设 计
2NH3 。
当 堂 双 基 达 标
2．合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2) 放 热反应；(3)气体总体积 缩小 的反 应。
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
1.合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2)放热 反应；(3)气体体积缩小 的反应。(重点) 2.合成氨适宜条件的选 择：(1)高压；(2)适当 温度；(3)催化剂。(重 点) 3.勒夏特列原理在合成 氨反应中的应用。(重 难点) 4.合成氨工艺流程。(重 点)
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
②影响化学平衡移动的外界因素有哪些？ 【提示】 温度、浓度、压强。
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
③合成氨实际生产中采用高温、高压、催化剂，其中有 利于提高平衡混合物中NH3的百分含量的因素有哪些？
【提示】 高温不利于平衡正向移动；催化剂对化学平
教 学 方 案 设 计
升温、增加N2或H2浓度，使用催化剂均能加快反应速率； 加压、降温、及时分离出NH3、增加c(N2)和c(H2)均有利于 平衡正向移动，增大氨的产率。
《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。
高中化学人教版《工业合成氨》教学课件1
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。
在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化 学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件 △ E /KJ/mol k(催)/k(无) D.
工业炼铁、从海水中提取镁、制玻璃、水泥过程中都需要用到石灰石
C. c(H+）/c(OH-）=1012的溶液中： NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
C、根据2FeCl2+2HCl+I2＝2FeCl3+2HI可知氧化性是I2＞Fe3+，不符合题干已知条件，所以化学方程式不成立，故C选；
C.适宜的温度、高压、催化剂 D. 加入苯酚显紫色的溶液： K+、ClO-、SO42-、SCN-
度有利综于合平以衡上正因向素移，动实。际生产中温度一 ② 可般是选温择度在越70低0K，左反右应速率越小，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。
氢氮比
思考
即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混
合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转 化率仍不够大，还可采取什么办法？
实验表明，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 =κ C(N2) C1.5(H2) C-1(NH3)
N2+3H2
2NH3
（正反应放热）
设想合成氨的发展前景
化学模拟生物固氮
【解析】 ③滴定前读数是0.01ml，滴定后的读数是27.60ml，因此实际消耗硫代硫酸钠溶液的体积是27.50ml，则根据反应式2BaCrO4＋6I－＋ 16H＋＝3I2＋2Ba2＋＋2Cr3＋＋8H2O、2S2O32一+I2=S4O62—+2 I－可知Cr3＋～3S2O32一，所以废水Ba2＋的浓度为 。 D. 葡萄糖溶液中：Na+、H+、SO42-、Cr2O72（2）①Na2SO3中的硫是+4价，有还原性，和I2发生氧化还原反应； 【点睛】解离子共存题，首先要搞清常见的离子反应有：①生成难溶物，如Ba2+与CO32－、SO42－生成难溶物；②生成挥发性的气 体，如CO32－与H+生成CO2气体；③生成弱电解质，如NH4+与OH－生成NH3·H2O；④发生氧化还原反应，如C在酸性条件下NO3－
在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化 学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件 △ E /KJ/mol k(催)/k(无) D.
工业炼铁、从海水中提取镁、制玻璃、水泥过程中都需要用到石灰石
C. c(H+）/c(OH-）=1012的溶液中： NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
C、根据2FeCl2+2HCl+I2＝2FeCl3+2HI可知氧化性是I2＞Fe3+，不符合题干已知条件，所以化学方程式不成立，故C选；
C.适宜的温度、高压、催化剂 D. 加入苯酚显紫色的溶液： K+、ClO-、SO42-、SCN-
度有利综于合平以衡上正因向素移，动实。际生产中温度一 ② 可般是选温择度在越70低0K，左反右应速率越小，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。
氢氮比
思考
即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混
合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转 化率仍不够大，还可采取什么办法？
实验表明，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 =κ C(N2) C1.5(H2) C-1(NH3)
N2+3H2
2NH3
（正反应放热）
设想合成氨的发展前景
化学模拟生物固氮
【解析】 ③滴定前读数是0.01ml，滴定后的读数是27.60ml，因此实际消耗硫代硫酸钠溶液的体积是27.50ml，则根据反应式2BaCrO4＋6I－＋ 16H＋＝3I2＋2Ba2＋＋2Cr3＋＋8H2O、2S2O32一+I2=S4O62—+2 I－可知Cr3＋～3S2O32一，所以废水Ba2＋的浓度为 。 D. 葡萄糖溶液中：Na+、H+、SO42-、Cr2O72（2）①Na2SO3中的硫是+4价，有还原性，和I2发生氧化还原反应； 【点睛】解离子共存题，首先要搞清常见的离子反应有：①生成难溶物，如Ba2+与CO32－、SO42－生成难溶物；②生成挥发性的气 体，如CO32－与H+生成CO2气体；③生成弱电解质，如NH4+与OH－生成NH3·H2O；④发生氧化还原反应，如C在酸性条件下NO3－
合成氨工业PPT课件
放热反应使温度达到12000C
首先是一段转化气与空气混合进行燃烧，温度可达 12000C，然后在充填镍催化剂的转化器下部，继续进 行甲烷的转化。
在转化炉内原料气在管内继续被管外燃烧气加热，进行 转化反应。转化炉所需高温由燃料用天然气燃烧放热 所产生。
天然气蒸汽转化流程
配以少量水蒸汽
一段转化炉
氧 化 锌 脱 硫 槽
氮的主要来源。
间歇式制半水煤气各阶段气体流向示意图
5
3
4
吹
风 气
6
水
蒸
气
煤气
2
1
7
空气
阶段
阀门开闭情况
1 2 3 4 567
吹风
○ × × ○ ○ ××
一次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
下吹
× × ○ × ×○○
二次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
空气吹净 ○ × × ○ × ○ ×
二、烃类蒸汽转化法 反应原理： 天然气中约有90%左右的甲烷，在较高的温度及催化剂
3、合成氨
将净化后的氢、氮混合气压缩至高压，在铁催化 剂与高温条件下合成氨。
第二节 合成氨原料气的制取
1、固体燃料气化法
固体燃料的气化：工业上用气化剂对煤或焦 炭进行热加工，将碳转化为可燃气体的过程。
固体燃料气化的目的：制备合成氨原料气。
要求：（CO＋H2）／N2应为3.1-3.2
3H2+N2=2NH3
20~32MPa 2） 温度： 一般控制在350-5500C 3) 采用廉价的铁催化剂
4) 冷冻法液化氨，使之与反应混合物及时分离。不断 补充新鲜原料气
补 充
中型氨厂合成工序流程
新
鲜
气
首先是一段转化气与空气混合进行燃烧，温度可达 12000C，然后在充填镍催化剂的转化器下部，继续进 行甲烷的转化。
在转化炉内原料气在管内继续被管外燃烧气加热，进行 转化反应。转化炉所需高温由燃料用天然气燃烧放热 所产生。
天然气蒸汽转化流程
配以少量水蒸汽
一段转化炉
氧 化 锌 脱 硫 槽
氮的主要来源。
间歇式制半水煤气各阶段气体流向示意图
5
3
4
吹
风 气
6
水
蒸
气
煤气
2
1
7
空气
阶段
阀门开闭情况
1 2 3 4 567
吹风
○ × × ○ ○ ××
一次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
下吹
× × ○ × ×○○
二次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
空气吹净 ○ × × ○ × ○ ×
二、烃类蒸汽转化法 反应原理： 天然气中约有90%左右的甲烷，在较高的温度及催化剂
3、合成氨
将净化后的氢、氮混合气压缩至高压，在铁催化 剂与高温条件下合成氨。
第二节 合成氨原料气的制取
1、固体燃料气化法
固体燃料的气化：工业上用气化剂对煤或焦 炭进行热加工，将碳转化为可燃气体的过程。
固体燃料气化的目的：制备合成氨原料气。
要求：（CO＋H2）／N2应为3.1-3.2
3H2+N2=2NH3
20~32MPa 2） 温度： 一般控制在350-5500C 3) 采用廉价的铁催化剂
4) 冷冻法液化氨，使之与反应混合物及时分离。不断 补充新鲜原料气
补 充
中型氨厂合成工序流程
新
鲜
气
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
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复 习
温度
影响化学反应速率和化学平衡 的重要因素有哪些?
化学反应速率 化学平衡
升高温度,平衡向吸 温度越高,反应速 热方向移动 率越大 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 衡正向移动 应速率越大
化学反应条件的优 ----工业合成氨
化学反应 的方向 化学热 力学
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？ 怎样能提 高合成氨 反应速率？
化学工艺学
化学反应 的限度
适 宜 的 合 成 氨 条 件
工 艺 流 程
化学动 力学
化学反应 的速率
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
研讨的结果
外部条件 压强 温度 催化剂 浓度 工业合成氨的适宜条件 根据反应器可使用的钢材质 量及综合指标来选择压强 适宜温度 700K左右 使用铁触媒作催化剂
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 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；
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、请你根影响
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。 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 、催化剂对化学平衡的移动 没有影响， 在合成氨工业中 要不要使用催化剂，为什么？
研讨的问题 压强怎么定？
温度怎么选择？
要不要用催化 剂？
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
降低 增大 ___温度、 ___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．
外界条件 压强 温度 催化剂 反应物的浓度
生成物氨的浓度
使NH3生产得快 速率分析
使NH3生产得多 平衡分析
高压 高温 使用 增大浓度 减小浓度
高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度
【交流·研讨】
研讨的内容
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？ 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？
（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、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应 而制得，其中一步的反应为：
【交流· 研讨】
合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) 已知298K时: △H= -92.2KJ· mol-1
书P65
2NH3(g)
△S = -198.2J· K-1· mol-1
请根据正反应的焓变和熵变分析298K下 合成氨反应能否自发进行？ 298K下合成氨反应的平衡常数 K为４.１×１０６（mol· L-1)-2
条件 无催化剂 使用Fe催化剂 △E /KJ/mol 335 3.4×1012(700k) 167 k(催)/k(无)
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
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？
（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
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（ ） D • A、升高温度 B 、降低压强 • C、使用催化剂 D 、及时分离出氨 气
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 ）