合成氨工业（xxt）

合成氨工业,人工固氮技术合成氨,工业生产中的基本问题 一、根据反应原理确定生产过程 二、生产中原料的选择 三、反应条件的选择 四、生产中三废处理,工业合成氨的反应原理,N2 + 3H2 2NH3,反应的特点： 1、可逆反应 2、放热反应 3、正反应体积缩小 4、反应较缓慢,工业合成氨的条件选择,思考问题： 1、反应速率？ 2、化学平衡？,工业合成氨的条件选择,高温,有利于逆反应,高压,有利于正反应,正催化剂,有利于正反应,增加N2、H2的浓度，液化氨并与反应气分离,有利于正反应,达到平衡时混合气中氨的含量（体积百分含量） 氮气和氢气的体积比1:3,升温氨的含量 降低,升 压 氨 的 含 量 增 大,一 选择合成氨的适宜条件,压强：1030MPa,温度：400500°C,催化剂：铁触媒,循环操作过程（N2与H2浓度比为13） 不断补充N2和H2及时分离出NH3,二 合成氨工业简述： 1.原料气的制备，净化和压缩： 、制备： 液化，蒸发 N2 N2：空气 O2+C CO2 N2 H2：水，燃料（煤，石油，天然气） C+H2O(g)=CO+H2 CO+H2O(g)=CO2+H2 CH4+H2O(g)=CO+3H2 CH4+2H2O(g)=CO2+4H2,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,合成氨简要流程示意图,氮的固定 1定义：将游离的氮（N2）转变为氮的化合物的过程 2方法：,（1）自然固氮,（2）工业固氮,雷雨固氮,生物固氮（豆科植物的根瘤菌）,合成氨工业等,1、在标准状况下，某混合气中含有N2和H2，其密度为0.554g/L，取0.5mol此混合气体在体积固定的容器中发生反应N2+3H2 NH3。达平衡时，容器中的压强是同温度时反应前压强的0.8倍，则此平衡混合气中NH3的体积分数为 。,25,2、把氮气和氢气以物质的量比 1：1 混匀后分成四等份，充人A、B、C、D四个装有催化剂的真空容器中(容器的容积固定)，保持相同温度，四个容器中的反应相继达到平衡状态。 (1) 平衡时， 容器中NH3的物质的量所占比例最大。 (2)达到平衡时所需时间最长的容器是 。 (3)四个容器容积由小到大的排列次序是 .,A,C,ADBC,3、在容积相同的不同密闭容器中，分别充入等量的N2和H2，在不同温度下，任其发生反应N23H2 2NH3，并分别在 t s 时测定其中NH3的体积分数并绘成如图曲线。 (1)A、B、C、D、E五点中，尚未到达化学平衡状态的点是 (2)此可逆反应的正反应是 反应。(填“放热”或“吸热”) (3)AC段曲线是增函数曲线CE段曲线是减函数曲线。试从化学反应速率和化学平衡的角度说明理由,A、B,放热,N2与H2反应时，随着温度升高，反应速率加快，NH3%随之增大，到C点达到最高值，说明此温度时反应达到平衡。温度继续升高后，平衡时NH3%反而减小，说明此反应为放热反应。升高温度，平衡向逆方向移动，导致NH3%减小。,4 合成氨反应，3H2N2 2NH3 (1)若体积为1升的容器中充入amolH2，bmolN2，在某条件下反应达平衡，生成cmolNH3.若起始压强为P，平衡时压强为_. (2)若容器内气体体积比 : 1:3，在某条件下达化学平衡，测得NH3占有体积12%，则H2占有的体积分数为 ， N2的转化率为_. (3)若起始 : 1:4，平衡时NH3占有体积仍为12%，则平衡时H2的体积分数 ,N2的转化率 .,66%,(a+b-c)p/(a+b),21.4%,