文档介绍：第四节合成氨条件的选择
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。学会运用反应速率和化学平衡原理,分析、选择合成氨的适宜条件。
。
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知识块——合成氨条件的选择
合成氨反应原理为: ,这是一个气体总体积、热的
反应。从化学反应速率和化学平衡原理两方面考虑,合成氨反应应选择的适宜条件是
。
◆知识整理:
(1)合成氨反应的特点:
N2 + 3 H22 NH3
①是一个可逆反应
②正反应为放热反应
③正反应为气体总体积缩小的反应。
(2)合成氨反应的条件:
主要从化学反应速率和化学平衡两方面考虑,合成氨的适宜条件应使化学反应速率尽可能大,尽可能提高平衡混合物中NH3的含量。
①压强:20 MPa ~ 50 MPa。增大压强,既有利于增大化学反应速率,又能使化学平衡向生成NH3的方向移动,有利于NH3的合成,因此,从理论上讲,压强越大越好。但压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高。由于受到动力、材料、设备等条件的限制,采用的压强是20 MPa ~ 50 MPa。
②温度:5000C左右。升高温度,可增大氨的合成速率,但由于合成氨反应是放热反应,升高温度会降低平衡混合物中NH3的含量。综合考虑后选择5000C左右的温度(又因为合成氨使用的催化剂在5000C左右时的活性最大)。
③催化剂:以铁为主体的多成分催化剂(铁触媒)。催化剂虽然不影响化学平衡,但可大大加快化学反应速率,所以在合成氨工业中选用催化剂。
其他:及时分离生成的氨,并补充N2和H2。由于合成氨是一个可逆反应,即使在高温高压下,转化率也是不高的,实际生产中及时分离出NH3,使平衡向生成NH3的方向移动。未反应的N2和H2,应循环使用,并不断补充N2和H2,以有利于合成氨反应。
(3) 合成氨的简要流程
原料气的制备净化压缩合成分离液氨
难点揭秘
难点1——化工生产条件的选择
(g)+O2(g)2SO3(g)为放热反应,其实验数据如下:
压强
转化率
温度
不同条件下SO2的转化率
10
MPa
50
MPa
100
MPa
500
MPa
1000
MPa
4500C

5500C

(1)应选用的温度是,其理由是。
(2)应选用的压强是,其理由是。
【思路点拨】从表中数据可知,升高温度,SO2的转化率降低,故应选择温度为4500C。增大压强,SO2的转化率增大,理论上应选择高压,但仔细分析转化率数据可以知道,%,已经很高了,而增大压强,需要的动力很大,转化率增大的却很少,故应选择10MPa。
【解答】(1)4500C,温度低,SO2的转化率高;(2)10MPa;10Mpa下SO2的转化率已很高,加压转化率相差不大,选择常压节省动力,简化设备。
,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收原料气中的CO,其反应是:
[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(正反应放热)