(化学课件)化学反应条件的优化-工业合成氨ppt课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《(化学课件)化学反应条件的优化-工业合成氨ppt课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学课件 化学反应 条件 优化 工业 合成氨 ppt 课件
- 资源描述:
-
1、第第4 4节节 化学反应条件的优化化学反应条件的优化 工业合成氨工业合成氨1.1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件;的适宜条件;2.2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法,了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法,体验实际生产的选择与理论分析的差异;体验实际生产的选择与理论分析的差异;3.3.通过对合成氨适宜条件的分析,认识化学反应速率和通过对合成氨适宜条件的分析,认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。19 19世纪以前,有远见的化学家曾指出:
2、考虑到将来的世纪以前,有远见的化学家曾指出:考虑到将来的粮食问题,为使子孙后代免于饥饿,必须寄希望于科学家粮食问题,为使子孙后代免于饥饿,必须寄希望于科学家能实现大气固氮能实现大气固氮将空气中丰富的氮固定下来并转化为将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式。德国化学家哈伯在可被利用的形式。德国化学家哈伯在19131913年实现了合成氨年实现了合成氨的工业生产,满足了的工业生产,满足了2020世纪人口由世纪人口由3030亿增至亿增至6060亿对粮食的需求,因此人们赞扬哈伯是亿对粮食的需求,因此人们赞扬哈伯是“用空气制造面包的圣人用空气制造面包的圣人”。弗里茨弗里茨哈伯哈伯利用氮气、氢气为原
3、料合成氨的工业化生产曾是一个利用氮气、氢气为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题,从第一次实验室研制到工业化投产,约经历较难的课题,从第一次实验室研制到工业化投产,约经历了了150150年的时间。年的时间。反应反应N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)看起来十分简单,为看起来十分简单,为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程?合成氨什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程?合成氨工厂为什么需要庞大而复杂的生产设备和特殊的生产条件?工厂为什么需要庞大而复杂的生产设备和特殊的生产条件?应该从哪些方面选择合成氨的反应条件?应该从哪些方面选择合成
4、氨的反应条件?化学反应的化学反应的方向方向化学反应的化学反应的限度限度化学反应的化学反应的速率速率合成氨反应合成氨反应能否自发进能否自发进行行怎样能使化怎样能使化学平衡向合学平衡向合成氨方向移成氨方向移动动怎样能提怎样能提高合成氨高合成氨反应速率反应速率适宜的合成氨条件适宜的合成氨条件工艺流程工艺流程化学工艺学化学工艺学高压对设备材质、加工高压对设备材质、加工制造的要求、温度对催制造的要求、温度对催化剂活性的影响等化剂活性的影响等合成氨反应有哪些特点?合成氨反应有哪些特点?可逆反应可逆反应正反应气体体积缩小正反应气体体积缩小正反应是放热反应正反应是放热反应熵减小的反应熵减小的反应S00 N N
5、2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)H-92.4 kJ/mol-92.4 kJ/mol(1(1体积体积)(3)(3体积体积)(2)(2体积体积)合成氨反应是一个可逆反应合成氨反应是一个可逆反应:N:N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)已知已知298 K298 K时时:H=-92.2 kJmol=-92.2 kJmol-1-1 S=-198.2 JK=-198.2 JK-1-1molmol-1-1合成氨反应的平衡常数合成氨反应的平衡常数K=4.1=4.110106 6(molLmolL-1-1)-2-2请根据正
6、反应的焓变和熵变分析请根据正反应的焓变和熵变分析298 K298 K下合成氨反应能否自下合成氨反应能否自发进行?发进行?H-T-TS=-92.2 kJmol=-92.2 kJmol-1-1+298 K+298 K198.2198.21010-3-3 kJkkJk-1-1molmol-1-1因为因为H-T-TS00,298 K298 K下合成氨反应能自发进行下合成氨反应能自发进行 已知增加已知增加N N2 2的量能增大的量能增大H H2 2的转化率,结合方程式判断:的转化率,结合方程式判断:工业合成氨时加入氮气的量是越多越好吗?工业合成氨时加入氮气的量是越多越好吗?N N2 2(g)+3H(g)
7、+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)H 92.4 kJ/mol92.4 kJ/mol不是。经研究,工业合成氨采用不是。经研究,工业合成氨采用N N2 2:H:H2 2=1:2.8=1:2.8效果较好。效果较好。1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.60.50.50.40.40.30.30.20.20.10.1NHNH3 3%N N2 2:H:H2 231.431.457.557.579.879.892.692.698.898.81 110108 8PaPa23.123.142.242.265.265.284.
8、284.295.495.46 610107 7PaPa9.19.119.119.138.238.264.264.286.486.42 210107 7PaPa4.54.510.610.625.125.152.052.081.581.51 110107 7PaPa13.813.826.426.447.047.071.071.089.989.93 310107 7PaPa0.050.050.10.10.40.42.22.215.3 15.3 1 110105 5PaPa 400 400 600 600 500 500 300 300 200 200 压压强强氨氨含含量量温温 度度不同条件下平衡混合
9、气中氨的体积分数不同条件下平衡混合气中氨的体积分数思考相同温度时增大压强,反应的程度如何变化?思考相同温度时增大压强,反应的程度如何变化?反应的程度越大。反应的程度越大。31.431.457.557.579.879.892.692.698.898.81 110108 8PaPa23.123.142.242.265.265.284.284.295.495.46 610107 7PaPa9.19.119.119.138.238.264.264.286.486.42 210107 7PaPa4.54.510.610.625.125.152.052.081.581.51 110107 7PaPa13.
10、813.826.426.447.047.071.071.089.989.93 310107 7PaPa0.050.050.10.10.40.42.22.215.3 15.3 1 110105 5PaPa 400 400 600 600 500 500 300 300 200 200 压压强强氨氨含含量量温温 度度不同条件下平衡混合气中氨的体积分数不同条件下平衡混合气中氨的体积分数思考相同压强时升高温度,反应的程度如何变化?思考相同压强时升高温度,反应的程度如何变化?反应的程度越小反应的程度越小使生产氨气快使生产氨气快(速率分析)(速率分析)使生成氨气多使生成氨气多(平衡分析)(平衡分析)压强压
11、强 温度温度 催化剂催化剂高压高压高温高温使用使用高压高压低温低温不影响不影响根据外界条件对反应速率和反应限度的影响,根据外界条件对反应速率和反应限度的影响,请为工业合成氨选择合适的条件:请为工业合成氨选择合适的条件:N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)H-92.4 kJmol-92.4 kJmol-1-1 思考:温度是否越高越好?思考:温度是否越高越好?压强是否越大越好?压强是否越大越好?考虑催化剂的活性考虑催化剂的活性考虑设备的耐压能力考虑设备的耐压能力N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)H-9
12、2.4 kJmol-92.4 kJmol-1-1让我好好想想?让我好好想想?外部条件外部条件工业合成氨的适宜条件工业合成氨的适宜条件压强压强温度温度催化剂催化剂浓度浓度 适宜温度(适宜温度(500500左右)左右)使用铁触媒作催化剂使用铁触媒作催化剂N N2 2和和H H2 2的物质的量比为的物质的量比为1:2.81:2.8的投料比的投料比,氨氨及时从混合气中分离出去及时从混合气中分离出去2 210107 75 510107 7 PaPa催化剂活性大催化剂活性大1.1.一般要使用催化剂:一般要使用催化剂:2.2.选择合适的温度:选择合适的温度:3.3.选择合适的压强:选择合适的压强:既要考虑化
13、学反应速率和化学平衡,还要综合考虑设备既要考虑化学反应速率和化学平衡,还要综合考虑设备等。等。该温度是催化剂活性最大的温度;该温度是催化剂活性最大的温度;加快化学反应速率,提高生产效率,提高经济效益;加快化学反应速率,提高生产效率,提高经济效益;工业上利用某可逆反应生产产品有哪些注意事项?工业上利用某可逆反应生产产品有哪些注意事项?例例.(.(双选双选)在合成氨工业中,为增加在合成氨工业中,为增加NHNH3 3的日产量,下列的日产量,下列变化过程不能使平衡向右移动的是(变化过程不能使平衡向右移动的是()A.A.不断将不断将NHNH3 3分离出来分离出来B.B.使用催化剂使用催化剂C.C.采用采
14、用700 K700 K左右的高温左右的高温D.D.采用采用2 210107 75 510107 7 PaPa的压强的压强BCBC合成氨工业简述:合成氨工业简述:1.1.主要流程:主要流程:原料气制取原料气制取净化净化 压缩压缩 合成合成分离分离液氨液氨2.2.原料气制取:原料气制取:常用压缩液态空气常用压缩液态空气 N N2 2(先逸出先逸出)蒸发蒸发制氮气制氮气:(造气)(造气)(净化)(净化)(合成氨)(合成氨)制氢气制氢气:水蒸气水蒸气 CO+HCO+H2 2 CO CO2 2+H+H2 2 H H2 2 炽热碳炽热碳H H2 2O(O(气气)分离分离出出COCO2 2 合成氨的压缩机合
15、成氨的压缩机 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因接触催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏,称为催化剂的少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏,称为催化剂的中毒。催化剂中毒后,往往会完全失去活性,严重影响生中毒。催化剂中毒后,往往会完全失去活性,严重影响生产的正常进行。例如,对于合成氨反应中的铁催化剂,产的正常进行。例如,对于合成氨反应中的铁催化剂,O O2 2、COCO、COCO2 2和水蒸气等都能使催化剂中毒。工业上为了防止和水蒸气等都能使催化剂中毒。工业上为了防止催化剂中毒,要把反应物原料加以净化,以除去毒物,这催化剂中毒,要把反应物原料
展开阅读全文