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学科：化学
 
教学内容：合成氨条件的选择
 

 

【基础知识精讲】

1.合成氨反应的理论应用

合成氨反应原理：

N2+3H2 2NH3(正反应为放热反应)

反应特点是：①可逆反应；②气体总体积缩小的反应；③正反应为放热反应.

根据上述反应特点，从理论上分析：

(1)使氨生成得快的措施(从反应速率考虑)：①增大反应物的浓度；②升高温度；③加大压强；④使用催化剂.

(2)使氨生成得多的措施(从平衡移动考虑)：①增大反应物的浓度同时减小生成物的浓度；②降低温度；③增大压强.

2.合成氨条件的选择

在实际生产中，既要考虑氨的产量，又要考虑生产效率和经济效益，综合以上两方面的措施，得出合成氨的适宜条件的选择：

浓度：一般采用N2和H2的体积比1∶3，同时增大浓度，不加大某种反应物的浓度，这是因为合成氨生产的原料气要循环使用.按1∶3循环的气体体积比，仍会保持1∶3.

温度：合成氨是放热反应，降低温度虽有利于平衡向正反应方向移动，但温度过低，反应速率过慢，所以温度不宜太低，在500℃左右为宜，而且此温度也是催化剂的活性温度范围.

压强：合成氨是体积缩小的可逆反应，所以压强增大，有利于氨的合成，但压强过高时，对设备的要求也就很高，制造设备的成本就高，而且所需的动力也越大，应选择适当的压强，一般采用2×107Pa～5×107Pa.

催化剂：用铁触媒作催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡时间.

可将合成氨的适宜条件归纳为：

①增大氨气、氢气的浓度，及时将生成的氨分离出来；②温度为500℃左右；③压强为2×107Pa～5×107Pa；④铁触媒作催化剂.

N2：将空气液化、蒸发分离出N2，或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2.

H2：用水和焦炭(或煤、石油、天然气等)在高温下制取，如

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(2)制得的N2、H2需净化、除杂，再用压缩机压缩至高压.因为若有杂质存在可使催化剂失去催化作用，也称使催化剂“中毒”.

(3)在适宜条件下，在氨合成塔中进行合成.

(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将未反应的H2、N2循环送入合成塔，使其充分利用.

file:///C:/Documents%20and%20Settings/aa/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/49A7CD2B/284,11,A201(含Co)与A110(普通)活性比�

不对不对~应该是http://www.baidu.com/s?wd=%BA%CF%B3%C9%B0%B1%B4%DF%BB%AF%BC%C1&lm=0&si=&rn=10&ie=gb2312&ct=0&cl=3&f=1&rsp=0里的【PPT】合成氨催化剂研究的新进�

栗子能找的资料就这些了~
下午五点我还会上的~

好哇好哇多谢啦！我再补充几个：

这样写会更好：在500℃左右为宜，催化剂在这个温度活性最大。

催化剂原理：铁触媒能吸附氢分子和氮分子，同时削弱氮分子和氢分子里的化学键，化学键被削弱了的这两种分子物象碰撞而合成氨分子。由于使用铁触媒，合成氨反应的火花能降低到原来的四分之一左右。同时由于吸附，在铁触媒表面上反应物浓度增大了，也能增大反应的速率。这样，使用铁触媒的反应速率比无催化剂时成万倍地增大。

怕你上来了看不到，下面还有……

氢来源于水和燃料。可以将水蒸气通过赤热的煤（或焦炭）层，使水蒸气跟碳发生化学反应，生成一氧化碳和氢。C+H2O=加热=CO+H2
 工业生产中，在催化剂作用下，一氧化碳还可以再跟水蒸气进行化学反应，生成二氧化碳和氢气。除去二氧化碳后即可得到所需原料气。
CO+H2O=加热、催化剂=CO2+H2

清除杂质的方法基本上有三种：
①吸收法利用H2O，或K2CO3，或甲醇，氯仿等吸收CO2、CO、H2S等气体。
②转化法使CO在较低温度下再次变换成CH4。
CO＋3H2＝CH4＋H2O
③液氮洗涤法让气体在低温下，使杂质气体逐一液化，最后用液氮洗涤，这可以比较彻底地清除有害气体。
在生产上，有的只采用①法，有的采用①、②或①、③并用。

不用看楼上直接看这个： 

 净化任务是清除变换后生成的CO2（约含30％）、残余的C0（约含2～3％）以及微量的O2、H2S等。此外，还有一些气体，如CH4、Ar虽然对催化剂无毒，但会影响合成氨的反应速率和转化率，在可能条件下，最好也要除去。
清除杂质的方法基本上有三种：
①吸收法利用H2O，或K2CO3，或甲醇，氯仿等吸收CO2、CO、H2S等气体。
②转化法使CO在较低温度下再次变换成CH4。
CO＋3H2＝CH4＋H2O
③液氮洗涤法让气体在低温下，使杂质气体逐一液化，最后用液氮洗涤，这可以比较彻底地清除有害气体。
在生产上，有的只采用①法，有的采用①、②或①、③并用。
（3）氨的合成氨的合成是一个放热、气体体积缩小的可逆反应：

合成氨的简要流程示意图

合成塔的构造除为了有利于催化，要能够安放厚层的触媒外，还要能够耐高压和能够调节温度。为了符合这个要求，合成塔有耐高压的厚壁。塔里主要有接触室和热交换器两部分。氨的合成塔种类很多。合成塔是一个具有厚壁的钢筒，可以耐高压，塔壳外用绝热材料包裹。合成塔里上部为接触室，内放粒状触媒，下部是热交换器。

　　　氮、氢混合气体是由塔的上部进入塔里，向下沿着塔壳和接触室间的间隙流到下部热交换器。在热交换器里，混合气体在管子和管子之间的空隙曲曲折折地向上流动，同时，吸收管子里反应后的热气体的热量，这样混合气体的温度就逐渐升高。预热了的氮、氢混合气体由塔的上部中间的粗管流进接触室。然后由上而下地通过触媒层。这时即有一部分氮气和氢气化合成氨。反应后的气体经多孔板向下通入热交换器的管子，被管外新导入的混合气体所冷却，然后由气体出口离开合成塔。在正常工艺操作的情况下，反应放出的热量足以保持接触室的温度，不需要另外供给热量。如果反应物里的杂质已经仔细清除掉，触媒可以连续使用。