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栗子、NoNo化学报告

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1.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: 

(1)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. 

(2)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,催化剂在这个温度活性最大。

(3)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. 

(4)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. 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。

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.


1楼2006-09-09 21:22回复
    3.合成氨工业流程

    (1)原料气

    ①制备

    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: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 

    ②净化
    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”. 
    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制得的N2、H2需净化、除杂,再用压缩机压缩至高压


    2楼2006-09-09 21:30
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      (2)氨的合成
      合成氨的简要流程示意图


      3楼2006-09-09 21:31
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        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。


        4楼2006-09-09 21:32
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          (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.


          5楼2006-09-09 21:33
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            强哦,辛苦nono


            6楼2006-09-10 20:11
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              ~好多字~看不过来了~


              7楼2006-09-16 15:07
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