课件2 (2)

合成氨条件的选择合成氨条件的选择氨氨 的的 用用 途途NH3医药医药制冷制冷剂剂染料染料化肥化肥纤维纤维问题：问题：请同学们分析工业生产主要要考虑哪请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题？些问题？首要：首要：经济效益经济效益基本要求：基本要求：a、反应快、反应快b、原料利用率高、原料利用率高c、单位时间内产量高、单位时间内产量高提高反应速率提高反应速率提高平衡混合物中氨百分含量提高平衡混合物中氨百分含量提高反应速率提高反应速率提高平衡混合物中氨百分含量提高平衡混合物中氨百分含量低低 温温从反应速度的角度看从反应速度的角度看：温度越高、压强越温度越高、压强越大，化学反应越快，大，化学反应越快，使用催化剂反应加快，使用催化剂反应加快，单位时间内生成的产品越多；单位时间内生成的产品越多；从化学平衡的角度看：从化学平衡的角度看：高压低温，平衡时高压低温，平衡时生成物生成物NH3的百含量高。的百含量高。制取制取原料原料气气净净化化压压缩缩合合成成分分离离液氨液氨N2和和H2(循环循环)(循环操作过程循环操作过程)除去杂质气体、粉除去杂质气体、粉尘等，防止催化剂尘等，防止催化剂“中毒中毒”冷冷凝凝CO2+H2H2+COH2O(气气)催化剂催化剂H2高压水洗法高压水洗法分离出分离出CO2水蒸气水蒸气赤热煤赤热煤或焦炭或焦炭C+H2OCO+H2 CO+H2O(g)CO2+H2催化剂催化剂空气空气液态空气液态空气CO2+N2N2(先逸出先逸出)分离出分离出CO2N2蒸发蒸发压缩液化压缩液化氧跟碳作用氧跟碳作用ADCBD2.对于合成氨的反应来说对于合成氨的反应来说,使用催化剂和施加高压使用催化剂和施加高压,下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是()A.都能提高反应速率都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响都对化学平衡状态无影响B.都对化学平衡状态有影响都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡都不影响达到平衡状态所用的时间状态所用的时间C.都能缩短达到平衡状态的时间都能缩短达到平衡状态的时间,只有压强对化只有压强对化学平衡状态有影响学平衡状态有影响D催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用而压强无此作用C C3 3、在一密闭容器中，、在一密闭容器中，N N2 2、H H2 2合成氨的反应已达到合成氨的反应已达到平衡。此时再往容器中通入一定量平衡。此时再往容器中通入一定量N N2 2,保持温度和保持温度和容器体积不变，当反应再次达到平衡时，与第一容器体积不变，当反应再次达到平衡时，与第一次平衡状态相比（）次平衡状态相比（）（）（）的百分含量增大的百分含量增大（）（）的浓度增大的浓度增大（）（）的转化率提高的转化率提高（）（）的转化率提高的转化率提高4工业制硝酸需经过下面两个可逆反应：工业制硝酸需经过下面两个可逆反应：（正反应是放热反应）（正反应是放热反应）（正反应是放热反应）（正反应是放热反应）如果要生产较大浓度的硝酸，可采取的措施如果要生产较大浓度的硝酸，可采取的措施是是在第在第 一步反应中，增加反应物浓度，增大压强，降低温度。一步反应中，增加反应物浓度，增大压强，降低温度。在第二步反应中，不断地将生成的在第二步反应中，不断地将生成的NO从混合物中分从混合物中分 2NO+O 2 2NO2+NO3NO +2H O22HNO3 离出来，增大压强，降低温度。离出来，增大压强，降低温度。5、合成氨工业中，原料气（、合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量及少量CO、NH3的混和气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（的混和气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（I）溶）溶液来吸收原料气中的液来吸收原料气中的CO，其反应是，其反应是Cu(NH3)2AC+CO+NH3 Cu(NH3)3 ACCO(正反应是放热反应正反应是放热反应)必须除去原料气中必须除去原料气中CO的原因是的原因是 。醋酸二氨合铜醋酸二氨合铜(I)吸收吸收CO的生产适宜条件是的生产适宜条件是 。吸收吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生。后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生。恢复其吸收恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件应是的生产适宜条件应是 。它会使催化剂铁触媒它会使催化剂铁触媒中毒而失去催化能力中毒而失去催化能力加压，加压，适当升高温度适当升高温度常压加热常压加热1 1、催化剂、催化剂合成氨铁催化剂合成氨铁催化剂 这一类合成氨催化剂以还原铁为催化剂主要活性成分，这一类合成氨催化剂以还原铁为催化剂主要活性成分，并掺加并掺加 各种促进剂和载体的催化剂各种促进剂和载体的催化剂.促进剂：稀土金属及其氧化物促进剂：稀土金属及其氧化物关于稀土金属及其氧化物的作用，我国也进行了一些研关于稀土金属及其氧化物的作用，我国也进行了一些研究。国外也报究。国外也报 道了一些含道了一些含钐钐、锆锆、钯、钯、铑铑的催化剂研究的催化剂研究结果，发现稀土金属及其氧化结果，发现稀土金属及其氧化 是对氨合成非常有效的促是对氨合成非常有效的促进剂。我国有丰富的进剂。我国有丰富的钛钛、锆锆、铌铌等稀有金属资源，因此，等稀有金属资源，因此，以稀有金属氧化物为促进剂，有希望成为我国改进工业以稀有金属氧化物为促进剂，有希望成为我国改进工业合成氨铁催化剂的研究方向之一。合成氨铁催化剂的研究方向之一。合成氨钌催化剂合成氨钌催化剂合成氨熔铁型催化剂要在高温、高压和耗能合成氨熔铁型催化剂要在高温、高压和耗能高的苛刻条件下使用，且催化剂的活性并不高的苛刻条件下使用，且催化剂的活性并不是很高。而氨合成钌催化剂可能是一种较好是很高。而氨合成钌催化剂可能是一种较好的催化剂。它在低温低压下活性很高，常压的催化剂。它在低温低压下活性很高，常压下比氨合成铁催化剂的活性高下比氨合成铁催化剂的活性高1020倍，且倍，且对水、对水、CO和和CO2不敏感，但合成氨钌催化剂不敏感，但合成氨钌催化剂在高压下未必比合成氨铁催化剂来得优越。在高压下未必比合成氨铁催化剂来得优越。现在，世界上好多国家（包括我国）的科学家，都现在，世界上好多国家（包括我国）的科学家，都在研究模拟生物固氮，即寻找人工制造的有固氮活在研究模拟生物固氮，即寻找人工制造的有固氮活性的化合物。固氮酶由两种蛋白质组成。一种蛋白性的化合物。固氮酶由两种蛋白质组成。一种蛋白质（二氮酶）的分子量约质（二氮酶）的分子量约22万，含有两个钼原子、万，含有两个钼原子、32个铁原子和个铁原子和32个活性硫原子；另一种蛋白质（二个活性硫原子；另一种蛋白质（二氮还原酶）是由两个分子量为氮还原酶）是由两个分子量为29000的相同亚基构的相同亚基构成的，每个亚基含有成的，每个亚基含有4个铁原子和个铁原子和4个硫原子。已经个硫原子。已经发现一些金属有机化合物有可能作为可溶性的固氮发现一些金属有机化合物有可能作为可溶性的固氮催化剂。催化剂。化学模拟生物固氮化学模拟生物固氮氮气在通常状态下十分稳定，一般难以发生化学氮气在通常状态下十分稳定，一般难以发生化学反应，但在超声波作用下，可以使氮分子中的化反应，但在超声波作用下，可以使氮分子中的化学键削弱，从而在较温和的条件下就可以发生化学键削弱，从而在较温和的条件下就可以发生化学反应。在室温下用超声波辐射溶有空气的饱和学反应。在室温下用超声波辐射溶有空气的饱和水溶液后，可以测到处理过的水中含有亚硝酸、水溶液后，可以测到处理过的水中含有亚硝酸、硝酸等；如果处理溶有氮气、氢气和一氧化碳的硝酸等；如果处理溶有氮气、氢气和一氧化碳的饱和水溶液，可以测到甲醛、氢氰酸和咪唑等物饱和水溶液，可以测到甲醛、氢氰酸和咪唑等物质，这些实验对人工固氮的研究提供了一条新的质，这些实验对人工固氮的研究提供了一条新的途径。途径。超声波固氮超声波固氮：习题习题