工业制硝酸（熊婕）ppt课件

广州市第一中学化学科广州市第一中学化学科 熊婕熊婕由由N2制取制取HNO3：NO、NO23NO2 +H2O =2HNO3+NO2NO +O2 =2NO2合成氨合成氨氨催化氧化氨催化氧化液氨液氨N2、H2混合气混合气O2H2NH3NONO2O2N2HNO3H2O废气废气空气空气空气空气N2 +3H2 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂4NH3 +5O2 =4NO+6H2O催化剂催化剂备考指南备考指南P122备考指南备考指南P123合合成氨成氨反反应应使氨生成的快使氨生成的快(从从化学反应速率化学反应速率分析分析)使氨生成的多使氨生成的多(从从化学平衡分化学平衡分析析)适宜条件适宜条件选择选择高高 温温高高 压压高高 压压低低 温温使用催化剂使用催化剂无影响无影响目的目的选择选择条件条件高压高压适宜温度适宜温度使用铁触媒使用铁触媒 N2 +3H2 2NH3 H0压压 强强温温 度度催催 化化 剂剂浓浓 度度增大反应物浓度增大反应物浓度增大反应物浓度增大反应物浓度减少生成物浓度减少生成物浓度增大增大c(N2)减小减小c(NH3)1、压强是否越大越好？压强是否越大越好？2、适宜的温度怎么定适宜的温度怎么定？20 MPa 50 MPa压强越大，对设备的要求越高，成本越高压强越大，对设备的要求越高，成本越高3、N2的含量增大到多少合适的含量增大到多少合适？4、如何减少、如何减少NH3的浓度？的浓度？500左右左右催化剂的催化活性催化剂的催化活性在在n(N2):n(H2)=1:3的基础上，的基础上，适当提高氮气适当提高氮气用量用量n(N2):n(H2)=1:2.8N2 +3H2 2NH3 H0冷却，将冷却，将NH3液化，从体系中分离出来液化，从体系中分离出来生产条件的选择生产条件的选择催化剂催化剂提高原料的利用率提高原料的利用率化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡设备、成本要求设备、成本要求催化剂的催化活性催化剂的催化活性从合成氨的工业流程中，你对以下问题有什么体会从合成氨的工业流程中，你对以下问题有什么体会?化学反应速率化学反应速率催化活性与温度有关催化活性与温度有关催化剂中毒催化剂中毒反应物循环利用反应物循环利用适当增大压强适当增大压强合适催化剂合适催化剂适当温度（防止温度过高）适当温度（防止温度过高）不断通入不断通入O2，减小，减小NO的浓度，增大的浓度，增大NO2的浓度的浓度已知已知3NO2(g)+2H2O(l)2HNO3(l)+NO(g)H0，为为提高提高HNO3的产率的产率，请分析可以采取的措施？，请分析可以采取的措施？尾气处理：备考指南尾气处理：备考指南P123（3）碱液吸收法：碱液吸收法：NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2催化还原法：催化还原法：4NH3 +6NO=5N2+6H2O催化剂催化剂8NH3 +6NO2=7N2+12H2O催化剂催化剂关于关于SO2的催化氧化反应：的催化氧化反应：2SO2+O2 2SO3：（1）在工业实际过程中，）在工业实际过程中，O2的体积分数约为的体积分数约为SO2的的1.5倍，目的是倍，目的是：（2）已知压强、温度对）已知压强、温度对SO2的转化率的影响如表所示，的转化率的影响如表所示，请结合表中数据确定工业上催化氧化的条件并分析原因：请结合表中数据确定工业上催化氧化的条件并分析原因：温度温度（）压强（压强（MPa）0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4条件：条件：原因：原因：适当增大廉价适当增大廉价O2的浓度，促使平衡正向移动，提高的浓度，促使平衡正向移动，提高SO2的转化率的转化率常压、常压、400 500、催化剂、催化剂催化剂：增大反应速率催化剂：增大反应速率温度：催化剂在此温度活性高；温度过低，反应速率慢；温度：催化剂在此温度活性高；温度过低，反应速率慢；温度过高，平衡逆向移动，温度过高，平衡逆向移动，SO2转化率低转化率低压强：此温度下，增大压强对压强：此温度下，增大压强对SO2转化率影响不大，转化率影响不大，但加压对设备要求高但加压对设备要求高NH3平平衡衡体体积积分分数数/%铁触媒催化能力铁触媒催化能力温度（温度（）500左右左右催化剂的催化活性催化剂的催化活性适当提高氮气用量适当提高氮气用量，氮氢比例为氮氢比例为1:2.8，有利于合成氨有利于合成氨空气空气压缩压缩降温降温液态空气液态空气蒸发蒸发N2（先逸出）（先逸出）炭炭CO2N2除去除去CO2N2H2O(g)赤热炭赤热炭或其他燃料或其他燃料COH2H2O(g)催化剂催化剂CO2H2除去除去CO2H2C+H2OCO+H2 CO+H2O(g)CO2+H2催化剂催化剂原料气净化：原料气净化：除去杂质气体、粉尘等，防止催化剂除去杂质气体、粉尘等，防止催化剂“中毒中毒”达到平衡时混合物中达到平衡时混合物中NH3的含量（体积分数）的含量（体积分数）（原料（原料N2、H2的体积比为的体积比为1:3）在选定的温度、压强条件下，在选定的温度、压强条件下，还可以采取什么方法，提高还可以采取什么方法，提高NH3的平衡含量？的平衡含量？改变浓度改变浓度增大增大c(N2)减小减小c(生成物生成物)增大增大c(反应物反应物)减小减小c(NH3)500、60.0 MPa条件下条件下 2.2.合成氨工业简述：合成氨工业简述：空气空气压缩压缩降温降温液态空气液态空气蒸发蒸发N N2 2（先逸出）（先逸出）炭炭COCO2 2N N2 2除去除去COCO2 2N N2 2H H2 2O(g)O(g)赤热炭赤热炭或其他燃料或其他燃料COCOH H2 2H H2 2O(g)O(g)催化剂催化剂COCO2 2H H2 2除去除去COCO2 2H H2 2原料：原料：空气、水、燃料空气、水、燃料C CH H2 2O(g)O(g)CO COH H2 2高温高温COCOH H2 2O(g)O(g)COCO2 2H H2 2催化剂催化剂原料气的制备原料气的制备净化净化压缩压缩(防止催化剂中毒防止催化剂中毒)合成合成分离分离液氨液氨N N2 2、H H2 2已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0其实验数据见表(1)应选用的温度是_。(2)应采用的压强是_，理由是_450常压因为常压下SO2的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的转化率 提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。例例联想质疑联想质疑研究发现，氨气与氧气反应可以生成多种不同研究发现，氨气与氧气反应可以生成多种不同的产物：的产物：4NH3 +5O2=4NO+6H2O4NH3 +4O2=2N2O+6H2O4NH3 +3O2=2N2+6H2O