1、合成氨条件的选择
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
(1)从提高反应速率的角度,考虑采用什么样的反应条件?
影响因素 | 浓度 | 温度 | 压强 | 催化剂 |
增大速率 |
(2)从化学平衡移动原理的角度,考虑采用什么样的反应条件?
影响因素 | 浓度 | 温度 | 压强 |
提高产率 |
(3)从不同温度和压强下的数据分析:
反应条件是 。
(4)从原料来源上考虑:N2的获得比H2容易, 。
(5)从设备条件、操作安全、经济成本、能源消耗上考虑: 。
2、工业的制氨的实际条件和流程
合成氨生产流程示意图
(1)压强采用10~30MPa,原因是压强越大,对材料和设备的要求 ,需要的动力 。这会大大增加生产投资,降低综合 。
(2)采用铁触媒催化剂的原因:高温、高压下,N2与H2的反应速率 ,需要用催化剂加快反应速率。
(3)温度采用400~500℃的原因:铁触媒在500℃左右时的活性 。
(4)为了提高反应物的转化率,将氨 ,再将剩余反应物 ,提高反应物的转化率。
(5)因为反应物要循环利用,所以N2和H2的体积比控制在 左右,而不是提高N2的浓度来让H2得到更充分的转化。
(6)通过 ,使反应产生的热量得到充分利用,降低能耗。
3、工业生产考虑的一些因素
(1)考虑参加反应的物质组成、结构和 等本身因素,考虑 、 、 、 等的反应条件。考虑反应的 和 ,然后进行化学反应的调控。
(2)还需要考虑设备 、操作 、经济 、能源 、环境 、社会 等。
【答案】
1、(1)提高反应物的浓度 升高反应温度 增大压强 使用催化剂
(2)提高反应物的浓度 降低反应温度 增大压强
(3)压强选100MPa,温度选200℃
(4)适当提高N2的浓度,使H2得到充分利用
(5)选择合适的压强
2、(1)越高 越大 效益
(2)很慢
(3)最大
(4)冷却液化分离 循环利用
(5)1:3
(6)热交换
3、(1)性质温度 压强 浓度 催化剂 速率 转化率
(2)条件 安全 成本 消耗 保护 效益