高二化学工业合成氨36页PPT
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2.4工业合成氨(课件)高二化学(沪科版2020选择性必修第一册)
一、合成氨适宜生产条件的选择
1. 从化学反应速率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
合成氨反应为什么慢？ ——活化能高
怎样降低反应的活化能？——改变反应历程
如何增大合成氨的化学反应速率？
对合成氨 反应的影响
影响因素 浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨 的反应速率
增大 升高 增大 使用
一、合成氨适宜生产条件的选择
2. 从化学平衡移动的角度分析
综合动力、材料、设备等条件
20 MPa~50 MPa
实现工业生产：综合考虑成本要低！
一、合成氨适宜生产条件的选择
3. 综合分析
②催化剂 增大化学反应速率，不改变平衡混合物的组成。 合成氨工业要求催化剂具有活性强、机械强度高、不易中毒、 容易制备、价格低廉等特点。 目前公认的最适当的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂。 其活性最好的温度为500 ℃左右。
二、工业合成氨的生产流程
02 净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、
CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。
03 合成
二、工业合成氨的生产流程
03 合成 加压后且达到
催化剂的活性 温度的 H2、N2
混合气体中 氨含量为 10% ～
20%
合成氨反应为放热 反应，可通过热交 换器有效利用此反 应热来预热反应前 的 H2、N2，降低合 成氨的成本。
典例解析
例、在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)(正反应是放
热反应)达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是( D )
A.加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化且变化的倍数相等
B.加压,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的倍数大于v(逆)增大的倍数
高二化学合成氨工业PPT课件
(有利于氨的合成,对动力、材料强度、 设备制造要求适中) 催化剂：铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂) 使反应物在较低温度下较快的进行反应。 浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来， 且向循环气中不断补充 N2、H2（1:3)。
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7、选择适宜生产条件的原则：
(1)既要注意外界条件对二者影响一 致性,又要注意对二者影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对速率影 响的一致性,又要注意催化剂的活性 对温度的限制。 (3)既要注意理论上的需要,又要注意 实际可能性。
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4、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口 气体体积比为9:27:8，则H2的转
化率为__2_5__%___。
N2+3H2
2NH3
起始 6 18
1
变化 X 3X
2X
6-X : 1+2X=9:8 X=1.5
H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
T
4000C 99.2 99.6 99.7 99.9 99.9 99.9
4500C 97.5 98.6 99.2 99.5 99.6 99.7
5000C 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 99.3
5500C 85.6 92.9 94.9 96.7 97.7 98.3
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二、合成氨工业简述：
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感谢观看！
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第13页/共16页
3、 工业上用以合成氨的原料之一 ——
氢气，有一种来源是取自石油气。有人
设计了以下反应途径，假设反应都能进
行，你认为最合理的是（
）
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7、选择适宜生产条件的原则：
(1)既要注意外界条件对二者影响一 致性,又要注意对二者影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对速率影 响的一致性,又要注意催化剂的活性 对温度的限制。 (3)既要注意理论上的需要,又要注意 实际可能性。
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4、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口 气体体积比为9:27:8，则H2的转
化率为__2_5__%___。
N2+3H2
2NH3
起始 6 18
1
变化 X 3X
2X
6-X : 1+2X=9:8 X=1.5
H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
T
4000C 99.2 99.6 99.7 99.9 99.9 99.9
4500C 97.5 98.6 99.2 99.5 99.6 99.7
5000C 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 99.3
5500C 85.6 92.9 94.9 96.7 97.7 98.3
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二、合成氨工业简述：
第15页/共16页
感谢观看！
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3、 工业上用以合成氨的原料之一 ——
氢气，有一种来源是取自石油气。有人
设计了以下反应途径，假设反应都能进
行，你认为最合理的是（
）
氨的工业合成(共53张PPT)
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
1.合成氨反应的化学方程式：N2＋3H2
教 学 方 案 设 计
2NH3 。
当 堂 双 基 达 标
2．合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2) 放 热反应；(3)气体总体积 缩小 的反 应。
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
1.合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2)放热 反应；(3)气体体积缩小 的反应。(重点) 2.合成氨适宜条件的选 择：(1)高压；(2)适当 温度；(3)催化剂。(重 点) 3.勒夏特列原理在合成 氨反应中的应用。(重 难点) 4.合成氨工艺流程。(重 点)
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
②影响化学平衡移动的外界因素有哪些？ 【提示】 温度、浓度、压强。
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
③合成氨实际生产中采用高温、高压、催化剂，其中有 利于提高平衡混合物中NH3的百分含量的因素有哪些？
【提示】 高温不利于平衡正向移动；催化剂对化学平
教 学 方 案 设 计
升温、增加N2或H2浓度，使用催化剂均能加快反应速率； 加压、降温、及时分离出NH3、增加c(N2)和c(H2)均有利于 平衡正向移动，增大氨的产率。
《合成氨的概述》课件
合成氨的发现
总结词
合成氨的发现可以追溯到19世纪末期，当时科学家们开始探索氮和氢合成氨的可能性。
详细描述
1898年，德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和助手卡尔·博施（Carl Bosch）成功地开发出了一 种能够实现大规模合成氨的方法，这种方法被称为哈伯-博施法。这一发现为工业生产和农业提供了大 量的氨，对全球经济发展和人类生存具有重要意义。
原料气的净化
总结词
原料气的净化是合成氨生产工艺的重要环节，主要是通过化学和物理方法去除 原料气中的杂质，如二氧化碳、硫化氢和氧气等。
详细描述
原料气的净化通常包括脱硫、脱碳和脱氧等过程。脱硫主要是用碱性溶液或固 体吸收剂去除硫化氢；脱碳主要是用溶液吸收或固体吸附剂去除二氧化碳；脱 氧主要是通过催化剂或氧化反应将氧气转化为水。
环保与安全问题
总结词
合成氨工艺中存在一些环保与安全问题，需要采取相应的措施加以解决。
详细描述
合成氨工艺中会产生大量的废气和废水，如果处理不当会对环境造成污染。因此，需要 采取一系列环保措施，如废气处理、废水处理和废弃物回收等。此外，由于合成氨工艺 需要在高温高压下进行，也存在一定的安全风险。因此，需要采取相应的安全措施，如
《合成氨的概述》 ppt课件
目 录
• 合成氨的简介 • 合成氨的生产工艺 • 合成氨的工艺特点 • 合成氨的未来发展 • 总结
01
合成氨的简介
合成氨的定义
总结词
合成氨是指将氮和氢在高温高压和催化剂的作用下合成为氨的过程。
详细描述
合成氨是一种化学反应，通常在高温高压和催化剂存在的条件下进行，将氮气和氢气合成为氨气。这个反应是工 业上大规模生产氨的重要方法，也是化学工业中的重要反应之一。
合成氨工业PPT课件
放热反应使温度达到12000C
首先是一段转化气与空气混合进行燃烧，温度可达 12000C，然后在充填镍催化剂的转化器下部，继续进 行甲烷的转化。
在转化炉内原料气在管内继续被管外燃烧气加热，进行 转化反应。转化炉所需高温由燃料用天然气燃烧放热 所产生。
天然气蒸汽转化流程
配以少量水蒸汽
一段转化炉
氧 化 锌 脱 硫 槽
氮的主要来源。
间歇式制半水煤气各阶段气体流向示意图
5
3
4
吹
风 气
6
水
蒸
气
煤气
2
1
7
空气
阶段
阀门开闭情况
1 2 3 4 567
吹风
○ × × ○ ○ ××
一次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
下吹
× × ○ × ×○○
二次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
空气吹净 ○ × × ○ × ○ ×
二、烃类蒸汽转化法 反应原理： 天然气中约有90%左右的甲烷，在较高的温度及催化剂
3、合成氨
将净化后的氢、氮混合气压缩至高压，在铁催化 剂与高温条件下合成氨。
第二节 合成氨原料气的制取
1、固体燃料气化法
固体燃料的气化：工业上用气化剂对煤或焦 炭进行热加工，将碳转化为可燃气体的过程。
固体燃料气化的目的：制备合成氨原料气。
要求：（CO＋H2）／N2应为3.1-3.2
3H2+N2=2NH3
20~32MPa 2） 温度： 一般控制在350-5500C 3) 采用廉价的铁催化剂
4) 冷冻法液化氨，使之与反应混合物及时分离。不断 补充新鲜原料气
补 充
中型氨厂合成工序流程
新
鲜
气
首先是一段转化气与空气混合进行燃烧，温度可达 12000C，然后在充填镍催化剂的转化器下部，继续进 行甲烷的转化。
在转化炉内原料气在管内继续被管外燃烧气加热，进行 转化反应。转化炉所需高温由燃料用天然气燃烧放热 所产生。
天然气蒸汽转化流程
配以少量水蒸汽
一段转化炉
氧 化 锌 脱 硫 槽
氮的主要来源。
间歇式制半水煤气各阶段气体流向示意图
5
3
4
吹
风 气
6
水
蒸
气
煤气
2
1
7
空气
阶段
阀门开闭情况
1 2 3 4 567
吹风
○ × × ○ ○ ××
一次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
下吹
× × ○ × ×○○
二次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
空气吹净 ○ × × ○ × ○ ×
二、烃类蒸汽转化法 反应原理： 天然气中约有90%左右的甲烷，在较高的温度及催化剂
3、合成氨
将净化后的氢、氮混合气压缩至高压，在铁催化 剂与高温条件下合成氨。
第二节 合成氨原料气的制取
1、固体燃料气化法
固体燃料的气化：工业上用气化剂对煤或焦 炭进行热加工，将碳转化为可燃气体的过程。
固体燃料气化的目的：制备合成氨原料气。
要求：（CO＋H2）／N2应为3.1-3.2
3H2+N2=2NH3
20~32MPa 2） 温度： 一般控制在350-5500C 3) 采用廉价的铁催化剂
4) 冷冻法液化氨，使之与反应混合物及时分离。不断 补充新鲜原料气
补 充
中型氨厂合成工序流程
新
鲜
气
化工工艺学合成氨幻灯片PPT
（1）原料的预热温度：其高低应根据原料烃的 组成及催化剂的性能而定。 （2）对流段内各加热盘管的布置
(3) 转化系统的余热回收
现代大型氨最重要的特点是充分回收生产过程的余热， 产生高压蒸气作为动力。
29 合成氨工业
（四）、烃类蒸气转化主要设备
顶部烧嘴炉（图）
炉型 侧壁烧嘴炉
1、一段转化炉
梯台炉 冷底式（图）
1、外部供热的蒸汽转化法
2、内部蓄热的间歇操作法
3、自热反应的部分氧化法
11 合成氨工业
二、煤气化原理
（一）、化学平衡
1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为： C+O2= CO2； △H0298=-393.77kJ/mol C+1/2O2=CO； △H0298=-110.59kJ/mol C+CO2=2CO； △H0298=-172.284kJ/mol CO+1/2O2=CO2；△H0298=-283.183kJ/mol 设CO2平衡转化率为α，总压为P 则
在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂。
5 合成氨工业
三、生产方法
（一）氰化法
CaO 3C 2 0 0oC 0 Ca2 CCO Ca2 CN2 1 0 0oC 0 CaC 2C N
CaC 23 NH2O CaC 32 O NH 3
（二）直接法
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢 气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成 氨基本上都用此法。
烷烃：
或
C n H 2 n 2 n 2 1 H 2 O 3 n 4 1 C 4 n 4 H 1 C 2
C C n H n H 2 n 2 n 2 2 n n 2 2 O O H H n n2 C C ( ( 2 3 n n 1 1 ) ) O H H O 2 2
(3) 转化系统的余热回收
现代大型氨最重要的特点是充分回收生产过程的余热， 产生高压蒸气作为动力。
29 合成氨工业
（四）、烃类蒸气转化主要设备
顶部烧嘴炉（图）
炉型 侧壁烧嘴炉
1、一段转化炉
梯台炉 冷底式（图）
1、外部供热的蒸汽转化法
2、内部蓄热的间歇操作法
3、自热反应的部分氧化法
11 合成氨工业
二、煤气化原理
（一）、化学平衡
1、以空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为： C+O2= CO2； △H0298=-393.77kJ/mol C+1/2O2=CO； △H0298=-110.59kJ/mol C+CO2=2CO； △H0298=-172.284kJ/mol CO+1/2O2=CO2；△H0298=-283.183kJ/mol 设CO2平衡转化率为α，总压为P 则
在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂。
5 合成氨工业
三、生产方法
（一）氰化法
CaO 3C 2 0 0oC 0 Ca2 CCO Ca2 CN2 1 0 0oC 0 CaC 2C N
CaC 23 NH2O CaC 32 O NH 3
（二）直接法
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢 气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成 氨基本上都用此法。
烷烃：
或
C n H 2 n 2 n 2 1 H 2 O 3 n 4 1 C 4 n 4 H 1 C 2
C C n H n H 2 n 2 n 2 2 n n 2 2 O O H H n n2 C C ( ( 2 3 n n 1 1 ) ) O H H O 2 2
合成氨工业生产课件
农药
合成氨是制造农药的重要成分。
医药
合成氨还可以用于制药中的合成 反应。
工业生产
合成氨在提高工业生产效率中也 具有重要的作用。
合成氨的生产工艺
1
氨的物理和化学性质
氨是一种无色、有强烈气味的气体。它的燃烧是生成水和氮氧化物。
2
氨的生产方法
合成氨的生产方法通常采用哈伯-玻斯曼过程，需要高压、高温、铁催化和氢气。
3
传统合成氨工艺
传统的合成氨工艺存在能源消耗高、开销大、环保问题等诸多问题。
4
新型合成氨工艺
新型合成氨工艺是一种绿色、高效、低耗的方法，采用先进的催化剂和反应条件实现合成氨 的高效率转化。
合成氨工业生产的优势和挑战
优势：高效、节能、环保
合成氨工业生产具有高效、节能、环保等诸多优势，有助于推动工业绿色化发展。
技术进步和创新发展方向
新型催化剂和反应条件不断涌现， 合成氨工业将朝着更加高效、节 能、环保的方向发展。
总结
本课件介绍了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战，以及全球合成氨产能 与消费量、合成氨的用途和市场需求、技术进步和创新发展方向。随着技术 进步和新型催化剂的应用，合成氨工业将会越来越高效、节能和环保。
挑战：原料供应、装置设计、废气处理
合成氨工业生产面临原料供应的不稳定性、装置设计的复杂性、废气处理的环保问题等诸多 挑战。
合成氨工业发展现状和趋势
全球合成氨产能与消费量
全球各国合成氨产能与消费量不 断增长，中国是最大的生产和消 费国家。
合成氨的用途和市场需求
肥料、农药、医药等行业对合成 氨的市场需求逐年增长。
合成氨工业生产ppt课件
合成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是广泛应用于肥料、农药、医药等领域的重要化工原料。本课件介绍 了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战、以及发展现状和趋势。
合成氨工业PPT课件(上课用)
CH4
+
H2O
催化剂 高温
CO
+
3H2
2.合成氨工业简述：
原料： 空气、水、燃料
压缩 降温
液态空气 蒸发
N2（先逸出）
空气
炭
CO2＋N2 除去CO2 N2
CH4(g) H2O(g)
CO＋H2
H2O(g) 催化剂
CO2＋H2 除去CO2 H2
高温
CH4＋H2O(g) → CO＋H2
CO＋H2O(g) 催→化剂CO2＋H2
102.人生过程的景观一直在变化， 向前跨 进，就 看到与 初始不 同的景 观，再 上前去 ，又是 另一番 新的气 候―― 。[叔本 华]
103.为何我们如此汲汲于名利，如 果一个 人和他 的同伴 保持不 一样的 速度， 或许他 耳中听 到的是 不同的 旋律， 让他随 他所听 到的旋 律走， 无论快 慢或远 近。― ―[梭罗]
9、成功的道路上，肯定会有失败;对 于失败 ，我们 要正确 地看待 和对待 ，不怕 失败者 ，则必 成功;怕 失败者 ，则一 无是处 ，会更 失败。 10、一句简单的问候，是不简单的牵 挂;一声 平常的 祝福， 是不平 常的感 动;条消 息送去 的是无 声的支 持与鼓 励，愿 你永远 坚强应 对未来 ，胜利 属于你!
7、人往往有时候为了争夺名利，有时 驱车去 争，有 时驱马 去夺， 想方设 法，不 遗余力 。压力 挑战， 这一切 消极的 东西都 是我进 取成功 的催化 剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有 理由;面对困 难，智 者想尽 千方百 计，愚 者说尽 千言万 语;老实 人不一 定可靠 ，但可 靠的必 定是老 实人;时 间，抓 起来是 黄金， 抓不起 来是流 水。
113.人生的目的有二：先是获得你 想要的 ；然后 是享受 你所获 得的。 只有最 明智的 人类做 到第二 点总与 幽默的 人相伴 ，健康 总与阔 达的人 相伴。 20、对所学知识内容的兴趣可能成 为学习 动机。 ——赞 科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手 好闲好 。—— 约翰·贝 勒斯