第一单元氨的合成1.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,知道催化剂的研制对促进化工发展的重大意义,认识实际化工生产技术问题的复杂性,增强技术意识
2.从合成氨工业流程与技术出发了解化学在工农业生产中的具体应用,认识化学学科发展对化工生产技术进步的促进作用,认识化学工业在国民经济发展中的地位
卡尔·博施是德国工业化学家
他的主要贡献是改进了哈伯首创的高压合成氨法,找到了合适的氧化铁型催化剂,使合成氨生产工业化,称为“哈伯—博施法”
1908~1913年他改进了高压合成氨的催化方法,实现了合成氨的工业化生产,并在发展高压化学方面取得了成就
因此他获得了1931年的诺贝尔化学奖
他的高压化学方法标志着化学合成工艺的巨大进步,此外,他还进行了合成汽油、合成甲醇的研究工作
一、合成氨反应条件的选择1.合成氨反应的特点合成氨是20世纪初德国人哈伯发明的
实际生产在高压、适宜温度和催化剂条件下进行:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92
4kJ·mol-1,这一可逆反应的特点是正反应为气体体积减小的放热反应
2.合成氨反应条件的选择在合成氨生产中要综合考虑反应速率、催化剂工作温度、反应物转化率、反应装置材料与生产技术水平来确定反应的条件
目前,工业上用铁触媒作催化剂,在20~50MPa、450℃左右用氮、氢混合气体进行氨的合成,得到的平衡混合物中,氨的含量约为20%
二、合成氨的生产工艺1.合成氨的工业流程(1)制备原料气
合成氨的生产首先需要合成原料气
原料气由体积比约为1∶3的氮气和氢气组成
(2)反应前原料气的处理
把原料气加压、预热后送到合成塔
(3)合成反应
在一定条件下发生合成反应,就可以得到含有一定质量分数氨气的平衡混合气
(4)反应后平衡混合气体的处理
从合成塔里排出的平衡混合气体中分离出氨气后,把未反应的氮、氢原料气送回合成塔循环利用