工业生产条件的选择

工业合成工业生产主要要考虑哪些问题？速率要快，提高单位时间的产量化学平衡能够正向移动，提高原料利用率生产中的能源消耗，原料，设备条件等因素理论实际选择条件及原因加快速率平衡正向移动压强温度催化剂浓度目的选择条件条件高压高温使用催化剂增大反应物浓度高压低温无影响增大反应物浓度或减小生成物浓度一、合成氨条件的选择N2+3H22NH3+Q31.457.579.892.698.81×108Pa23.142.265.284.295.46×107Pa9.119.138.264.286.42×107Pa4.510.625.152.081.51×107Pa13.826.447.071.089.93×107Pa0.050.10.42.215.31×105Pa4000C6000C5000C3000C2000C压强氨含量温度压强怎么定？压强的选择①理论上:增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向移动，所以压强越大越好。②实际上:压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强不宜过高。实际选择压强20MPa-50MPa温度的选择降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量。但温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。选用铁触媒做催化剂，它在500℃时活性最高。实际生产：1.及时分离出NH3，提高N2与H2转化率2.控制N2与H2体积比为1:2.8，N2过量，提高H2的转化率。3.N2和H2循环使用，提高N2与H2转化率。增大N2的浓度及时分离出NH3速率平衡移动方向增大减小正向正向二、工业合成氨流程SO3H2SO4SO2S金属硫化物SO2的制备SO2的氧化SO3的吸收原理工业设备主要措施原理SO3+H2O=H2SO4S+O2=SO2点燃4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高温2SO2+O22SO3+Q催化剂△H2SO4SO3SO2S金属硫化物如FeS2炉气净化，防止催化剂中毒原料粉碎富氧空气矿渣Fe2O3用于炼铁炉气98.397.796.794.992.985.65500C99.399.098.697.896.993.55000C99.799.699.599.298.697.54500C99.999.999.999.799.699.24000C100atm50atm25atm10atm5atm1atmPTSO2转化率SO2氧化生产条件的选择2SO2+O22SO3+Q压强采用常压：在常压下SO2的转化率已经较高,再增大压强，转化率的提高并不多,且对设备的要求更高。温度450-500℃:V2O5(五氧化二钒）活性最高。浓度:增大O2浓度，V加快，且提高SO2转化率。催化剂热交换器接触室预热SO2和O2，冷却SO3冷SO2和O2热SO2和O2冷SO398.3%浓H2SO4尾气H2SO4SO3吸收塔内部放置空心瓷环浓硫酸从塔顶喷下增大接触面积,延长吸收时间用98.3%的浓硫酸吸收SO3，减少酸雾，吸收更充分尾气吸收处理循环使用硫酸工业生产的流程接触法制硫酸时，SO2催化氧化适宜的温度是5000C,其理由是(1)，(2)。此反应是气体体积缩小的反应，但工业生产中并未采用加压措施的原因是为提高SO2的转化率，工业上常使用的方法是______________。提高催化剂活性，加快反应速率温度过高不利于SO3生成常压下SO2转化率已经很高通入过量空气比较合成氨工业与接触法制硫酸中SO2催化氧化的生产过程，判断正误：1．都使用了合适的催化剂2．都选择了合适的温度3．都采用了使其中一种原料过量以提高另一种原料利用率的方法4．都采用了高压的生产条件5．都有循环操作6．都有热交换器7．都有尾气处理某研究性学习小组的同学为在实验室再现二氧化硫催化氧化的过程，并制取少量三氧化硫晶体，设计了如图所示的装置。已知三氧化硫遇水生成硫酸并放出大量热，容易形成酸雾。试回答：A装置可用来观察二氧化硫和氧气的进气量。实验时应使A中两根导气管冒出气泡的速率相同，其目的是___，A中的药品是___。检查完装置的气密性且加入药品后，开始进行实验。此时首先应该进行的操作是___。在实验过程中不能持续加热的理由是____。C装置用来收集三氧化硫，其中冰盐水的作用是__。若用ag铜跟足量浓硫酸反应制二氧化硫，实验结束时得到bg三氧化硫，该实验中二氧化硫的转化率不小于___。设计尾气处理装置，简要说明。I.合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途。II.实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是。①固态氯化铵加热分解②固体氢氧化钠中滴加浓氨水③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热制化肥、制硝酸②④III.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置（图中夹持装置均已略去）。[实验操作]①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。③用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。回答下列问题：（1）检验氢气纯度的目的是。（2）C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是，防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是，C瓶内气体的成份是。（3）在步骤③中，先加热铁触媒的原因是。反应管E中发生反应的化学方程式是。223HN铁触媒32NH答案I.制化肥、制硝酸II.②④III.（1）排除空气，保证安全（2）锌粒与酸脱离尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率N2H2（3）铁触媒在较高温度时活性增大，加快氨合成的反应速率催化剂：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合适的温度：500℃左右，该温度催化剂的活性最大；合适的压强：20MPa~50MPa，对动力、材料、设备等来说正合适。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（1:2.8）。合成氨的适宜条件原料气的制取N2：液化空气，蒸发分离出氮气H2：用水和燃料在高温下制取。C+H2O（g）CO+H2，CO+H2O（g）CO2+H2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（）。在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（）A.不断将氨分离出来B.使用催化剂C.采用5000C左右的温度D.采用2×107～5×107Pa的压强合成氨生产示意图图2中条件选定的主要原因是(选填字母序号)；A．温度、压强对化学平衡影响B．铁触媒在该温度时活性大C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制硫酸工业生产的流程沸腾炉接触室吸收塔净化冷却尾气空气