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化学:合成氨(人工固氮)

来源: 2020-05-03 22:21
1.定义:氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2.方法:氮的固定主要方法有:
(1)人工合成氨 :化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。
(2)根瘤菌,生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。
3.工业应用:模拟生物的功能,把生物的功能原理用于化学工业生产,借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。 二、合成氨的反应原理
1.加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体,可以看到湿润的PH试纸变蓝色
2.用氢 气和氨气合成氨的反应式是
N2+3H22NH3,属放热反应。
3.工业上,采用以铁为主的催化剂,在400~500℃和10Mpa~30 Mpa的条件下合成氨。
(1)催化剂的主要作用:成千上万倍地加快化学反应速率,缩短达平衡的时间,提高日产量。
(2)合成氨的适宜条件:以铁为主的催化剂,在400~500℃和10Mpa~30 Mpa的条件
(3)选择适宜生产条件的原则:有较高的反应速率和平衡转化率,能最大限度地提高利润。
(4)合成氨生产时,不采用尽可能高的压强,通常采用10MPa~30MPa 的压强,否则会增大设备的动力要求,增大成本。
(5)合成氨的反应为放热反应,降低温度促使平衡向有移动,有利于N2、H2转化为NH3;但降温必然减缓了反应速率,影响单位时间产率。生产中将二者综合考虑,既要保证N2、H2的转化率,又要保证较快的反应速率,只能选择适中的温度400~500℃左右。应注意该温度为催化剂活化温度,低于此温度,催化剂不起作用。
(6)催化剂是影响反应速率的几个因素中,对反应速率影响程度最大的。
催化剂的特点:
①选择性:不 同的反应选择不同的催化剂,如合成氨选择了铁触媒。每种催化剂都是对特定的反应有催化作用,并非能改变任何化学反应的速率。
②灵敏性:催化剂中混入杂质,常常会失去催化作 用,称催化剂“中毒”,因此 反应气体进入反应器前必须净化。 ③催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用,如铁触媒活化温度为400~500℃,因此该温度为合成氨的适宜温度。

 

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