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基础化学(第二版)ppt电子教案 (17)[3页]
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3.5 化学反应速率和化学平衡原理的综合应用
2.温度
升高温度,增大反应速率,可缩短达成化学平衡的时间。 但温度过高,会降低平衡转化率,减少平衡混合物中NH3含量。 因此,从化学平衡角度看,合成氨反应在较低温度下进行比较 有利(见表3-6)。因此,实际生产中,在满足催化剂所要求 的活性温度范围内,尽量降低反应温度。一般合成氨反应温度 选择在500℃左右。
1.压力
增大压力,可加快合成氨反应,并提高平衡转化率(见表 3-6)。研究表明,在400℃、压力超过200MPa时,不必使用 催化剂,反应就能顺利进行。但在实际生产中,增大压力,直 接影响设备投资、制造及功耗,并可能降低综合经济效益,还 会给安全生产带来隐患。因此,合成氨时,并非压力越大越好, 目前我国的合成氨厂通常采用的压力是20MPa~50MPa。
4.浓度
在实际上产中,通常采取迅速冷却的方法,使氨气态液化 后及时从平衡混合气体中分离出去,以促进平衡右移,并及时 向循环气体中补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度,以有 利于合成氨反应。
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3.5 化学反应速率和化学平衡原理的综合应用
在化工生产和科学实验中,常常需要综合考虑化学反应速 率和化学平衡两方面因素来选择最适宜的反应条件。
例如,合成氨反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g); Hm(298K)=-92.4kJ/mol 该反应是一个的气体分子数减小的放热可逆反应。根据这 些反应特点,选择适宜的操作条件如下
3.催化剂
N2与H2极不容易化合,即使在高温、高压下,合成氨反应 也进行得很缓慢。因此必须使用合适的催化剂,以降低能耗, 使反应在较低温度下进行。
目前,合成氨工业中普遍使用以铁为主体的多成分催化剂
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3.5 化学反应速率和化学平衡原理的综合应用
(铁触媒)。铁触媒在500℃左右时的活性最大,这也是合成 氨反应一般选择在500℃左右进行的重要原因之一。