合成氨說課終稿模板.ppt

1、人工固氮技術(shù)合成氨,李靜,人工固氮技術(shù)合成氨,一、教材分析,課標(biāo)分析,本節(jié)內(nèi)容在教材中地位和功能,以“人類需要的物質(zhì)產(chǎn)品化學(xué)反應(yīng)原理生產(chǎn)過程及其發(fā)展”為線索構(gòu)建單元體系。,教材內(nèi)容呈現(xiàn),教學(xué)目標(biāo),教學(xué)重難點(diǎn),合成氨的反應(yīng)原理 合成氨生產(chǎn)的適宜條件,合成氨生產(chǎn)的適宜條件,二、學(xué)情分析,心理特征,能力起點(diǎn),知識起點(diǎn),善于在產(chǎn)生的認(rèn)知沖突下接受新知識。,有基本的歸納、總結(jié)、分析類比、遷移等能力,在必修一中學(xué)生已經(jīng)對合成氨的原理有了一定的了解。已掌握氮對動植物的重要性，生物中也掌握了生物固氮技術(shù)，以及化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理。,三、教法學(xué)法,教法- 1情境激學(xué)法2講授法 3指導(dǎo)讀書法 4啟迪、歸納法

2、,學(xué)法- 1討論交流法 2回顧舊知識,教學(xué)過程,教學(xué)過程,教學(xué)過程,P9思考與交流,問題1.哪一種自然過程可能會成為工業(yè)化生產(chǎn)過程?,問題2.人工固氮為什么選擇了合成氨？,工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理,教學(xué)過程,(1體積) (3體積) (2體積),特點(diǎn)：,a、可逆反應(yīng),b、正反應(yīng)為放熱反應(yīng),c、正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)。,d、反應(yīng)需要有催化劑才能較快的進(jìn)行 。,教學(xué)過程,高溫高壓,催化劑,增大反應(yīng)物濃度,高壓,高溫,使用催化劑,增大反應(yīng)物濃度 減小生成物濃度,高壓,低溫,無影響,增大反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率，減小生成物的濃度可以使平衡正向移動。從化學(xué)平衡的角度分析，在氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量比為1：

3、3時，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實驗測得適當(dāng)提高N2的濃度，即N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8時，更能促進(jìn)氨的合成。,實際生產(chǎn)中的處理方法：使用過量的氮?dú)猓皶r將氣態(tài)氨冷卻液化分離出去；及時將氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用，使其保持一定的濃度。,1、濃度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？,教學(xué)過程,合成氨反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的氣體反應(yīng)，增大壓強(qiáng)既可以增大反應(yīng)速率，又能使平衡正向移動，所以理論上壓強(qiáng)越大越好。 但是壓強(qiáng)越大，對設(shè)備的要求高、壓縮H2和N2所需要的動力大，因此選擇壓強(qiáng)應(yīng)符合實際科學(xué)技術(shù)。我國中型及大部分小型合成氨廠，采用中壓法氨合成流程，操作壓力在32MPa左右。,綜合以上兩點(diǎn):根據(jù)反應(yīng)器可使

4、用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng),1030MPa。,2、壓強(qiáng)怎么選？,教學(xué)過程,A201(含Co)與A110（普通）活性對比,20MPa 30,000 h-1,結(jié)論：控制溫度在450 左右,教學(xué)過程,3、溫度怎么選擇？,使用催化劑可使合成氨反應(yīng)的速率提高上萬億倍。,4、使用催化劑？,實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在450時活性最高。,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益要求化學(xué)反應(yīng)速度要快，原料的利用率要高，單位時間的產(chǎn)量要高。,教學(xué)過程,由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有10%20%，將未反應(yīng)的氫氮?dú)庋h(huán)的流程,工業(yè)合成氨的反應(yīng)條件,1）濃度：N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8的 投料比

5、, 氨及時從混合氣中分離出去將未反應(yīng)的氫氮?dú)庋h(huán)的流程 2）溫度：400500； 3）高壓:10MPa30MPa； 4）催化劑(加快反應(yīng)速率)：鐵觸媒,教學(xué)過程,教學(xué)過程,教學(xué)過程,想一想:現(xiàn)在的原料氣能否可以直接用于生產(chǎn)氨？為什么？,教學(xué)過程,3、原料氣凈化：,壓縮機(jī)、合成塔 熱交換過程 氨的分離 循環(huán)操作過程 流程演示,4、氨的合成與分離,教學(xué)過程,合成氨工業(yè)的發(fā)展 1原料及原料氣的凈化 原料氣之一的氮?dú)鈦碜訽，目前氫氣主要通過不同的_態(tài)(煤和焦炭)、_態(tài)(石油中提煉的石腦油、重油)、_態(tài)(天然氣、焦?fàn)t氣)可燃物為原料制取。 2催化劑的改進(jìn) 多年來一直用_作催化劑，目前有采用_為基礎(chǔ)活性物

6、質(zhì)的新型催化劑。,空氣,固,液,氣,磁鐵礦,釕,教學(xué)過程,3環(huán)境保護(hù) (1)廢渣：主要是煤渣和炭黑，可用作肥料的原料和建筑材料 (2)廢氣：主要是_和 _等有害氣體，對H2S的處理，可用_法(選擇性催化氧化)、_法(用溶劑吸收濃縮)，CO2可用來生產(chǎn)尿素和碳銨等。 (3)廢液：主要是含_和含氨的污水，處理含氰化物污水主要有_、加壓水解、氧化分解、_沉淀、反吹回爐等方法。處理含氨廢水可用蒸餾的方法回收，也可用_治理。,H2S,CO2,直接氧化,循環(huán),氰化物,生化,化學(xué),離子交換法,五、板書設(shè)計,人工固氮技術(shù)合成氨 一、合成氨的反應(yīng)原理 1、方程式：N2（g） 3H2 (g) 2NH3 （g）（H0） （H=92.4kJ/mol） 合成氨的適宜條件 濃度：N2過量； 溫度：400500； 高壓：1030MPa； 催化劑：Fe 二、合成氨的基本過程 1.制備原料氣： N2主要來源于 空 氣 （因為空氣中氮?dú)獾暮孔罡撸?H2主要來源于水和碳?xì)浠衔?C+H2O高溫CO+H2 CH4+H2O高溫3H2+CO ；CH4+2H2O高溫4H2+CO2