1、含氮化合物在生活中的意義：,氮是植物生長必不可少的元素之一。,農(nóng)作物每年從土壤中吸收大量含氮化合物。,含氮化合物的作用：,制造染料,制造人造纖維,制造油漆,制造炸藥,自然界中的氮循環(huán),氮的固定：將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的方法,土壤中含氮化合物的主要來源：,1.雷雨放電；,2.生物固氮；,3.動物的排泄物或腐敗尸體中含氮化合物進入土壤。,在大氣中，氮的含量為78%，卻不能被人類呼吸利用，如何有效地利用廉價的自然資源生產(chǎn)含氮的化合物？,1.合成氨的反應(yīng)原理 2.合成氨的基本生產(chǎn)過程 3.合成氨的工業(yè)生產(chǎn),第二節(jié)：人工固氮技術(shù) 合成氨,1.了解合成氨的反應(yīng)原理,2.了解合成氨的基本生產(chǎn)過程,3.了

2、解合成工業(yè)發(fā)展中需要解決的問題,知識與能力,情感與態(tài)度,過程與方法,利用多媒體動畫、電腦圖片等學(xué)習(xí)有研究合成氨的一般步驟和方法。,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。 培養(yǎng)學(xué)生勤于觀察、勤于總結(jié)思考的科學(xué)態(tài)度。 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。,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,重點,難點,通常以鐵為主的催化劑。,在400500和10 30MPa的條件下最適宜。,一.合成氨的反應(yīng)原理,注意1,1.合成氨反應(yīng)中催化劑的主要作用是什么？,鐵做催化劑可以顯著提高反應(yīng)速率。,2.合成氨方案的主要優(yōu)點是什么？,反應(yīng)物中氮氣和氫氣都可以從大氣中獲得。,3.合成氨反應(yīng)是一個可逆、放熱、氣體分子總數(shù)減少

3、的反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理分析工業(yè)適宜的反映條件。,根據(jù)勒夏特列原理，溫度越低，壓強越大，該反應(yīng)的平衡體系中氨的含量越高；但降低溫度則反應(yīng)速率降低，因此，適宜的條件才能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)。,4.從原料、能源、設(shè)備等方面分析和推測合成氨反應(yīng)在實際生產(chǎn)中可能遇到的問題？,從經(jīng)濟上考慮：產(chǎn)品的市場前景如何，物料的使用和轉(zhuǎn)運、能耗、設(shè)備的投入和產(chǎn)出是否合理；,提示：,從環(huán)境影響考慮：廠址的選定、原料的處理、生產(chǎn)過程及“三廢”的處理,還要考慮設(shè)備和技術(shù)條件能否合理，操作是否安全可靠，能否實現(xiàn)自動控制等。,設(shè)備：,二、合成氨的基本生產(chǎn)過程,三步驟：,造氣 制備合成氨的原料氣,凈化 原料氣的凈化處理,合成 使原料氣

4、進行反應(yīng)合成氨,制備合成氨的原料氣,氮氣的來源:取自空氣，一是將空氣液化后蒸發(fā)分離出氧氣而獲得氮氣;另一是將空氣中的氧氣與碳作用生成二氧化碳,再除去二氧化碳得氮氣.,氫氣的來源:碳與水的作用或碳氫化合物與水的作用.,C + H2O = CO + H2,石油,天然氣,焦爐氣,煉廠氣,含有大量碳氫化合物,石油,例,CH4+H2O=3H2+CO,CH4+2H2O=4H2+CO,原料氣凈化處理：,在制取原料其的過程中，?；煊幸恍╇s質(zhì)，其中某些雜質(zhì)會使合成氨的催化劑“中毒”，必須出去的過程。,例,用稀氨水吸收 H2S雜質(zhì)：,NH3H2O+H2S =NH4HS+H2O,原料氣中將CO轉(zhuǎn)化為CO2的方法：,

5、CO+H2O=CO2+H2,將CO2吸收的方法：,K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3,用醋酸、銅和氨配制成的溶液吸收CO、CO2、O2、H2S等少量有害氣體。,氨的合成與分離,二、合成氨的基本生產(chǎn)過程,三步驟：,造氣 制備合成氨的原料氣,凈化 原料氣凈化處理,合成 使原料氣進行化學(xué)反應(yīng)合成氨,為什么要循環(huán)操作？,1.可以充分利用原料，降低成本。,2.有利于實現(xiàn)全封閉、連續(xù)化生產(chǎn)、有利于減少工序、控制廢棄物的排放。,說明合成氨工業(yè)可以進行的聯(lián)合生產(chǎn)有或深加工有那些？,合成氨與硝銨、碳銨等氮肥生產(chǎn)的聯(lián)合；,石油精煉廠與合成洗滌劑廠的聯(lián)合生產(chǎn)。,三、合成氨工業(yè)的發(fā)展,1.原料及原料氣的凈化,原

6、料中氮氣在空氣中是取之不盡用之不竭的；,早期：以焦炭和水為原料生產(chǎn)水煤氣制得氫。,現(xiàn)在：用不同的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的可燃物為原料制得氫。,2.催化劑的改進,催化劑的性質(zhì)往往決定化學(xué)反應(yīng)的條件，催化劑的突破可以徹底改變工藝流程。,3.環(huán)境保護,廢渣 主要來自造氣階段。,例：以煤為原料的產(chǎn)生的煤渣，以中有為原料產(chǎn)生的炭黑等，大都用于建材和肥料的原料。,廢氣 主要是H2S和CO2等有害氣體,H2S用直接接觸法或循環(huán)法回收,CO2不是有害氣體，但過多會導(dǎo)致溫室效應(yīng)，可作為尿素、碳銨等原料。,廢液 主要是含氰化物和氨的污水,可以用生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法處理含氰化物。,可用蒸餾法

7、回收含氨廢水。,工業(yè)合成氨的原理是什么？,氫氣和氮氣在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氨氣。,工業(yè)合成氨的反映條件是什么？,高溫 400500 高壓 10 30MPa 催化劑 Fe,合成氨使用的催化劑,工業(yè)合成氨的生產(chǎn)過程是什么？,造氣 制備合成氨的原料氣,凈化 原料氣凈化處理,合成 使原料氣進行化學(xué)反應(yīng)合成氨,工業(yè)合成氨中產(chǎn)生的三廢如何處理？,廢氣,H2S用直接接觸法或循環(huán)法回收;,CO2不是有害氣體，但過多會導(dǎo)致溫室效應(yīng)，可作為尿素、碳銨等原料。,廢渣 做建材和肥料的原料,廢液,生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法處理含氰化物。 蒸餾法回收含氨廢水,1.回答合成氨生產(chǎn)中的各種措施的主要作用是什么？,（1）及時將生產(chǎn)出的氨從混合氣體中分離出來。,作用：提高原料的利用率。,（2）在設(shè)備允許的條件下采用高壓。,作用：提高混合氣體中氨的含量。,（3）使用鐵為主的催化劑。,作用：提高反應(yīng)速率。,（4）除去原料氣中的有害物質(zhì)。,作用：防止催化劑中毒。,（5）不采用很高的溫度。,作用：提高混合氣體中氨的含量。,C,A增大壓強 B降低溫度 C增大水蒸氣濃度 D加催化劑,（