请问合成氨和合成硫酸的流程图以及原料制备、适宜条件
1。合成氨原料气的制取
要生产合成氨,首先要制造含有氮、氢混合气的原料气。用于制造原料气的原料可分为固体原料、液体原料和气体原料三种。
固体原料主要有煤和焦炭。将煤或焦炭放入半水煤气发生炉里,交替通入空气和水蒸气,就可以得到半水煤气。 半水煤气的有效成分是N2和H2,还含有CO、CO2和H2S等杂质。半水煤气经净化后,可做合成氨的原料气。
液体原料主要有原油、轻油、重油等。它们可用分子式CmHn表示。用水蒸气和氧气的混合气体来气化重油,可得到H2和CO。
利用重油气化法制取合成氨原料气,是近代合成氨工业中的一个重要发展。
常用的气体原料有天然气、油田气、炼厂气和焦炉气等四种。在这些气...全部
1。合成氨原料气的制取
要生产合成氨,首先要制造含有氮、氢混合气的原料气。用于制造原料气的原料可分为固体原料、液体原料和气体原料三种。
固体原料主要有煤和焦炭。将煤或焦炭放入半水煤气发生炉里,交替通入空气和水蒸气,就可以得到半水煤气。
半水煤气的有效成分是N2和H2,还含有CO、CO2和H2S等杂质。半水煤气经净化后,可做合成氨的原料气。
液体原料主要有原油、轻油、重油等。它们可用分子式CmHn表示。用水蒸气和氧气的混合气体来气化重油,可得到H2和CO。
利用重油气化法制取合成氨原料气,是近代合成氨工业中的一个重要发展。
常用的气体原料有天然气、油田气、炼厂气和焦炉气等四种。在这些气体原料中,天然气用量最大。我国四川省有以天然气为原料的大型合成氨厂。
用天然气制合成氨原料气的方法很多,概括起来可分为四大类,即热解法、水蒸气转化法、部分氧化法和综合法。
热解法是在没有触媒的情况下,用高温使天然气中的甲烷受热分解而制得氢气的方法:
CH42H2 + C
水蒸气转化法是在700 ℃~900 ℃的温度下,使水蒸气和甲烷通过镍触媒而起反应:
CH4 + H2O =CO+3H2
部分氧化法是在950 ℃左右和镍触媒的作用下,使甲烷进行不完全氧化:
2CH4 + O2 = 2CO+4H2
综合法是在制取乙炔的同时,副产合成氨原料气。
将天然气和氧气同时通入转化炉中,高温下使部分甲烷进行燃烧,放出的热使剩余的天然气受热后分解而生成乙炔和氢气,分离后可得到氢气。
2CH4 = C2H2 + 3H2
2。合成氨的催化机理
热力学计算表明,低温、高压对合成氨反应是有利的,但无催化剂时,反应的活化能很高,反应几乎不发生。
当采用铁催化剂时,由于改变了反应历程,降低了反应的活化能,使反应以显著的速率进行。目前认为,合成氨反应的一种可能机理,首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附,使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用,在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3,最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。
上述反应途径可简单地表示为:
xFe + N2→FexN
FexN +[H]吸→FexNH
FexNH +[H]吸→FexNH2
FexNH2 +[H]吸FexNH3xFe+NH3
在无催化剂时,氨的合成反应的活化能很高,大约335 kJ/mol。
加入铁催化剂后,反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol~167 kJ/mol,第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变(生成不稳定的中间化合物),降低了反应的活化能,因而反应速率加快了。
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