工业合成氨反应的化学方程式为:N?+3H??2NH?(催化剂、高温高压条件下)反应过程采用铁触媒(以铁为主混合的催化剂),铁触媒在500°C时活性最大,这也是合成氨选在500°C的原因。合成氨的反应特点(1)可逆反应;(2)正反应是放热反应;(3)正反应是气体体积减小的反应。
在无催化剂时,氨的合成反应的活化能很高,大约335kJ/mol。
催化剂的催化能力一般称为催化活性。
催化剂在稳定活性期间,往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏,这种现象称为催化剂的中毒。一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如,对于合成氨反应中的铁催化剂,O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时,催化剂的活性又能恢复,因此这种中毒是暂时性中毒。相反,含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后,往往完全失去活性,这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理,活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒,要把反应物原料加以净化,以除去毒物,这样就要增加设备,提高成本。因此,研制具有较强抗毒能力的新型催化剂,是一个重要的课题。
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