工业合成氨资料讲解
合成氨的概述(1)
在实验过程中，我发现自己在操 作细节和数据分析方面还有待提 高。
对未来学习和发展建议
深入学习合成氨相关知识
建议继续学习合成氨的先进技术和工艺，了解其在工业领域的应 用和发展趋势。
提高实验技能
通过更多的实验操作和实践，提高实验技能和数据分析能力。
拓展相关领域知识
建议学习化学工程、催化化学等相关领域知识，为未来的学习和工 作打下坚实基础。
节能减排技术研发和应用。
未来发展重点
03
未来合成氨产业的发展将更加注重技术创新和环保，推动产业
向绿色、低碳、循环方向发展。
未来发展趋势预测
产业升级与转型
随着环保要求的日益严格和能源结构的调整，合成氨产业将加快 升级与转型步伐，推动产业高质量发展。
技术创新与智能化
合成氨产业将继续加大技术创新力度，推动智能化技术在生产过 程中的应用，提高生产效率和产品质量。
反应热回收
利用合成反应产生的热量 预热原料气或产生蒸汽， 提高能量利用效率。
产品分离与回收
氨分离
废气处理
通过冷凝、分离等方法将合成反应生 成的氨从混合气中分离出来。
对废气进行净化处理，达到环保排放 标准后排放。
未反应气体回收
将未反应的氮气和氢气回收并重新压 缩，循环使用。
03
设备与操作管理
关键设备介绍
02
合成氨生产工艺流程
原料气制备
01
02
03
天然气转化
将天然气中的甲烷通过蒸 汽转化法转化为合成气（ 一氧化碳和氢气）。
煤气化
以煤为原料，通过气化剂 （氧气、水蒸气等）在高 温下与煤反应，生成合成 气。
重油部分氧化
重油在高温和氧气的作用 下发生部分氧化反应，生 成合成气。
合成氨工业-合成
合成氨工段5.2合成氨概述氨合成是合成氨生产的最后一个工序，这个工序的好坏关系到整个合成氨装置的发挥能力，投入产出的效果以及能耗的高低。
直接合成氨其化学方程式非常简单：3H2+N2〓2NH3+Q从化学平衡的角度出发，反应后气体体积缩小一半，无疑提高压力可以促使反应想右进行。
世界上第一个研究成功合成氨技术并付诸实现的是德国卡斯鲁荷技术大学的哈伯（Fritz Haber）教授。
在没有好的催化剂的情况下，该直接反应在较高温度、高压下的合成率也非常低。
但是哈伯教授认为氨的生产不像制造硫酸那样，几乎全部的二氧化硫都可以转化成硫酸。
哈伯通过实验得出结论，认为虽然氨合成的转化率非常小，只要把高压气体进行循环并且除去生成的氨，直接合成的技术方法是可行的。
1908年底，哈伯将这一著名的“循环法”申请了专利，大致包括下列内容：气体通过高温催化剂，低温除氨，补充新鲜气候再次循环通过高温催化剂，全过程在压力下进行；进出催化剂床的冷、热气体进行热交换；蒸发成品氨来冷却合成气。
这些内容一直被应用到现今的合成氨厂。
合成氨的工业化催化剂的寻找也花费了极大的努力，并最终获得成功。
当年布什等人通过协同攻关，优化出用碱性促进剂的磁铁矿并添加有氧化铝及氧化钙的氨催化剂。
但年严谨而过细的工作，使得这种催化剂沿用至今，虽然历经不断的改进，但其本质未变。
合成Ⅱ工艺系统φ1000氨合成装置时玉龙化工引进目前全国较先进的湖南安淳公司的ⅢJ—99型合成塔内件的基础上，由玉龙化工自行组织工程设计和施工建成的。
该装置由氨合成、合成余热回收、氨分离三个主要单元组成，设备结构和工艺流程上采用了高效的换热和分离技术，提高氨合成化学热的回收等有效方法，力求达到更低的能耗和更好的经济效益。
5.1氨的性质氨在标准状态下是无色气体，具有特异的刺激性臭味，能刺激人体器官的粘膜，居住区大气中的最高溶解度为0.030mg/L。
液氨的密度比水小，而气氨的密度比空气低。
在20℃下，将氨气加压到0.87MPa时，则液化为无色的液氨。
合成氨工业高中知识点
合成氨工业高中知识点合成氨工业是指通过化学反应合成氨的过程。
合成氨被广泛应用于农业、化工和能源等领域。
在高中化学学习中，学生需要了解合成氨的制备原理、工业应用以及相关的化学反应等知识点。
一、合成氨的制备原理 1.1 雅斯洛夫方程合成氨的制备是通过哈柏法进行的。
该方法基于雅斯洛夫方程，该方程描述了氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气的化学反应。
方程式如下：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) + ΔH1.2 反应条件合成氨的制备需要在适当的温度和压力条件下进行。
通常情况下，反应温度约为350-550摄氏度，压力约为100-250大气压。
此外，反应需要配合催化剂的使用，常用的催化剂包括铁、铑等。
二、合成氨的工业应用 2.1 农业领域合成氨在农业领域的应用最为广泛。
它可以用作肥料的原料，提供植物所需的氮元素。
合成氨肥料主要用于提高作物的产量和品质。
2.2 化工领域合成氨是许多化学产品的重要原料。
例如，合成氨可以用于合成尿素、硝酸和甲醇等化合物。
这些化合物在化工工业中有着广泛的应用，如用于制造塑料、油漆、药品等。
2.3 能源领域合成氨也被用作氢能源的储存和运输介质。
由于氨气在常温下具有较高的氢气容量，可以将氢气吸附在氨气中，从而方便地储存和运输氢能源。
三、合成氨的化学反应 3.1 合成氨的制备反应合成氨的制备反应是一个放热反应。
根据雅斯洛夫方程，氮气和氢气在一定温度和压力下反应，生成氨气。
该反应需要通过催化剂的作用才能有效进行。
3.2 合成氨的氧化反应合成氨可以进行氧化反应，生成氮气和水。
该反应在高温下进行，通常用于合成氨的废气处理或氨气的燃烧过程中。
3.3 合成氨的还原反应合成氨可以进行还原反应，生成氢气和氮气。
该反应通常在高温下进行，用于氨气的回收或再利用过程中。
综上所述，合成氨工业是一个重要的领域，涉及到制备原理、工业应用和化学反应等多个方面的知识点。
了解合成氨的制备原理和工业应用，以及相关的化学反应有助于学生深入理解化学知识，并在实际生活和工作中应用所学知识。
工业合成氨
工业合成氨
工业合成氨是指通过人工方法在工业过程中合成氨分子的过程。
合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工、医药等领域。
工业合成氨的方法主要有两种，一种是哈伯-博希过程，另一种是氨压法。
哈伯-博希过程是最常用的工业合成氨方法，也被称为气相催化合成法。
该过程主要是在高压（100-300atm）和高温（400-500°C）下，使空气中的氮气和氢气通过催化剂（通常是铁或钼）反应生成氨气。
该过程具有能耗高、工艺复杂等特点，但由于其产量大、反应速度快，因此仍然是工业上合成氨的主要方法。
氨压法是另一种工业合成氨的方法，也称为氨合成压缩循环法。
该方法是通过将氮气与燃烧气混合并在高温下反应生成氨气。
反应产生的氨气会被压力吸附器吸附，再通过降压解吸器释放出来。
该方法具有能耗低、工艺相对简单等特点，但产量相对较低。
工业合成氨的应用非常广泛。
氨气可以用于合成化肥，如
尿素、硝酸铵等；还可以用于合成其他化学品，如氨水、
盐酸等；同时还可以应用于制药、冷藏、金属加工等领域。
知识讲解-化学反应条件的优化—工业合成氨(提高)
化学反应条件的优化—工业合成氨 编稿：宋杰 审稿：张灿丽【学习目标】1、能用平衡移动原理（勒夏特列原理）解释一些生活、生产问题；2、理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件；3、了解合成氨生产的适宜条件和工艺流程。
【要点梳理】要点一、合成氨反应原理和特点。
1、反应原理：N 2（g ）+3H 2（g ）,高温高压催化剂2NH 3（g ）。
2、反应特点。
①可逆反应；②正反应是放热反应；③正反应是气体体积缩小的反应；④氨很容易液化。
要点二、合成氨适宜条件的选择。
1、适宜生产条件选择的一般原则。
对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率，故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如合成氨中氮气与氢气的配比为1∶2.8。
选择条件时既要考虑反应的快慢——反应速率越大越好，又要考虑反应进行的程度——使化学平衡尽可能向正反应方向移动，来提高氨在平衡混合物中的体积分数。
2、合成氨条件选择的依据。
运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
[归纳] 合成氨的适宜条件： （1）温度：500℃左右；（2）压强：20 MPa ～30 MPa ；（3）催化剂：铁触媒（500℃时其活性最强）。
除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气（N 2和H 2），以有利于合成氨反应。
要点三、合成氨工业的简介。
合成氨工业的简要流程：合成氨生产示意图2-4-1：1、原料的制取氮气：将空气液化、蒸馏分离出氮气或者将空气中的氧气与碳作用生成CO 2，除去CO 2后得氮气。
氢气：用水和燃料（煤、焦炭、石油、天然气等）在高温下制取。
主要反应有： C+H 2O （g ）高温CO+H 2CO+H 2O （g ）∆催化剂CO 2+H 2CH 4+H 2O （g ）700C 900C︒︒催化剂CO+3H 22CH 4+O 2950C︒催化剂2CO+4H 22、制得的氮气和氢气需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
工业合成氨的适宜条件
工业合成氨的适宜条件
（实用版）
目录
1.工业合成氨的背景和重要性
2.工业合成氨的原理和过程
3.工业合成氨的适宜条件
a.压强
b.温度
c.催化剂
4.工业合成氨的发展趋势和挑战
5.结论
正文
一、工业合成氨的背景和重要性
工业合成氨（NH3）是一种重要的化工原料，被广泛应用于化肥、化工、能源等领域。
我国是全球最大的合成氨生产和消费国，合成氨产业在国民经济中占有举足轻重的地位。
二、工业合成氨的原理和过程
工业合成氨是通过哈伯 - 博世法（Haber-Bosch Process）进行的。
该方法的原理是在高温、高压条件下，将氮气（N2）和氢气（H2）通过催化剂催化合成氨。
三、工业合成氨的适宜条件
1.压强：在实际生产中，受动力和材料设备影响，我国合成氨厂一般采用 20MPa~50MPa 的压强范围。
2.温度：从理想条件来看，氨的合成在较低温度下进行有利，但温度过低会导致反应速率很小。
实际上，在 500℃时催化剂铁触媒的活性最大，因此工业生产中一般选用 500℃。
3.催化剂：工业合成氨通常采用铁触媒作为催化剂，铁触媒在 500℃时活性最大。
四、工业合成氨的发展趋势和挑战
随着环保政策的不断加强和能源结构的调整，工业合成氨产业面临着许多挑战，如提高生产效率、降低能耗、减少环保污染等。
因此，未来工业合成氨的发展趋势将倾向于清洁生产、高效催化剂的研究和应用等方面。
五、结论
工业合成氨的适宜条件包括压强、温度和催化剂等方面，这些条件的优化有助于提高合成氨的生产效率和降低生产成本。
合成氨的概述
合成氨原料气的生产与净化
二氧化碳的脱除 经变换的原料气含有大量的二氧化碳，二氧化碳是制造尿素 、碳酸氢铵和纯碱的重氧化碳的脱除 及其回收利用具有双重目的，习惯上，将二氧化碳的脱除过程 称为脱碳。 目前，脱碳多采用溶液吸收法。根据吸收剂性能的不同，分 为化学吸收法和物理吸收法两类。
合成氨概述
教学目标
氨的性质和用途
合成氨的原料 合成氨原料气的生产与净化
教学重难点
合成氨的原料
难点： 合成氨原料气的生产与净化
学习导言
氨的合成是典型高温、高压反应和化学平衡移动理论研究对 象。合成氨工业是典型的耗能大户，节能降耗是现代合成氨 工业的重要课题之一。
氨的性质和用途
合成氨原料气的生产与净化
一氧化碳的变换 一般合成氨原料气中均含有一氧化碳。一氧化碳不是合成 氨的直接原料，而且能使氨合成催化剂中毒，因此在送往合成 工序前必须脱除。一氧化碳的脱除分两步。首先进行一氧化碳 的变换，即用一氧化碳与水蒸气作用，生成氢气和二氧化碳。 经变换，大部分一氧化碳转化为易于除去的二氧化碳，并获得 氢气。因此，一氧化碳变换既是原料气的净化过程，又是原料 气制造的继续。少量的一氧化碳将在后继工序中除掉。
氨的性质和用途
氨的用途 1、氨主要用来制造化学肥料。农业使用的氮肥如尿素、硝酸铵 、磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、氨水以及各种含氮混肥和复肥，都 是以氨为原料生产的。 2、氨也作为其他化工产品的生产原料。 3、氨还可作冷冻、冷藏系统的制冷剂。
合成氨的原料
空气和水到处都有，取之容易，故一般合成氨生产原料不包括 空气和水，主要有： （1）固体原料 （2）气体原料 （3）液体原料 常用的合成氨原料有焦炭、煤、焦炉气、天然气、石脑油和重 油。
合成氨 示范-概述说明以及解释
合成氨示范-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在编写本文之前，先要对合成氨进行一定的概述。
合成氨是一种重要的化学品，也是工业生产中的关键物质之一。
它被广泛应用于农业、化肥、医药、化工等领域，并对现代社会的发展起到了至关重要的作用。
合成氨的化学式为NH3，它是由氮气和氢气在高温高压条件下催化反应生成的。
合成氨具有较强的还原性和碱性，能与酸发生反应，形成盐和水。
由于其与氮肥和农作物的关系密切，合成氨被广泛用于制造各类化肥，提高农作物的产量和质量。
在合成氨的制备方法方面，目前主要有哈柏－博斯特法、威斯卡法、龙宁法等。
这些方法具有不同的优势和适用范围，能够满足不同行业的需求。
此外，随着科学技术的不断进步，新的合成氨制备方法也在不断涌现，为合成氨产业的发展提供了更多的选择和可能性。
总的来说，合成氨在农业和工业生产中具有重要地位和广泛的应用前景。
本文将会从合成氨的历史背景和制备方法入手，探讨其重要性和未来发展的展望。
通过该文章的撰写，我们希望能够更深入地了解合成氨这一化学品的特性和用途，并为其在工业领域的应用提供一定的指导和参考。
1.2 文章结构文章结构本文主要包括以下几个部分：引言、正文和结论。
下面将对每个部分的内容进行详细介绍。
1. 引言：引言部分将对本文要讨论的主题——合成氨进行概述，旨在为读者提供一个整体的认识和了解。
首先，简要介绍合成氨的背景和意义，包括其在农业、化肥生产和工业领域的重要作用。
接着，给出本文的目的和结构，引导读者理解本文的主要内容和脉络。
2. 正文：正文是本文的核心部分，主要分为两个部分：合成氨的历史背景和合成氨的制备方法。
在合成氨的历史背景部分，将回顾合成氨研究的起源和发展历程，介绍了早期科学家的贡献以及相关的重要里程碑。
同时，还可以提及合成氨在农业领域的应用和对全球粮食安全的重要意义。
在合成氨的制备方法部分，将详细介绍目前常用的几种制备方法，如哈柏二氮烷法、费伦斯法和奥斯特瓦尔德法等。
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1. 合成氨工业
(1)简要流程
(2)原料气的制取
N2：将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。
用煤和水制H2的主要反应为：
(3)制得的H2、N2需净化、除杂质，再用压缩机制高压。
(4)氨的合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。
(5)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔，使之充分利用。
2.合成氨条件的选择
(1)合成氨反应的特点：合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应：
(2)合成氨生产的要求：
合成氨工业要求：
○1反应要有较大的反应速率；
○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。
(3)合成氨条件选择的依据:
运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
反应条件对化学反应速
率的影响对平衡混合物中
NH3的含量的影响
合成氨条件的选择
增大压强有利于增大化
学反应速率有利于提高平衡混
合物中NH3的产量
压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等的要
求高，因此，工业上一般采用
20MPa—50MPa的压强
升高温度有利于增大化
学反应速率不利于提高平衡混
合物中NH3的产量
温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中NH3的含
量，因此合成氨时温度要适宜，工业上一般采用500℃左右的温度(因
该温度时，催化剂的活性最强)
使用催化剂有利于增大化
学反应速率
没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动，但能缩短反应达到平衡的时间，
工业上一般选用铁触媒作催化剂，使反应在尽可能低的温度下进行。
○1温度：500℃左右
○2压强：20MPa—50MPa ○3催化剂：铁触媒
除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气，以有利合成氨反应。
(6)合成氨生产示意图
3.解化学平衡题的几种思维方式
(1)平衡模式思维法(三段思维法)
化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度)，然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。
如反应，令A、B的起始量为amol、bmol，达到平衡后A的转化率为x。
(2)差量法(或差值法)
利用化学反应(或物理变化)中某化学量从始态到终态的差量，作为已知量或未知量的对应关系列比式进行计算的一种常用方法。
(3)极限思维法(极值法)
极值法是将可逆反应看作处于完全反应和完全不反应的中间状态，接替使用这两个极端点，根据题目巧设假设某一种物质100%消耗,求出另一方的最大值(最小值，从而得出可逆反应达到某平衡状态时的取值(或取值范围)的方法。
(4)“虚拟”思维法(构造法)
“虚拟”思维法是指在分析或解决问题时，根据需要和可能，虚拟出能方便解决问题的对象，并以此为中介，实现由条件向结论转化的方法。
如虚拟结果、数据、解题需要的条件、反应过程及某混合物的化学式等.
(5)守恒思维法
在任何化学反应中，均存在某些守恒关系，在化学反应中有时运用某种量守恒能够很快得出正确答案。
(6)假设思维法
在解题中，把一种状态与另一种状态平衡时的情况(如转化率、物质的量浓度及含量等)进行比较时，可以假设一个中间转化过程，有利于顺利比较。
(7)等效平衡思维法
等效平衡有“恒温恒容”平衡和“恒温恒压”平衡两种情况，在前面已经对此问题有较深刻的分析。
4.化学平衡的移动与平衡混合物的平均相对分子质量(M—)之间的变化规律
(1)对于反应物和生成物都是气体的可逆反应来说，当平衡体系的温度或压强改变时，
平衡移动的方向与平衡混合物的平均相对分子质量(M—)的变化规律是：
○1若平衡向气体体积缩小的方向移动，则平衡混合物的M—将增大；
○2若平衡向气体体积扩大的方向移动，则平衡混合物的M—将减小；
○3若反应前后气体体积不变，无论平衡移动与否，平衡混合物的M—将不变。
(2)对于固体或液体参加或生成的可逆反应来说，平衡移动使平衡混合物的M—发生变化与反应起始时物质的配比有关，此时平衡发生移动时，M—可能增大，可能减小，也可能不变，
需具体情况具体分析。
5.合成氨中的绿色化学
(1)比较少的资源(原料)生成较多的产品，提高原料的转化率；
(2)某些原料包括催化剂的重复使用(防止催化剂中毒)；
(3)节约能源，减小环境污染(催化剂的重复使用设计，氨分离，N2、H2回流循环催化合成)实现了省资源、少污染，减少成本的要求。
6.化学反应进行的方向
(1)自发过程和自发反应
自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。
自发反应：在该定的条件下，能自发的进行到显著程度的反应。
非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。
(2)化学反应进行方向中的判据
○1能量判据：自发过程的体系趋向于从高能状态转化为低能状态，由此而得的经验规律就是能量判据。
对于密闭体系，在恒压和不做其它功的条件下发生变化，吸收或放出的热量等于体系的焓的变化。
○2熵判据：在与外界是个力的体系中，自发过程将导致体系熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，在用来判断过程的方向时，就成为熵判据。
a.与能量状态的高低无关的自发性：与有序体系相比，无须体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。
例如：放在同一密闭容器中的气体或液体物质(也包括能够挥发的固体物质)的蒸汽，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发的形成均匀混合物；硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散；相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，原子或分子通过扩散而进入到另一种固体中。
(这种现象可以作为纯物质难保存的最本质的解释)。
b.熵：在密闭条件下，体系由有序转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称为熵。
c.同一物质，在气态时熵值最大，液态次之，固态最小。
(3)能量判据和熵判据的应用
○1能量判据：放热过程常常容易进行；
熵判据：熵增的过程是自发过程。
在较多情况下，简单的仅用一个判据判断同一个反应，可能得出相反的判断结果。
因此，由能量判据和熵判据组合的复合判据将更合适所有的过程。
凡是能使反应体系能量降低、上增大的反应方向，就是化学反应容易进行的方向。
○2过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。
如涂有防腐漆和未涂防腐漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现；装在气球中的气体和打开阀门后的气球中的气体一样，都有自发地进入大气并和大气混合均匀的自发性，但是只有后者可以实现。
7.氮的固定
将空气中游离的N2分子转化为含氮化合物的反应叫“固氮反应”，主要的固氮反应有：
(1)生物固氮：是一种主要的自然固氮反应。
如植物在根瘤菌作用下直接吸收空气中的N2转化为氨等，进一步合成蛋白质。
(2)自然固氮：如闪电产生的巨大电压，其电火花可以击破氮分子的三键，促使其与氧气反应生成NO，进而生成NO2和HNO3等。
(3)化学固氮：合成氨反应，在放电条件下使氮气和氧气反应生成NO等。
(4)人工模拟生物固氮：通过化学方法，制备出类似生物“固氮菌”的物质，使空气中的氮气在常温常压下于水及二氧化碳等反应，转化为硝态或氨态氮。
进而实现人工合成大量的蛋白质等，最终实现工厂生产蛋白质食品。