高中NH3制取

氨气制法- 氨气的三种实验室制法
一.加热固体胺盐和碱的混合物
反映原理：2NH4Cl+Ca(OH)2==△== CaCl2+2NH3↑+2H2O
反映装置：固体+固体==△==气体
净扮装置;用碱石灰干燥
搜集装置: ，验满方式是用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。

尾气装置：搜集时，一般在管口塞一团棉花球，可减少NH3与空气的对流速度，搜集到纯净的NH3.
实验室，氨常常利用铵盐与碱作用或利用氮化物易水解的特性制备：
2NH4Cl（固态）+ Ca(OH)2（固态）===2NH3↑+ CaCl2 + 2H2O
Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑
(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反映制氨气
硝酸铵受撞击、加热易爆炸，且产物与温度有关，可能产生NH3、N二、N2O、NO
(2)实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2
因为NaOH、KOH是强碱，具有吸湿性(潮解)易结块，不易与铵盐混合充分接触反映。

又KOH、NaOH具有强侵蚀性在加热情况下，对玻璃仪器有侵蚀作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。

(3)用试管搜集氨气为何要堵棉花
因为NH3分子微粒直径小，易与空气发生对流，堵棉花目的是避免NH3与，确保搜集纯净。

(4)实验室制NH3除水蒸气为何用碱石灰，而不采用浓H2SO4和固体CaCl2
因为浓H2SO4与NH3反映生成(NH4)2SO4
NH3与CaCl2反映能生成CaCl2·8NH3（）
CaCl2+8NH3==CaCl2·8NH3
(5)实验室快速制得氨气的方式
用浓氨水加固体NaOH(或加热浓氨水）二，加热浓氨水
反映原理：NH3*H2O==△==NH3↑+H2O 装置：
三，浓氨水中加固态碱性物质
装置：
反映原理：浓氨水中存在以下平衡：
NH3+H2O=(可逆)==(可逆)=NH4+ +OH- ，
加入固态碱性物质（如CaO，NaOH，碱石灰等），消耗水且使c(OH-)增大，使平衡移动，同时反映放热，促使NH3*H2O的分解。

氨气制法- 氨气工业制法
空气中的氮气加氢
工艺特点：高压催化
工艺流程有很多方案，世界各国采用的也不尽相同。

目前世界上比较先进的有三废锅氨合成圈、两塔两废锅氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡萨里轴径向氨合成工艺。

合成与冷冻工段的有效能损耗占全装置的15%左右。

流体流动、压缩、传热、冷冻、化学反应等诸方面的有效能损耗相当。

降低这些能耗的关键在于催化剂，如能找到一种低温高活性催化剂，则操作压力就可降低，压缩功和循环功也可降低。

氨合成反应是放热反应，合理回收能量是降低能耗的一个方面，适当增大一些反应设备和通气截面，就可降低传热、流动和化学反应的不可逆损耗。

减少，降低新鲜气的单耗是降低能耗的重要方面。

随着大型化的发展，氨合成圈已成为降低合成氨能耗的主要单元之一。

近代大型氨合成装置的代表设计有三种：
1）布朗的三塔三废锅氨合成圈
布朗三塔三废锅氨合成圈由3个合成塔和3个废锅组成。

塔内有催化剂筐，气体由外壳与筐体的间隙从底部向上流过，再由上向下轴向流过催化剂床。

三塔催化剂装填量比二塔多，最终出口氨含量可以从16.5%提高到21%以上，减少了循环气量，节省了循环压缩功。

合成塔控制系统非常简单，各塔设有旁路用阀门调节气体入塔温度。

由于氨合成反应平衡的限制，决定了催化剂温度，不需要调节催化剂床层反应温度。

2）伍德两塔三床两废锅氨合成圈
伍德两塔三床两废锅氨合成圈采用两个较小的合成塔，3个催化剂床，两塔塔后各连一个废锅。

这种结构使反应温度分布十分接近最优的反应温度，气体的循环量和压降小，投资和能耗节省，副产高压蒸汽多。

3）托普索两塔三床两废锅氨合成圈
托普索S-250系统采用无下部换热的S-200合成塔和S-50合成塔组成。

还包括：（1）废锅和锅炉给水换热器回收废热；（2）合成塔进出气换热器，水冷器，氨冷器和器，氨分离器及新鲜气氨冷器等。

合成塔为径向流动催化剂床，采用1.5mm～3mm小催化剂，压降为0.3MPa。

由S-200型塔出来的合成气，经废热锅炉回收热量，并保证入S-50型塔的合适温度，以提高单程合成率。

此外还有：
生产方法：生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

①天然气制氨。

天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再别离通过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，取得的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%～0.3%（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经紧缩机紧缩而进入氨合成回路，制得产品氨。

以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。

②重质油制氨。

重质油包括各类深度加工所得的渣油，可用部份氧化法制得合成氨原料气，生产进程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。

空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。

③煤（焦炭）制氨。

随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式活着界上已很少采用。

用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和，用量约占世界产量的1 2%。

硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等
都需直接以氨为原料。

液氨常用作制冷剂。

贮运商品氨中有一部分是以液态由运往外地。

此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。

液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。

液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。

氨气制法- 氨气的三种实验室制法
一.加热固体胺盐和碱的混合物
反映原理：2NH4Cl+Ca(OH)2==△== CaCl2+2NH3↑+2H2O
反映装置：固体+固体==△==气体
净扮装置;用碱石灰干燥
搜集装置: ，验满方式是用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。

尾气装置：搜集时，一般在管口塞一团棉花球，可减少NH3与空气的对流速度，搜集到纯净的NH3.
实验室，氨常常利用铵盐与碱作用或利用氮化物易水解的特性制备：
2NH4Cl（固态）+ Ca(OH)2（固态）===2NH3↑+ CaCl2 + 2H2O
Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑
(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反映制氨气
硝酸铵受撞击、加热易爆炸，且产物与温度有关，可能产生NH3、N二、N2O、NO
(2)实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2
因为NaOH、KOH是强碱，具有吸湿性(潮解)易结块，不易与铵盐混合充分接触反映。

又KOH、NaOH具有强侵蚀性在加热情况下，对玻璃仪器有侵蚀作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。

(3)用试管搜集氨气为何要堵棉花
因为NH3分子微粒直径小，易与空气发生对流，堵棉花目的是避免NH3与，确保搜集纯净。

(4)实验室制NH3除水蒸气为何用碱石灰，而不采用浓H2SO4和固体CaCl2
因为浓H2SO4与NH3反映生成(NH4)2SO4
NH3与CaCl2反映能生成CaCl2·8NH3（）
CaCl2+8NH3==CaCl2·8NH3
(5)实验室快速制得氨气的方式
用浓氨水加固体NaOH(或加热浓氨水）二，加热浓氨水
反映原理：NH3*H2O==△==NH3↑+H2O 装置：
三，浓氨水中加固态碱性物质
装置：
反映原理：浓氨水中存在以下平衡：
NH3+H2O=(可逆)==(可逆)=NH4+ +OH- ，
加入固态碱性物质（如CaO，NaOH，碱石灰等），消耗水且使c(OH-)增大，使平衡移动，同时反映放热，促使NH3*H2O的分解。

氨气制法- 氨气工业制法
空气中的氮气加氢
工艺特点：高压催化
工艺流程有很多方案，世界各国采用的也不尽相同。

目前世界上比较先进的有三废锅氨合成圈、两塔两废锅氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡萨里轴径向氨合成工艺。

合成与冷冻工段的有效能损耗占全装置的15%左右。

流体流动、压缩、传热、冷冻、化学反应等诸方面的有效能损耗相当。

降低这些能耗的关键在于催化剂，如能找到一种低温高活性催化剂，则操作压力就可降低，压缩功和循环功也可降低。

氨合成反应是放热反应，合理回收能量是降低能耗的一个方面，适当增大一些反应设备和通气截面，就可降低传热、流动和化学反应的不可逆损耗。

减少，降低新鲜气的单耗是降低能耗的重要方面。

用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和，用量约占世界产量的12%。

硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶
等都需直接以氨为原料。

液氨常用作制冷剂。

贮运商品氨中有一部分是以液态由运往外地。

此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。

液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。

液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。