第六章氮肥生产
氮肥的制作方法
氮肥的制作方法氮肥是农业生产中必不可少的一种肥料，它能够为作物提供充足的氮元素，促进植物的生长发育，提高产量和质量。
氮肥的制作方法有多种，下面我们就来详细介绍一下其中几种常见的制作方法。
一、尿素法制氮肥尿素法制氮肥是目前应用最广泛的一种制作方法，其原理是利用尿素和甲醛反应生成甲酰尿素，再通过加热脱水反应制得氮肥。
其具体步骤如下：1. 将尿素和甲醛按一定比例混合，加入反应釜中。
2. 在加热的条件下，尿素和甲醛发生缩合反应，生成甲酰尿素。
3. 经过脱水反应，甲酰尿素分解为氨和二甲醚，产生氮肥。
尿素法制氮肥的优点在于原料易得、成本低廉、生产效率高，而且产品质量稳定，适用于大规模生产。
二、硝酸盐法制氮肥硝酸盐法制氮肥是利用硝酸盐的氮元素制取氮肥，其过程包括硝化反应和蒸发结晶两个步骤。
1. 硝化反应：将氨气或尿素溶液与硝酸盐反应，生成硝酸铵或硝酸钾等硝酸盐。
2. 蒸发结晶：将硝酸盐溶液加热蒸发，待溶液浓度达到一定程度后，结晶分离出氮肥。
硝酸盐法制氮肥的优点在于产品含氮量高、营养丰富，能够迅速为作物提供充足的氮元素，但其生产成本较高，且易受环境污染影响。
三、氨法制氮肥氨法制氮肥是利用氨气和二氧化碳等原料制取氨基酸，再通过进一步反应得到氮肥。
其具体步骤如下：1. 合成氨基酸：将氨气和二氧化碳在高温高压下反应，生成氨基酸。
2. 氨基酸反应：将氨基酸与其他化合物反应，生成氮肥。
氨法制氮肥的优点在于产品纯度高、营养成分均衡，且产生的废气可回收利用，但其生产成本较高，且技术要求较高。
以上三种制氮肥的方法都有其优点和缺点，具体应用时需要根据生产需求和成本效益等因素进行选择。
同时，为了保护环境和提高氮肥利用效率，还需要探索新型制肥技术和绿色肥料。
化工工艺学氮肥
化工工艺学氮肥引言氮肥是一种重要的农业营养补给品，根据世界农业组织（FAO）的数据，近年来全球农业生产中消耗的氮肥越来越多。
氮肥的生产主要依赖于化工工艺技术。
本文将介绍化工工艺学中氮肥生产的过程，包括氮肥的制备原理、常见的制备方法以及一些与氮肥生产相关的问题。
氮肥的制备原理氮肥的制备原理基于固氮转化为无机氮肥的过程。
植物通常无法直接利用大气中的氮气，因为氮气的分子键十分稳定。
因此，氮肥生产的核心任务是将大气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物。
氮肥的制备原理可以概括为以下几个步骤：1.固氮：将大气中的氮气转化为可溶解于水的氮化合物。
这一步骤通常需要高温、高压等条件来打破氮气的稳定性。
2.合成化合物：将固氮得到的氮化合物与其他元素或化合物结合，形成最终的氮肥产品。
常见的氮肥产品包括尿素、铵盐类肥料等。
氮肥的制备方法合成氨法合成氨法是制备氮肥的主要方法之一，其核心步骤是通过氨合成反应制备氨。
氨是制备大多数氮肥产品的重要原料，包括尿素和铵盐肥料。
合成氨法的具体过程如下：1.合成气制备：使用天然气、石油等烃类作为原料，通过蒸汽重整或部分氧化等工艺将其转化为合成气，合成气主要由氢气和一氧化碳组成。
2.催化剂转化：将合成气与催化剂接触，在高温和高压的条件下，催化剂将合成气中的氢气与氮气转化为氨。
3.氨回收：将反应后的气体通过冷凝和吸附等方法进行分离，回收氨。
4.配制氮肥：将回收的氨与其他元素或化合物进行混合，配制成不同种类的氮肥产品。
环境友好法由于传统的合成氨法存在对环境的污染和能源消耗较大的问题，近年来越来越多的关注转向了环境友好法。
环境友好法主要通过利用生物学和微生物学的方法来制备氮肥。
环境友好法的具体方法包括：1.亦腐亦利法：将农作废弃物、动物粪便等有机废料进行堆肥，通过微生物的作用将其分解为有机肥。
有机肥富含有机氮化合物，可作为氮肥使用。
2.土壤微生物转化法：利用土壤中的微生物来转化空气中的氮气。
这些微生物利用根系分泌的物质吸引大气中的氮气，然后将其转化为土壤中的氮化合物。
氮肥的生产和使用
氮肥的生产和使用氮肥（英文：nitrogen fertilizer）是一种以氮元素作为主要营养元素，为作物提供营养的肥料。
在农业生产中，氮肥占据着非常重要的地位，因为氮肥可以增加作物的产量和品质，对于保障粮食安全和全球农业生产具有重要意义。
本文旨在介绍氮肥的生产和使用过程，以及其对环境和人类健康的影响。
一、氮肥的生产过程氮肥的生产过程主要分为两种：合成氨法和生物固氮法。
其中，合成氨法是目前工业生产中主要采用的方法，生物固氮法则是利用植物和微生物特性来固定氮的方法。
（一）合成氨法1、原料准备合成氨法生产氮肥的原料主要是空气（含有78%的氮气和21%的氧气）和天然气（含有甲烷等烷烃类物质）。
此外，生产过程中还需要使用催化剂、蒸汽和水等。
2、氨的合成氨的合成主要是通过催化剂加入热力学推动力来实现。
具体来说，利用高压、高温下的原理，将氧气和氮气经过压缩、揉合等处理后，将其与天然气混合送入催化器，在催化剂的作用下，得到氨的反应。
这个过程需要注意保持催化剂的稳定和活性。
3、氨的纯化氨生成后需要进行纯化处理，以去除其中的杂质和异物。
主要通过蒸馏、吸附等方法进行。
4、制成氮肥制成氮肥的过程主要是将氨与一定量的酸等附加物进行反应，得到硝酸和尿素等氮肥产品。
在此过程中，需要配合一定的工艺和设备来实现。
（二）生物固氮法1、选择合适的生物固氮菌株生物固氮法的第一步是选择合适的菌株，在自然条件下，合适的固氮菌有多种，但是需要根据生态环境和土壤条件进行筛选和优化。
2、土壤改良为了提升生物固氮的效率，需要对土壤进行改良。
这里主要是通过添加有机肥料、硝酸盐和营养物质等来改善土壤环境。
3、种植作物在准备好固氮菌株和优质土壤后，需要培育种植对于生物固氮有很好效果的作物。
这类作物通常包括豆类和某些牧草等，可以更好地利用固氮的优势。
4、固氮生产在种植固氮作物后，作物根系就可以与菌株产生接触并发酵，释放大量的氮气。
这个过程是需要一定时间的，可根据选定的菌源、土壤和气候等环境因素的不同而有所差异。
《氮肥的生产和使》课件
氮肥生产
将合成氨和二氧化碳通过高 温和高压合成反应合成尿素 或其他氮肥。
氨的制备方法
氨是氮肥的主要原料，可通过多种方法获得，包括半水氨法、电化学方法和固体高压氨法等。
半水氨法
电化学方法
固体高压氨法
通过氨水加热分解产生氢气和氨 。 通过电解水溶氨盐化合物获取氨。
通过高温高压下直接将氮分子与 氢分子进行反应。
氨的工业生产过程
氨是通过从天然气或高压合成气中获取氢气，再与氮气在高温和高压下反应合成而来。
氢气的制备
包括天然气蒸汽重整法和部 分氧化法等。
氮气的制备
通过常温和高温等多种方法 制备氮气。
氨的制备
将制得的氢气和氮气在催化 剂的作用下，适当条件下将 氢和氨按一定比例混合并进 行高温高压反应。
氨的储存方式
压缩合成法
将碳酸铵和气体混合，放入高压反应器中进行高压合成反应。
尿素的物理性质
尿素是一种无色、无臭的结晶体，易溶于水和酒精，而在醇类以外的其他溶液中就不溶解。
物理性质
• 外观及性状：白色结晶性粉末 • 相对分子质量：60.07 • 熔点：133℃（分解）
用途
• 作为化肥 • 作为工业原料 • 作为动物饲料和消毒剂
氮肥的检测方法
检测氮肥的成分及含量，是保证肥料品质和安全性的前提。
成分检测
可以使用化学分析或者质谱分析的方法进行氮肥成分的检测。
含量检测多采用气体体积来自、并用分光光度法、火焰法等方法检测氮肥的成分及含量。
校正标准
确保氮肥检测数据的准确性和可信性需要进行校正，以确保氮肥用于农业生产的安全性和高 效性。
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硝酸铵法
硝酸铵在催化剂的作用下转化为硝酸铵铵盐，再与其他营养元素反应合成固态氮肥。
氮肥的生产和使用yu课件分享
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•氮肥的生产和使用yu（课件分享）
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4、某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如右下图所示的装
置。
①在右下图的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷
泉的是
A Cu与稀盐酸
B NaHCO3与NaOH溶液
C CaCO3与稀硫酸 D√ NH4HCO3与稀盐酸
②在右下图锥形瓶外一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加 入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。 水槽中加入的物质可以是 A 浓硫酸 B 食盐 C 生石灰 D 硫酸铜 √这种方法产生喷泉的原理√是
•5
二、氨的性质 实验操作 ：
喷泉实验 实验现象 ：
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将胶头滴管中的水挤入烧瓶，打开 止水夹，烧杯中的水沿着导管喷入 烧瓶，变成 色。
红
实验结论 ：
氨气 极易溶于，水氨气的水溶液显
性。
碱
•氮肥的生产和使用yu（课件分享）
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问题1、喷泉形成的原因?
氨气极易溶于 水
瓶中氨气溶于胶头滴 管挤入的水中
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•氮肥的生产和使用yu（课件分享）
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（3）氨气与氧气的反应
催化剂 4NH3+5O2 == 4NO△+6H2O
（氨的催化氧化，工业制硝酸的基础）
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•氮肥的生产和使用yu（课件分享）
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议一议 • 氨水作为化肥缺点是什么？ • 用什么办法可以解决这个问题？
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•氮肥的生产和使用yu（课件分享）
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如何鉴别某种白色晶体是氨盐而非钠盐？
3、铵盐（NH4+）的检验
氮肥生产-完整版课件
情境四：播放视频，来自记者 的报道：某地农民大叔对新买 来的化肥碳酸氢铵的重量产生 了怀疑。
知识：铵盐的性质
情境五：农民大叔明白 了碳铵化肥会分解后，在 施肥时，不仅施用了碳酸 氢铵，还施用了自己烧制 草木灰(主要成分为K2CO3) ，一段段时间后，他到田 间发现，作物的长势并不 好。
知识：常见的氮肥，铵盐的性质
情境六：氮肥的使用 对粮食增收有至关重 要的作用，近年来， 氮肥的施用愈演愈烈 ，已经影响到农业生 产和生态环境，请看 视频《氮肥之痛》
氮肥之 痛
知识：氮肥的合理使用
ห้องสมุดไป่ตู้
氮肥的生产和使用
情境一：多年来，粮食生产丰收，化肥的作用 功不可没，而氮肥占消费总量的60%。
知识：氮的存在形态，氮的固定
合成氨工厂
情境二：在浙江比较有名的巨化集团合成氨厂的总 氨产量年产24.2万吨 。NH3能直接作为化肥吗？ 知识：合成氨的条件，氨的性质（与水的反应）
情境三：氨水是一种常见的氮肥。特别适宜于南方酸性 土壤。氨水的施用原则是“一不离土,二不离水”。你理 解它的意思吗？ 从运输、保存角度，我们通常把NH3转 为铵盐。
氮肥的生产和使用教案
氮肥的生产和使用教案一、教学目标1.了解氮肥的生产过程和使用方法。
2.掌握合理使用氮肥的技巧，提高农作物的产量和品质。
3.培养学生的环境保护意识，减少对土壤和水源的污染。
二、教学内容1.氮肥的生产过程1.1合成氮肥的原料和工艺1.2氮肥的不同类型和成分1.3氮肥生产的环境问题和解决方法2.氮肥的使用方法2.1氮肥的种类和施用量2.2氮肥的施用时间和方法2.3氮肥的施用技巧和注意事项3.环境保护与可持续发展3.1农业生态系统的重要性3.2氮肥对环境的影响和污染问题3.3减少氮肥使用的方法和建议三、教学过程1.导入（10分钟）通过图片或视频展示农田施肥的场景，引导学生了解农田施肥的重要性和问题。
2.知识介绍（30分钟）2.2氮肥的使用方法：介绍不同类型的氮肥，以及施肥量、施肥时间和施肥方法的选择。
2.3环境保护与可持续发展：讲解农业生态系统的重要性，以及氮肥对环境的影响和污染问题。
3.案例分析（30分钟）根据不同农作物种植的实例，让学生分析并选择合适的氮肥和施肥方式。
4.小组讨论（20分钟）组织学生以小组为单位进行讨论，总结氮肥的使用技巧和注意事项。
5.教师点评（10分钟）根据学生的讨论结果，教师进行点评和总结，并提供一些建议和建议。
6.练习与评价（20分钟）6.1小组演练：学生根据自己所掌握的知识，编写一个实际氮肥使用的方案。
6.2个人作业：要求学生写一篇关于氮肥如何合理使用的短文，包括氮肥的生产和使用方法，以及环境保护的重要性。
四、教学资源1.图片或视频展示氮肥的生产和使用过程。
2.相关的书籍和文献资料。
五、教学评价1.观察学生对教学内容的兴趣和参与度。
2.检查学生的小组讨论和个人作业。
3.学生的综合表现和理解程度。
高一化学氮肥的生产和使用PPT优秀课件
实验1在干燥的烧瓶内充满氨气，塞上带有玻璃管和胶 头滴管（预先吸入少量水）的胶塞。组装实验装置。打 开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管，观察现象。
实验现象 ：
烧杯中的水沿着导管喷入烧 瓶，形成喷泉,圆底烧瓶内 酚酞溶液变成 红 色。 实验结论 ：
氨气极易溶于水，氨气 的水溶液显 碱 性。
实验3
实验现象 ： 烧杯中出现白烟。
实验结论 ：
2NH4Cl + Ca(OH)2 △ CaCl2 + 2NH3 +2H2O
三、氮肥4Cl（俗称氯铵）
NH4HCO（ 3 俗称碳铵） (NH4)2SO（ 4 俗称硫铵，
又称肥田粉） NH4NO（3 俗称硝铵）
硝态氮肥如：KNO3
有机态氮肥如：CO(NH2)2
实验结论 ：
浓氨水、浓盐酸具有挥 发性，NH3会与HCl反应 生成NH4Cl固体小颗粒。
NH3 + HCl = NH4Cl
三、铵盐
实验现象 ：
试管底部固体减少，在试管 上部有白色固体出现。
实验结论 ：
NH4Cl
△
NH ↑
3
+HCl ↑
NH3 + HCl = NH4Cl
实验现象 ：
湿润的红色石蕊试纸变蓝。
氮肥的生产和使用
一、氨气的工业制法 人工固氮
二、氨气的性质
1、氨的物理性质
（1） 无 色，有 刺激性 气味的气体。
（2）密度比空气 小
（3）易液化， 可用作 致冷 剂。
（4）极易溶于水。常温下，1体积水约能溶
解 700 体积的氨。氨水的密度比水 小 ，且 氨水浓度越大，其密度越 小 。
实验1在干燥的烧瓶内充满氨气，塞上带有玻璃管和胶 头滴管（预先吸入少量水）的胶塞。组装实验装置。打 开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管，观察现象。
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第六章 氮肥的生产
尿素生产工艺 硝酸铵的生产
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发现
*尿素概述
1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，德 国化学家弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸氨与硫酸铵人工合 成了尿素。本来他打算合成氰酸铵，却得到了尿素。尿素的合成揭开 了人工合成有机物的序幕。从此，活力论的错误证明了，有机化学实 际上开辟了。
1911年米塔希研究成功以铁 为活性组分的合成催化剂，铁 基催化剂活性好、比锇催化剂 价廉、易得。
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原料气
氨气
氮气 氢气
合*合成成氨氨工工业业概概述述
空气 烃或水
氮气通过廉价的空气制得。 氢气的来源有：烃类转化、固体燃 料气化和重油氧化。其中以天然气 为原料的气态烃类转化过程经济效
益最高。
原则流程
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原料
***烃类蒸气转化
轻质烃原料主要是天然气、油田气、炼厂气、轻油 等，其中应用最多的是天然气，其主要成分是CH4。
特点
不用氧气，投资少，能耗低。
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反应
***烃类蒸气转化
轻质烃在а-Al2O3为载体的镍催化剂的作用下，与 水蒸气发生反应，生成氢与一氧化碳，以甲烷为例：
CH4 + H2O ３H2 + CＯ－206.4KJ
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发展史
***尿素的合成
19世纪末，在热力学、动 力学和催化剂等领域取得进展 后，对合成氨反应的研究有了 新的进展。1901年法国物理化 学家吕·查得利提出氨合成的条 件是高温、高压，并有适当催 化剂存在。
1909年，德国人哈伯以锇 为催化剂在17～20MPa和500～ 600℃温度下进行了合成氨研究， 得到6％的氨。
是增加水蒸气的用量，生产上要求n（CH4）与n（水蒸气）的 摩尔比需达到1：3.5。
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物理性质
**尿素的性质
无色或白色针状或棒状结晶体，工业或农业品为白色略带微红色固 体颗粒，无臭无味。密度1．335g/cm3。熔点132.7℃。溶于水、醇， 不溶于乙醚、氯仿。呈微碱性。因为在人尿中含有这种物质，所以取 名尿素。
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化学性质
**尿素的性质
分子式：CO(NH2)2，分子量 60.06，结构式 尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。 对热不稳定，加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而 三聚成六元环化 合物三聚氰酸。
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工艺条件
工艺条件包括原料、设备和工艺
操作等方面
设备：对制气过程影响较大的设备是风机和炉篦。
强风短吹有利于降低CO 的损失，争取更多的有效
制气时间。
炉篦沿截面均匀分布有炭层均匀下移，局部阻力 损
失小。
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工艺条件
工艺条件包括原料、设备和工艺操作等方面
操作条件：包括温度、吹风速度、蒸汽用量、循 环 时间及分配。
培训炭中的可燃物质转变为H2、CO和CO2，这一过程 叫做固体燃料气化，简称造气。气化所得的气体统称煤气，进 行气化的设备叫煤气发生炉。
采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉。通入 空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过 程称为制气，制得的煤气叫水煤气；空气煤气与水煤气的混合物 称为半水煤气。
这是一个可逆吸热反应，温度越高，反应速 率
越快，转化率越高。为了获得99%以上的转 化
率，反应温度需达到1230°C以上。
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副反应
***烃类蒸气转化
CH4 2CO CO+H2
C+2H2 C+CO2 C+H2O
析碳反应
CH4+2H2O
CO2+4H2
析碳不仅降低了原料的利用率，而且析碳覆盖在催
化剂的表面上而降低其活性。抑制析碳反应的有效措施
活力论认为无机物与有机物有根本性差异，无机物所以无法变 成有机物，有机化合物只能由生物的细胞在一种特殊的力量— —生命力的作用下产生，人工合成是不可能的。
培训中心
肥效
*尿素概述
尿素是一种简单的有机化合物，属酰胺态氮肥，含氮量46%，呈白 色或淡黄色，易溶于水；尿素属于中性肥料，施入土中，没有什 么物质残留下来，不会使土壤性状变坏；土壤对尿素分子的吸收 较弱，作物对尿素直接利用很少，只有经过微生物水解作用后， 使之转变成碳酸铵或碳酸氢铵，就可以被作物大量吸收。由于转 化需要时间，所以肥效比硫酸铵、碳酸氢铵较迟。
培训中心
过程 特点：气化设备简单、便于控制。能耗大， 约有一半原料被当作燃料烧掉；生产能力低；产 生三废(煤渣、废水、含硫废气等)较多。
培训中心
工艺条件
工艺条件包括原料、设备和工艺
操作等方面
原料：随原料的性能不同而又很多差异，主要表
现在粒度、灰熔点、机械强度、热稳定性以及反
应活性等。
灰熔点：煤灰熔融性是动力和气化用煤的重要指标。煤 灰是由各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点， 只有一个熔化温度的范围。煤灰熔融性又称灰熔点。煤 的矿物质成分不同，煤的灰熔点比其某一单个成分灰熔 点低。
b．上吹制气 蒸汽从 炉底吹入制水煤气， 水煤气通过废热锅炉 回收热量，除尘、洗 涤后送入气柜。
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d．二次上吹 下吹后，炉底充 满水煤气，此时吹入空气升高 炉温，可能引起爆炸。再从炉 底吹入蒸汽将炉底煤气排净， 为吹风作准备。二次上吹虽可 制气，但炉温低，气质差，二 次上吹时间尽可能短；
e．空气吹净 空气从炉底吹入， 将残存的水煤气吹出并送入气 柜，同时制得的吹风气(空气煤 气 ) 与 b,c,d 阶 段 制 得 的 水 煤 气 在气柜中混合为半水煤气。
培训中心
过程
**固体燃料气化
工业上采用间歇操作送风发热法，即交替进行吹风和制气。
a．空气吹风 空气从 造气炉底部吹入，送风 发热，提高炉温，吹风 后的气体去废热锅炉回 收热量后放空；
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c．下吹制气 上吹制气后， 炉底温度下降，炉顶温度尚 高，使蒸汽从炉顶吹入与碳 反应，生成半水煤气从炉底 导出，经除尘、洗涤, 送入 气柜。
培训中心
反应
**固体燃料气化
吹风
2C＋O2＋3.76N2 = 2CO＋3.76N2＋248.7 kJ·mol-1
制气
5C＋5H2O(g)= 5CO＋5H2－590.5 kJ·mol-1
总反应 7C＋O2＋3.76 N2＋5H2O(g)==7CO＋3.76 N2＋5H2－341.8 kJ·mol-1