合成氨的方法及其应用
haber法合成氨

哈伯法合成氨是一种化学方法,由德国化学家弗里茨·哈伯(Fritz Haber)发明。
该方法是在高温高压下,用氮气和氢气合成氨气。
具体步骤如下:
1. 氮气和氢气在高温高压下通过铁催化剂反应生成氨气和水蒸气。
2. 水蒸气通过冷却器冷凝成液态水。
3. 液态氨气和水蒸气通过分离器分离。
4. 分离后的氨气被干燥并冷却到常温。
5. 最终,干燥的氨气被储存在储罐中,可用于生产肥料和其他用途。
哈伯法合成氨是最常用的合成氨方法之一,也是人类历史上最重要的化学工艺之一。
它解决了全球对肥料的需求,对农业生产和粮食安全做出了巨大贡献。
然而,该方法也存在一些缺点,例如需要高温高压条件下的设备和操作危险性较高,同时也会产生大量的温室气体二氧化碳。
化工原理在合成氨的应用

化工原理在合成氨的应用引言合成氨是化工领域中重要的中间体化学品,广泛应用于肥料、塑料、药品等领域。
在合成氨的生产过程中,化工原理起着至关重要的作用。
本文将介绍化工原理在合成氨的应用及其重要性。
合成氨生产的工艺流程在合成氨生产过程中,主要采用哈贝法、克劳修斯法和催化裂化法等工艺。
下面将对这些工艺流程进行列点介绍:1.哈贝法–哈贝法是一种通过高温和高压下催化剂的作用来合成氨的工艺。
–工艺流程主要包括合成气的制备、反应器的装置和循环系统的设计。
–合成气的制备包括空气的分离、天然气的转化和碳氢化合物的合成。
–反应器的装置涉及到氨合成塔、中间塔和热交换设备的设计。
–循环系统的设计包括氨合成塔底的冷却、压缩和再循环。
2.克劳修斯法–克劳修斯法是一种通过高温和高压下金属催化剂的作用来合成氨的工艺。
–主要工艺流程包括氨的制备装置、催化裂化装置和氨的提纯装置。
–氨的制备装置主要涉及到氨合成塔和循环气体的处理。
–催化裂化装置通过金属催化剂将氨合成塔中的合成气催化转化为氨。
–氨的提纯装置通过吸附分离和蒸馏分离来提纯合成氨。
3.催化裂化法–催化裂化法是一种通过在催化剂的作用下,将合成气转化为氨的工艺。
–主要工艺流程包括氨的制备装置、催化裂化装置和氨的提纯装置。
–氨的制备装置主要涉及到氨合成塔和循环气体的处理。
–催化裂化装置通过催化剂将合成气催化转化为氨。
–氨的提纯装置通过吸附分离和蒸馏分离来提纯合成氨。
化工原理在合成氨中的作用化工原理在合成氨的生产过程中起着至关重要的作用。
以下是化工原理在合成氨中的几个关键方面的列点说明:1.反应热学–化工原理中的热学知识对于合成氨反应器的设计和操作非常重要。
–根据化学反应的热学性质,可以确定合成氨反应器的温度和压力条件。
–合理的温度和压力条件有助于提高合成氨的产率和选择性。
2.动力学–动力学知识可以帮助理解合成氨反应的速率和转化率。
–通过动力学模型和实验数据,可以优化反应器的操作条件,提高合成氨的合成效率。
工业制备氨气的方法

工业制备氨气的方法工业制备氨气的方法有很多种,下面将就主要的几种方法进行介绍。
1.雅法制氨法(Haber-Bosch法)雅法制氨法是目前工业应用最广泛的一种制氨方法。
该方法是通过高温和高压条件下,将氮气与氢气经过催化剂的作用反应生成氨气。
具体的反应方程式为:N2 + 3H2 ⇌ 2NH3该方法的优点是制氨效率高,但缺点是能耗大。
2.高温电解法高温电解法是使用电解的方式制备氨气。
该方法是在高温(约700-1000℃)下,通过将氮气经过溶液电解分解,使其与氢原子结合形成氨气。
具体的反应过程是:N2 + 2H2O + 4e- → 2NH3 + 2OH-2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e-这种方法的优点在于可以直接使用水作为原料,但缺点是能耗较高。
3.催化裂解法催化裂解法是通过催化剂的作用,将气态氨和水蒸气在高温下进行裂解,生成氢气和氮气。
裂解后的氢气可再用于制备氨气。
反应过程如下:2NH3 + H2O ⇌ N2 + 3H2这种方法的优点是能耗较低,但制氨效率较低。
4.活性炭吸附法活性炭吸附法是利用活性炭对氨气的吸附能力,实现对氨气的分离和制备。
具体的方法是将含氨气体通入活性炭床层,通过调节温度和压力,使活性炭对氨气进行吸附和脱附,从而得到纯净的氨气。
该方法的优点是操作简单、工艺成本低。
5.铁磁分离法铁磁分离法是利用氨气的磁性和铁磁材料的磁性差异,通过磁性分离的方式将氨气从其他气体中提纯。
具体的方法是将氨气和其他气体通入磁性物质的磁场区域,利用磁性物质的吸附能力将氨气分离出来。
该方法的优点是操作简单、分离效果好,但对磁性物质的选择和磁场强度的调节要求较高。
以上是几种常见的工业制备氨气的方法,每种方法都有其适用的场合和优缺点。
工业上通常会根据产品要求、原料可用性和经济性等因素选择合适的制氨方法。
随着科技的发展,未来可能会出现更加高效和环保的制氨方法。
合成氨相关知识点

合成氨相关知识点合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于农业、化工、医药等领域。
它是一种无色气体,具有刺激性气味,可以作为氮肥、制冷剂、合成其他化学品的原料等。
本文将从合成氨的历史、制备方法、应用领域等方面介绍合成氨的相关知识点。
一、合成氨的历史合成氨的历史可以追溯到19世纪。
当时,德国化学家弗里德里希·维勒发现了一种将氮气与氢气反应得到氨的方法,这被认为是合成氨的首次成功制备。
随后,格哈特·诺贝尔等科学家在维勒的基础上进行了进一步研究,发展出了工业化生产合成氨的方法。
二、合成氨的制备方法合成氨的主要制备方法有哈柏-博斯曼法和奥斯特瓦尔德法。
哈柏-博斯曼法是最早使用的工业化合成氨方法,它是通过高温高压下将氮气和氢气催化反应得到氨。
奥斯特瓦尔德法则是一种更为高效的制备合成氨的方法,它是在铁铑催化剂的作用下,将氮气和氢气在适当温度和压力下反应生成氨。
三、合成氨的应用领域1. 农业领域:合成氨是一种重要的氮肥原料。
它可以与其他元素结合,制成氮肥产品,为植物提供充足的氮源,促进植物生长。
合成氨还可以直接用于土壤改良,提高土壤肥力。
2. 化工领域:合成氨是合成其他化学品的重要原料。
例如,合成氨可以与甲醇反应生成甲醇胺,用于制造涂料、纤维、塑料等产品。
此外,合成氨还可以用于制造硝酸、尿素等化学品。
3. 医药领域:合成氨可以作为一种药物原料,用于制造抗生素、维生素等药物。
合成氨还可以用于制造化妆品、洗涤剂等日用品。
4. 制冷领域:合成氨具有良好的制冷性能,可以用作制冷剂。
它被广泛应用于冰箱、空调等制冷设备中。
四、合成氨的环境影响合成氨的生产和应用过程中会产生一定的环境影响。
首先,合成氨的制备过程需要消耗大量的能源,导致二氧化碳等温室气体的排放增加。
其次,合成氨的使用过程中,如果没有正确处理和储存,可能会对土壤和水体造成污染。
因此,合成氨的生产和应用需要严格控制和管理,以减少环境影响。
合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于农业、化工、医药等领域。
合成氨的工业制备方法

合成氨的工业制备方法合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于肥料、塑料、药品、涂料等领域。
本文将介绍合成氨的工业制备方法,以及其原理和应用。
一、工业制备方法1. 海勃湖-艾姆斯法(Haber-Bosch法)这是目前广泛应用的合成氨方法。
该方法利用铁、钼等金属催化剂,通过在高温(约400-500℃)和高压(约100-300 atmospheres)的环境条件下,将氮气和氢气直接反应生成氨气。
这种方法具有高效、经济、可控性好的特点,但操作条件较为苛刻,设备投资和运行成本较高。
2. 电解法电解法是另一种合成氨的工业制备方法。
该方法通过在电解槽中,利用电流将氮气与水反应生成氨气。
电解法制备氨气的优点是操作简便、设备投资较低,但产量较低,效率相对较低。
3. 催化裂解法催化裂解法是一种新兴的合成氨方法。
该方法利用催化剂,在较低温度和正常压力下,将甲醇和氨的混合物催化裂解,得到氨气。
催化裂解法制备氨气的优点是能源消耗较低,但需要选用合适的催化剂,并且还处于研究和发展阶段。
二、原理和应用合成氨的工业制备方法遵循氮气与氢气的反应原理,利用催化剂提高反应速率和收率。
合成氨在农业、化工等领域具有广泛的应用。
1. 农业应用合成氨是农业生产中重要的肥料成分之一。
通过将合成氨与其他营养成分混合,制成化肥,可为作物提供充足的氮元素,促进作物生长。
合成氨的大规模制备使农业能够满足日益增长的需求,提高农产品产量和质量。
2. 化工应用合成氨在化工行业中广泛应用于聚合物制造、塑料生产、涂料工业等。
合成氨可以作为一种重要的原料或反应中间体,参与合成聚合物或化学反应过程,用于制备尿素、硝酸、硫酸等化学品。
同时,合成氨还能被用来制备氨基酸、染料、医药中间体等化合物。
3. 其他应用除了农业和化工领域,合成氨还有其他一些应用。
例如,在金属冶炼过程中,合成氨可用于去除金属表面的氧化皮;在环保领域,合成氨被用作脱硫剂,帮助减少煤烟中的二氧化硫排放。
合成氨原料气的制备方法

合成氨原料气的制备方法合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于合成尿素、硫酸铵、硝酸铵等农业肥料的生产中,同时也是用于生产合成纤维、合成塑料、合成染料等化工产品的重要原料。
合成氨的制备方法主要有两种,分别是哈伯-玻苏曼法和氮氢氧化物还原法。
1.哈伯-玻苏曼法哈伯-玻苏曼法是最常用的工业合成氨的方法,其主要反应是氮气和氢气在高温高压条件下通过催化剂合成氨。
具体步骤如下:(1)空气的预处理:将气源空气经过压缩、过滤、去除水分和二氧化碳等处理后,进入空气分离机,将氮气与氧气分离。
(2)硝氧化:对分离出来的氮气进行硝化反应,将氮气转化为二氧化氮。
通过将氮气与氧气在高温高压条件下经过氧化催化剂的催化作用,生成二氧化氮。
(3)合成氨反应:将已经生成的二氧化氮与氢气混合,并通过冷凝和压缩等操作,将混合气体送入空气反应器中。
在高温高压条件下,通过铁-铁-铁铬催化剂的作用,二氧化氮与氢气发生反应,生成氨气。
2.氮氢氧化物还原法氮氢氧化物还原法是一种相对新的合成氨方法,其原理是将氮气和氢气通过一系列反应和催化作用转化为合成氨。
(1)氮气的预处理:与哈伯-玻苏曼法相似,将气源空气经过处理,将氮气与氧气分离。
(2)硝化反应:将分离出来的氮气与氧气在高温高压条件下经过氧化催化剂的催化作用,生成二氧化氮。
(3)氮氧化物的催化还原:将二氧化氮经过一系列反应步骤,包括氧化、还原和催化等多个阶段的循环反应。
氧化阶段是将二氧化氮与空气中的氧气经过催化剂的作用,部分转化为三氧化二氮。
还原阶段是将三氧化二氮与氢气在高温高压条件下反应,生成亚氮化合物。
催化阶段则是将亚氮化合物经过合适的催化剂作用,转化为氨气。
这两种方法中,哈伯-玻苏曼法是目前工业上最常用的方法,其具有规模大、成本低的优势。
氮氢氧化物还原法则相对较新,其具有可持续发展的潜力,在节能减排、降低工艺复杂度等方面具有一定优势。
随着科技的不断进步,相信合成氨制备方法将会得到更多的改进和创新。
室温合成氨 高压氮气流 石墨 催化剂

室温合成氨是一种重要的化学合成过程,通过在高压氮气流中使用石墨催化剂,可以在室温下有效地合成氨。
本文将对室温合成氨的原理、工艺流程和应用进行详细介绍。
一、室温合成氨的原理室温合成氨是指在常温下进行氨的合成反应。
该反应通常使用高压氮气流和催化剂在反应器中进行。
在常温下进行氨的合成反应对能源的消耗较小,适用于大规模工业生产。
二、室温合成氨的工艺流程1.原料准备:室温合成氨的主要原料为氮气和氢气。
氮气通常通过空气分离装置获取,而氢气则可以通过蒸汽重整法或其他方法制备。
2.反应器设计:室温合成氨的反应器通常采用高压容器,具有合适的密封性能和耐压性能。
反应器内部还需要放置石墨催化剂床,以促进氨的合成反应。
3.催化剂的选择:石墨是一种常用的催化剂,具有良好的导热性和化学稳定性。
其表面还可以容纳氨合成反应所需的活性中心,因此在室温合成氨的工艺中具有重要的应用价值。
4.反应条件控制:室温合成氨的反应条件通常以高压氮气流作为保护气体,同时需要控制合适的反应温度和压力条件,以促进氨的合成反应。
5.产品分离纯化:室温合成氨反应结束后,需要对产物进行分离和纯化处理,以获得高纯度的氨气。
三、室温合成氨的应用室温合成氨具有广泛的应用价值,主要用于化工行业的氨合成及相关领域的制氢反应。
具体包括:- 合成氨肥料的生产:氨是植物生长过程中必需的氮源,因此被广泛用于合成氨肥料的生产。
- 化学工业中的氨制备:氨用于生产硝酸、尿素等化工产品。
- 氨的储运和制冷:由于氨易液化,因此还用于工业领域的制冷和储运等方面。
室温合成氨的工艺具有能源消耗小、成本低等优点,因此在工业生产中具有重要的应用前景,尤其对于一些无法进行高温高压氨合成的场合具有特殊意义。
室温合成氨是一种重要的化学合成过程,利用高压氮气流和石墨催化剂可以在室温下高效地合成氨。
该工艺的原理、工艺流程和应用具有重要的工业应用意义,对于促进氨合成技术的发展和工业化生产具有重要的推动作用。
合成氨技术的原理和应用

合成氨技术的原理和应用1. 原理合成氨是一种重要的工业原料,广泛用于农业、化工和能源等领域。
合成氨技术主要通过合成气的反应来制备氨气。
合成气是指由氢气和一氧化碳组成的气体混合物,一般通过以下两种方法得到:1.通过煤炭气化产生合成气。
煤炭气化是将煤炭在高温和高压的条件下与氧气或二氧化碳反应,生成合成气。
2.通过天然气重整产生合成气。
天然气重整是将天然气与水蒸气反应,在催化剂的作用下生成合成气。
合成氨的主要反应是哈柏-卡什反应(Haber-Bosch reaction),反应方程式如下:N2 + 3H2 -> 2NH3该反应发生在高温(400-500摄氏度)和高压(200-350兆帕)的条件下,需要催化剂的存在。
2. 应用合成氨具有广泛的应用领域,以下是一些常见的应用:2.1 农业合成氨被广泛用作农业肥料中的主要原料,用来满足植物对氮素的需求。
合成氨可以作为氨基酸和蛋白质的合成原料,促进作物的生长和发育。
此外,合成氨还可以用于改良土壤质量,提高土地的肥力和农作物的产量。
2.2 化工合成氨被广泛用于化工工业中的生产过程中。
它可以用作制造尿素、硝酸和其他化学品的原料。
合成氨也可以用于制造合成树脂、炸药和染料等化学产品。
2.3 能源合成氨可以用作燃料的替代品,用于替代传统的化石燃料。
合成氨的燃烧产生的废气较少,燃烧效率高,对环境污染较小。
因此,合成氨可以作为清洁能源的一种选择。
2.4 其他应用除了上述应用领域,合成氨还有一些其他的应用。
例如,合成氨可以用作金属表面处理的溶剂,用于清洗、除锈和防腐。
合成氨也可以用作氮化硼和氮化铝等特殊材料的制备。
3. 总结合成氨技术的原理是通过合成气的反应制备氨气,主要反应是哈柏-卡什反应。
合成氨广泛应用于农业、化工和能源等领域,用于制备肥料、化学品以及作为清洁能源的替代品。
此外,合成氨还有一些其他的应用,例如金属表面处理和特殊材料制备等。
通过合成氨技术,我们能满足不同领域对氨气的需求,推动农业发展、化工工业的进步以及环境污染的减少。
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闽南师范大学合成氨的方法及其应用姓名:学号:专业:应用化学年级: 10应化22013年12月30合成氨的方法及其应用【摘要】介绍不同原料的合成氨和合成氨各个工段工艺流程,指出了我国合成氨工艺技术现状及其未来发展趋势,认为未来合成氨技术进展的主要趋势是大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行;介绍合成氨工业产品的用途,指出合成氨对化肥的重要意义。
关键词:合成氨工艺流程发展现状意义前言氨是一种重要的含氮化合物。
氮是蛋白质质中不可缺少的部分,是人类和一切生物所必须的养料;可以说没有氮,就没有蛋白质,没有蛋白质,就没有生命。
大气中存在有大量的氮,在空气中氨占78%(体积分数)以上,它是以游离状态存在的。
但是,如此丰富的氮,通常状况下不能为生物直接吸收,只有将空气中的游离氮转化为化合物状态,才能被植物吸收,然后再转化成人和动物所需的营养物质。
把大气中的游离氮固定下来并转变为可被植物吸收的化合物的过程,称为固定氮。
目前,固定氮最方便、最普通的方法就是合成氨,也就是直接由氮和氢合成为氨,再进一步制成化学肥料或用于其它工业我国合成氨装置很多,但合成氨装置的控制水平都比较低,大部分厂家还停留在半自动化水平,靠人工控制的也不少,普遍存在的问题是:能耗大、成本高、流程长,自动控制水平低。
这种生产状况下生产的产品成本高,市场竞争力差,因此大部分化肥行业处于低利润甚至处于亏损状态。
为了改变这种状态,除了改变比较落后的工艺流程外,实现装置生产过程优化控制是行之有效的方法。
合成氨生产装置是我国化肥生产的基础,提高整个合成氨生产装置的自动化控制水平,对目前我国化肥行业状况,只有进一步稳定生产降低能耗,才能降低成本,增加效益。
而实现合成氨装置的优化是投资少、见效快的有效措施之一。
合成氨装置优化控制的意义是提高整个合成氨装置的自动化水平,在现有工艺条件下,发挥优化控制的优势,使整个生产长期运行在最佳状态下,同时,优化系统的应用还能节约原材料消耗,降低能源消耗,提高产品的合格率,增强产品的市场竞争能力。
1.氨的性质1.1物理性质无色气体,有刺激性恶臭味。
分子式NH3。
分子量17.03。
相对密度0.7714g/l。
熔点-77.7℃。
沸点-33.35℃。
自燃点651.11℃。
蒸气密度0.6。
蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。
1.2化学性质蒸气与空气混合物爆炸极限16~25%(最易引燃浓度17%)。
氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。
水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1;液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。
遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。
与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾;不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。
2.合成氨的生产工艺19世纪中叶,炼焦工业兴起,生产焦炭过程中制得了氨。
煤中的氮约有20%~25%转化为氨,煤气中氨含量为8~11g/m3,因而可以从副产焦炉中回收氨。
但这样回收的氨量不能满足需要,促使人们研究新的合成氨的方法来满足工业需要,以下介绍不同原料合成氨的简要生产过程。
2.1以固体燃料(煤或焦炭)为原料的合成氨的简要生产过程煤或焦炭造气脱硫 CO变换精制脱CO2压缩合成合成尿素氨尿素2.2以天然气或轻油为原料的合成氨的简要生产过程天然气或轻油脱硫一段转化二段转化 CO高变CO低变压缩甲烷化脱CO2合成合成尿素氨尿素2.3以重油为原料的合成氨的简要生产过程重油油气化除炭黑脱硫 CO变化空气空分脱CO2液氨洗涤压缩尿素氨2.4合成氨各工段工艺流程(以煤为原料)2.4.1造气工段(间歇式气化过程在固定床煤气发生炉中进行的)(1)五个阶段:①吹风阶段:吹入空气,提高燃料层温度,吹风气放空。
工艺流程:空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—烟囱放空或送吹风气系统回收。
②一次上吹制气阶段:自下而上送入水蒸汽进行气化反应,燃料层下部温度下降,上部升高。
工艺流程:水蒸汽和加氮空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—洗气箱—洗气塔—煤气总管—气柜③下吹制气阶段:水蒸汽自上而下进行反应,使燃料层温度趋下均衡。
工艺流程:蒸汽(不加空气)—炉顶—燃料层—炉底—废热锅炉—洗气箱—洗气塔—煤气总管—气柜④二次上吹制气阶段:使底部下吹煤气排净,为吹入空气做准备。
工艺流程与一次上吹阶段相同。
⑤空气吹净阶段:此部分吹风气加以回收,作为半水煤气中氮的主要来源。
工艺流程:空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—洗气箱—洗气塔—煤气总管—气柜(2)工艺条件:①温度:炉温应较熔点温度低50℃②吹风速度:吹风速度直接决定放热。
③蒸汽用量:是改善煤气质量和提高煤气产量的重要手段之一。
④循环时间及其分配:等于或略少于3min2.4.2净化工段(1)原料气的脱硫:合成氨原料气中,一般总含有一定数量的无机硫化物(主要是硫化氢H2S),其次是有机硫化物如二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(COS)、硫醇(RSH)、噻吩(C4H4S)等①湿法脱硫:在吸收塔中用液体吸收剂(脱硫剂)吸收煤气中的硫化氢,而后再将吸收剂再生,再生后的吸收剂再送回吸收塔中循环使用。
按硫的回收形态,可分为循环法和氧化法。
循环法:(以氨水脱硫为例)NH3·H2O+H2S=NH4HS+H2O氧化法:(改良ADA法)脱硫塔中的反应:Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO32NaHS+4NaVO3+H2O→Na2V4O9+4NaOH+2SNa2V4O9+2ADA(氧化态)+2NaOH+H2O→4NaVO3+2ADA(还原态)再生塔中反应:2ADA(还原态)+O2→2ADA(氧化态)+H2O②干法脱硫(氧化锌法最为常见)脱硫反应:ZnO+H2S=ZnS+H2OZnO+C2H5SH=ZnS+C2H5OHZnO+C2H5SH=ZnS+C2H4+H2O氧化锌脱硫剂:以ZnO为主体,其余为Al2O3,还有的加入CuO、MoO3、TiO2、MnO2、MgO等以增进脱硫效果。
(2)一氧化碳变换:一氧化碳不仅不是合成氨所需的直接原料,而且对氨合成催化剂有毒害作用,因此原料气送往合成工序之前必须将一氧化碳彻底清除。
主反应:CO+H2O CO2+H2△H0298=-41.19KJ/mol副反应:CO+H2C+H2OCO+3H2CH4+H2O(3)二氧化碳的除净:原料气经CO变换后都含有相当量的CO2,CO2的存在对下步的反应不利,但其又是制造尿素、碳酸氢铵、纯碱等工业的原料。
根据所用吸收剂的性质不同,可分为物理吸收和化学吸收两类。
物理吸收法利用二氧化碳能溶解于水或有机溶剂来完成的。
常用的有水、甲醇、碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯等。
化学吸收法是用氨水、碳酸钾、有机胺等碱性溶液为吸收剂,基于二氧化碳是酸性气体能与溶液中的碱性物质进行化学反应而将其吸收。
(4)原料气的精制:经一氧化碳变换和二氧化碳脱除后的原料气尚有少量含有少量的一氧化碳和二氧化碳会对氨合成催化剂毒害。
方法有铜氨液吸收、甲烷化法、深冷液氮洗涤法、变压吸附法。
2.4.3合成氨工段(1)氨的合成:0.5N2+1.5H2NH3+46.22kJ/mol氨合成反应为气固非均相反应。
当气流速度较大、催化剂粒度足够小时,整个过程速度为动力学控制。
工艺条件选择:最佳温度:(400~500℃)。
压力:中小型厂20~32MPa;大型厂15MPa)。
空间速度:中压法空速(30Mpa),20000~30000h-1;低压法空速(15Mpa),10000h-1。
(2)氨的分离:氢氮混合气经过合成塔催化剂床反应后,只有很少部分氢氮气合成为氨,产物与未反应的氢氮气一起离开合成塔,因此需要进行氨的分离。
分离方法有:冷凝法:把含氨混合气冷却,使其中大部分氨冷凝与循环气分开。
目前工业上常用此法。
水吸收法:此法利用氨易溶于水得到浓氨水,氨水经蒸馏、冷凝成为液氨。
缺点:能耗较大,工厂用之较少。
有机溶剂吸收法(三甘醇等):溶剂易挥发至混合器中分离不净对催化剂有影响,用之较少。
3.合成氨的应用在国民经济中,氨占有重要地位,特别是对农业生产有着重大意义。
氨主要用来制作化肥。
液氨可以直接用作肥料,它的加工产品有尿素、硝酸铵、氯化氨和碳酸氢氨以及磷酸铵、氮磷钾混合肥等。
氨也是非常重要的工业原料,在化学纤维、塑料工业中,则以氨、硝酸和尿素作为氮元素的来源生产己内酰胺、尼龙-6、丙烯腈等单体和尿醛树脂等产品。
由氨制成的硝酸,是各种炸药和基本原料,如三硝基申苯,硝化甘油以及其它各种炸药。
硝酸铵既是优良的化肥,又是安全炸药,在矿山开发等基本建设中广泛应用。
氨在其他工业中的应用也非常广泛。
在石油炼制、橡胶工业、冶金工业和机械加工等部门以及轻工、食品、医药工业部门中,氨及其加工产品都是不可缺少的。
例如制冷、空调、食品冷藏系统大多数都是用氨作为制冷剂。
.3.1氨气用途a:工业上用氨气来通过氧化制造硝酸,而硝酸是重要的化工原料。
b:制造化肥。
3.2氨水用途a.氨水是实验室重要的试剂b.军事上作为一种碱性消毒剂,用于消毒沙林类毒剂。
常用的是10%浓度的稀氨水(密度0.960),冬季使用浓度则为20%。
c.无机工业用于制选各种铁盐。
d.毛纺、丝绸、印染等工业用于洗涤羊毛、呢绒、坯布,溶解和调整酸碱度,并作为助染剂等。
e.有机工业用作胺化剂,生产热固性酚醛树脂的催化剂。
f.医药上用稀氨水对呼吸和循环起反射性刺激,医治晕倒和昏厥,并作皮肤刺激药和消毒药。
g.也用作洗涤剂、中和剂、生物碱浸出剂。
还用于制药工业,纱罩业,晒图等。
4.我国合成氨工艺技术现状及其未来发展趋势我国的氮肥工业自20 世纪50年代以来, 不断发展壮大, 目前合成氨产量已跃居世界第一位,现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术, 形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。
4.1大型合成氨生产工艺技术现状4.2中、小型合成氨生产工艺技术现状我国目前有中型合成氨装置55套, 生产能力约为500 万t /a; 其下游产品主要是尿素和硝酸铵; 其中以煤、焦为原料的装置有34套, 以渣油为原料的装置有9套, 以气为原料的装置有12 套。
目前有小型合成氨装置700多套, 生产能力约为3 000万t /a; 其下游产品原来主要是碳酸氢铵, 现有112套经过改造生产尿素。
原料以煤、焦为主,其中以煤、焦为原料的占96% , 以气为原料的仅占4%。