人工固氮
工业上人工固氮的化学方程式
工业上人工固氮的化学方程式哎，说到工业上的人工固氮，真是个让人耳目一新的话题。
大家都知道，氮气在大气中占了大头，约占78%，可是，氮气这个家伙可不是随便能用的。
植物可不管这些，它们需要的是能被吸收的氮，像是氨这种“好东西”。
那人工固氮到底是怎么回事呢？咱们先来聊聊这玩意儿的“配方”。
你知道吗，工业固氮主要靠一种叫“哈伯法”的过程。
想象一下，咱们的科学家就像魔法师，把氮气和氢气调和在一起，结果就得到了氨。
具体来说，就是通过反应：N₂加上3H₂，经过高温高压的“炫酷舞台”，最终摇身一变，变成2NH₃。
是不是有点儿神奇？不过，这背后可是一套高科技的流程。
压力、温度、催化剂，一样都不能少，像在演一场大戏，演员们各司其职，缺一不可。
再说这过程，真是个“大腕”！想象一下，氮气一出场就像个老大，偏偏这老大得有个“搭档”——氢气。
氢气是从水中提取出来的，就像是给大自然来个“变魔术”，把水变成氢气。
然后，氮气和氢气在高温高压下相遇，化学反应就像一场轰轰烈烈的恋爱，一下子就结合了，哗啦啦，氨就诞生了。
就是这么简单又复杂，哈哈！在工业生产中，这个过程的效率高得惊人，能生产出大量的氨，供人类使用。
想想看，咱们的农田、化肥，很多都是靠这个氨来“打底”的。
没有这个“配方”，我们的粮食可就得受罪了。
所以，工业固氮不仅仅是个技术问题，更是个关乎民生的大事啊。
咱们说到氨，其实它在生活中也很常见。
不论是清洁剂、肥料，还是制药行业，氨的身影随处可见。
真是个全能小明星。
人们常说“无氨不欢”，这可不是随便说说的。
因为有了氨，植物才能健康成长，粮食才能丰收，咱们的餐桌才能丰富多彩，想想都让人开心。
不过，提到工业固氮，有些朋友可能会问：“这个过程会不会对环境造成影响呢？”确实，很多人对此心存疑虑。
尤其是氨的释放可能会造成空气污染和水体富营养化。
这就像是一个好人做了坏事，让人心里有点不舒服。
所以，现在的科学家们正在努力寻找更环保的方法，减少对环境的影响，努力做到经济和环保双丰收。
课题2人工固氮技术-合成氨
合成氨生产过程中需要消耗大量能源和原料， 同时会产生大量的废气、废水和固废，对环境 造成一定压力。
合成氨生产过程中产生的废水含有多种有害物质 ，如重金属、有机物等，对水体环境造成污染。
05
人工固氮技术的挑战与未来展望
人工固氮技术的挑战
1 2
高能耗
传统的人工固氮技术需要消耗大量的能源，这不 仅增加了生产成本，还对环境造成了负面影响。
环境保护
通过人工固氮技术，可以减少大 气中过量的氮气排放，减轻氮氧 化物对环境的污染，对环境保护 具有重要意义。
02
人工固氮技术原理
人工固氮技术概述
人工固氮技术是通过化学或生 物方法将空气中的氮气转化为 含氮化合物的过程。
人工固氮技术是解决全球氮资 源紧缺问题的重要途径之一。
人工固氮技术广泛应用于农业 生产、工业制造和环境保护等 领域。
合成氨的化学反应原理
合成氨是一个可逆反应，需要在高温、高压和催化剂存在的条件下进行。 N2 + 3H2 → 2NH3
反应过程中需要消耗大量的能量，因此需要采用高效的合成技术和能量回收系统。
合成氨工艺流程
合成氨工艺流程主要包括原料气的制备 、净化和压缩、合成反应、氨的分离和 回收等步骤。
氨的分离和回收是将氨气从反应气体中 分离出来，并进行回收和精制，最终得 到合格的氨产品。
利用光能激发氮气和氢气发生合成反应，具有能源利用可持续、 反应条件温和等优势。
生物合成氨
利用微生物或酶催化氮气和氢气合成氨，具有反应条件温和、可 利用废弃物等优点。
THANKS
感谢观看
合成氨是农业生产中重要的氮肥来源，能够提供 植物生长所需的氮元素，促进作物生长。
合成氨生产的氮肥能够提高土壤肥力，增加农作 物产量，对保障全球粮食供应具有重要意义。
人工固氮技术-合成氨
反应过程
原料气进入反应器，在催化剂的作用下发生反应生成氨气 。反应过程中需要控制温度、压力和催化剂活性等因素， 以确保反应的顺利进行。
尾气处理
未反应的氮气和氢气以及可能产生的其他副产物需要进行 尾气处理，以减少对环境的影响。常见的尾气处理方法包 括燃烧、吸收和吸附等。
05 生产过程中的优化与控制 策略
08 总结与展望
本次项目成果总结
成功研发高效催化剂
通过优化催化剂组成和制备工艺，提高了催化剂的活性和稳定性， 降低了合成氨反应的温度和压力。
实现工业化生产
建立了合成氨工业化生产线，实现了从实验室规模到工业化规模的 转化，为合成氨的广泛应用奠定了基础。
节能减排效果显著
通过改进工艺流程和操作条件，降低了合成氨生产的能耗和排放，提 高了资源利用效率。
合成氨技术简介
• 合成氨的化学反应原理：合成氨的化学反应原理是将氮气和氢气在催化剂的作用下进行反应，生成氨气。这一 反应是一个可逆反应，需要在高温高压下进行，同时需要合适的催化剂以降低反应的活化能。
• 合成氨的主要原料：合成氨的主要原料是氮气和氢气。其中，氮气可以从空气中分离得到，而氢气则可以通过 天然气、煤等化石燃料的重整或电解水等方法制取。
评估处理
根据不合格原因和程度，对不 合格产品进行评估和处理，包 括返工、降级、报废等。
追溯改进
对不合格产品进行追溯分析，找 出原因并采取相应的改进措施，
以防止类似问题再次发生。
07 安全生产管理与环境保护 要求
安全生产管理体系建立
制定安全生产规章制度
明确各级管理人员和操作人员的安全职责，建立完善的安全生产 责任制。
02 03
哈伯-博施法的发展
20世纪初，德国化学家哈伯和博施发明了以铁为催化剂、在高温高压下 将氮气和氢气合成氨的哈伯-博施法。这一方法的发明为人工固氮技术 的工业化生产奠定了基础。
人工固氮技术—合成氨 ppt课件
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
课题2 人工固氮——合成氨
人工固氮技术—合成氨
在新疆和青海交界 处有一狭长山谷，每当 牧民和牲畜进入后，风 和日丽的晴天顷刻间电 闪雷鸣，狂风大作，人 畜必遭雷击。奇怪的是 那里的牧草十分茂盛， 四季常青，被当地牧民 称为“魔鬼谷”。你能 用化学方程式及必要的 文字叙述解释“魔鬼谷” 牧草茂盛、四季常青的 原因吗?
④用醋酸、铜和氨配制成的溶液吸收CO、CO2、 O2、H2S等少量有害人气工固体氮技术。—合成氨
(三)合成与分离
从合成塔出来的混合气体，氨气约 占总体积的__1_5_%__，要把混合气体通过 冷凝器、_分__离__器__，再导入液氨贮灌。 剩余气体再送回合成塔，循环利用(合 成氨转化率较低，要采用循环操作）。
②农作物每年从土壤中吸收大量含氮化合物。 用途：①制造染料 ②制造人造纤维
③制造油漆 ④制造炸药 2、自然界中的氮循环 土壤中含氮化合物的主要来源：
人工固氮技术—合成氨
三.自主学习： 氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
人工固氮技术—合成氨
固氮方法： （1）自然固氮：
①雷雨固氮（闪电时，N2 转化为NO） ②生物固氮（如：豆科作物的根瘤菌将N2转 化为化合态氮）。
催化氧化吸收2so催化剂加热在新疆和青海交界处有一狭长山谷每当牧民和牲畜进入后风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣狂风大作人畜必遭雷击
一.复习检测：
1.工业制备硫酸的原理（用方程式表示）：
2.生产中反应条件的控制：
；压强：
；加催化剂能
反应速率，适当增加
的量。
人工固氮技术—合成氨
3、氨的合成与分离:
思考与交流2：
使没有起反应的物质从反应后 的混合物中分离出来，并重新回到 反应器中，是一种循环操作过程， 在化工生产中经常采用。为什么要 进行这种操作？
从原因来说：反应不能进行到底，产物不唯一 从结果来说：循环操作可以充分利用原料、降低 成本
从环境保护角度来说：有利于实现全封闭、连续
催化剂
2、原料气的净化:
原料气中常混有的气体杂质有 __________
CO、CO2 和H2S
2、原料气的净化:
1）稀氨水吸H2S： NH3〃H2O+H2S=NH4HS+H2O 2）变CO为CO2： CO+H2O=CO2+H2 3）采用K2CO3溶液吸收： K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 4）原料气还需要经过精制处理： 用醋酸、铜和氨配制成的溶液来吸收剩余的 CO、CO2、O2、H2S等少量有害气体。
化生产，有利于减少工序、控制废弃物的排放
小结：
(1)原理: N2(g) + 3H2(g) (2)条件:
高温高压 催化剂
2NH3 (g)
以铁为主的催化剂，在400～500℃和10MPa ～ 30MPa的条件下合成
(3)生产过程:
造气、净化、合成与分离
作业布置： 搜索学习《合成氨—从 实验室到工业化生产》
人工固氮技术—合成氨
(一)合成氨的反应原理
N2(g) + 3H2(g)
加温高压 催Leabharlann 剂2NH3 (g) (放热)
实验1-1
思考与交流1：
1、合成氨方案的主要优点？ 2、分析讨论合成氨工业适宜的反应条 件？ 3、试从原料、能源、设备等方面，分 析和推测合成氨反应在实际生产中可 能会遇到哪些问题。
人工固氮技术—合成氨
CH4+H2O===3H2+CO
催化剂
CH4+2H2O===4H2+CO2
催化剂
(四)工业合成氨的四个生产过程:
想一想:制取原料气的过程中常混有 CO,CO 和 H S 2 2 的气体杂质有__________
练习：
１．合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得， 其中一步的反应为： （正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率 的是（ Ｃ ） A．增大压强 B．降低温度 C．增大水蒸气浓度 D．加催化剂
２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨 的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其 先后顺序为（ Ｂ） A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
；2018年齐鲁医药学院专升本招生计划 /bencandy.php?fid-406-id-36427page-1.htm 2018年齐鲁医药学院专升本招生计划；
来了,只拿出壹头冥兽の灵肉出来享用.毕竟大部分人都是在闭关の,现在他の乾坤世界中,自己の大部分老婆当中,也是闭关の居多,平时苏醒の人并不多.这样难得壹遇の好东西,留起来给她们以后醒了也享用壹些,尝壹尝.这就是根汉细心の地方,对自己の老婆,还有朋友,那是实打实の好 呀.不过现在还有壹头也够吃了,反正只是尝壹尝,根汉说这种灵肉壹次也不能吃太多了,吃壹小碗就可以了,吃完了也不好.毕竟是在冥域生长の东西,他叫了壹些人出来享用了壹会尔,大家又都进去了.还有壹些不想出来の,就让其它人带壹些进乾坤世界,让他们也尝壹尝.要是壹人壹碗,估 计也不够の,毕竟自己の乾坤世界里面,现在住着好几十万人,快达到上百万人
高中氮的循环知识点
氮的循环一、氮在自然界中循环1、氮的固定使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，简称固氮。
正是通过氮的固定，开始了氮在自然界中的循环，氮的固定有自然固氮和人工固氮两种方式。
2、自然固氮(1)生物固氮：大豆、蚕豆等豆科植物的根部含有根瘤菌，能把空气中的N2转变为硝酸盐，被植物吸收。
故豆类植物不需要施用氮肥，这种固氮方式占整个自然固氮的90％。
(2)高能固氮：通过闪电等高能量途径把N2固定的方式为高能固氮。
涉及到的反应主要有：N2＋O22NO 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO可知，N2最终变成HNO3，即正常的雨水略呈酸性。
HNO3与土壤中的矿物作用，得到硝酸盐，被植物吸收，这就是“雷雨发庄稼”的科学道理。
3、人工固氮人们在工业生产中把N2转化为氮的化合物的方法为人工固氮，又叫工业固氮。
常见的方法有：(1)N2与H2合成NH3：，该反应为工业制HNO3的基础反应。
(2)仿生固氮：用某些金属有机化合物做催化剂，实现常温、常压固氮，这些金属有机物类似于根瘤菌，故又叫仿生固氮，这是目前科学界较为关注的研究性课题。
4、氮在自然界中的循环人们在生产活动中也涉及到了氮的循环，其中主要是利用N2与H2合成工业中重要的生产原料——NH3，即人工固氮。
涉及到两种很重要的物质：NH3、HNO3。
二、氮循环中的重要物质及其变化1、氮气，常况下是一种无色无味的气体，难溶于水，通常无毒。
氮气占空气体积总量的78.12%，是空气的主要成份。
氮气的化学性质很不活泼，只在特殊条件下，才能以下反应。
①与氧气反应：通常状况下氮气和氧气不反应，但在放电条件下，却可以直接化合生成NO。
反应的化学方程式为：★N2+O2闪电2NO②与氢气反应：在高温、高压、催化剂作用下，氮气和氢气可以反应制得氨气。
反应的化学方程式为：★N2 + 3H22NH3 此反应是工业合成氨的反应③与金属镁反应：金属镁可以在氮气中燃烧，生成氮化镁。
人工固氮
２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨 的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其 先后顺序为（Ｂ） A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
1压强对反应速率该平衡的影响怎么才能提高氨的产量压强是否越大越好123组2催化剂对该平衡的影响在合成氨工业中要不要使用催化剂为什么456组3温度对反应速率该平衡的影响怎么才能提高氨的产量那么生产中是否温度越低越好789组4反应物浓度应该如何确定才利于氨的合成101112组条件工业合成氨的适宜条件压强1030mpa4005000c使用铁催化剂氮气过量温度催化剂浓度
什么原因？
试写出反应方程式
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
人工固氮技术 ——合成氨
高温、高压
N2（g）＋ 3H2（g）
催化剂
2NH3 （g）
据勒夏特列原理分组讨论以下问题。 （1）压强对反应速率、该平衡的影响，怎么才能提高氨 的产量，压强是否越大越好？（1,2,3组） （2）催化剂对该平衡的影响，在合成氨工业中要不要使 用催化剂，为什么？（4,5,6组） （3）温度对反应速率、该平衡的影响，怎么才能提高氨 的产量，那么生产中是否温度越低越好？（7,8,9组） （4）反应物浓度应该如何确定，才利于氨的合成？ （10,11,12组）
条件
工业合成氨的适宜条件
压强
温度 催化剂
10～30MPa
400～500 0C 使用铁催化剂
浓度
氮气过量
造气
净化
合成
分离
液氨
工业合成氨的工业流程
小结：
工业合成氨:
(1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理: