氰氨法固氮
合成氨（人工固氮）,燃料和能源（氢能、风能、核能、太阳能等）
合成氨（⼈⼯固氮）,燃料和能源（氢能、风能、核能、太阳能等）合成氨（⼈⼯固氮）氮的固定：1．定义：氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的⽅法。
2．⽅法：氮的固定主要⽅法有：（1）⼈⼯合成氨：化学固氨法。
其条件要求⾼、成本⾼、转化率低、效率低。
（2）根瘤菌，⽣物固氨。
常温常压下进⾏。
成本低、转化率⾼、效率⾼。
3．⼯业应⽤：模拟⽣物的功能，把⽣物的功能原理⽤于化学⼯业⽣产，借以改善现有的并创造崭新的化学⼯艺过程。
⼆、合成氨的反应原理1．加热试管中的铁丝绒⾄红热后注⼊氢⽓和氨⽓的混合⽓体，可以看到湿润的PH试纸变蓝⾊2．⽤氢⽓和氨⽓合成氨的反应式是N2+3H22NH3，属放热反应。
3．⼯业上，采⽤以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件下合成氨。
（1）催化剂的主要作⽤：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提⾼⽇产量。
（2）合成氨的适宜条件：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件（3）选择适宜⽣产条件的原则：有较⾼的反应速率和平衡转化率，能最⼤限度地提⾼利润。
（4）合成氨⽣产时，不采⽤尽可能⾼的压强，通常采⽤10MPa~30MPa 的压强，否则会增⼤设备的动⼒要求，增⼤成本。
（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于N2、H2转化为NH3；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。
⽣产中将⼆者综合考虑，既要保证N2、H2的转化率，⼜要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度400～500℃左右。
应注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作⽤。
（6）催化剂是影响反应速率的⼏个因素中，对反应速率影响程度最⼤的。
催化剂的特点：①选择性：不同的反应选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。
每种催化剂都是对特定的反应有催化作⽤，并⾮能改变任何化学反应的速率。
②灵敏性：催化剂中混⼊杂质，常常会失去催化作⽤，称催化剂“中毒”，因此反应⽓体进⼊反应器前必须净化。
生物固氮测定方法研究进展word
生物固氮测定方法研究进展2016051848 黄鹏摘要:对生物固氮测定的方法乙炔还原法(A R A)、15N同位素稀释法(I D)、、非同位素法、全氮差值法和酰脲估测法进行综述,并评述了其引起误差的因素和测定结果的准确性。
关键词:生物固氮;固氮量;测定;方法目前,固氮测定技术对于生物固氮研究是十分重要的。
随着研究的深入,固氮测定技术也不断地向准确、可靠、操作简便的方向发展。
生物固氮测定方法主要有乙炔还原法、、15N同位素稀释法、非同位素法、全氮差值法和酰脲估测法等。
为便于更好研究生物固氮, 本文主要介绍常用的几种测定方法以及它们的优缺点,以供参考。
1乙炔还原法始于20世纪60 年代, 目前被广泛应用,根据固氮酶具有还原分子氮或利用其他底物的能力,使乙炔还原为乙烯,作为固氮的间接测定。
从植物根际分离的纯培养物分别接种于盛有无氮半固体培养基的血清小瓶中,置于28 ～30 ℃培养箱中培养48 h ,将血清小瓶瓶盖在无菌条件下换成橡胶塞,用无菌注射器抽出10 %的气体, 每瓶注1 mL C2H4,,再置于28 ～30 ℃下培养24 ～48 h。
用无菌注射器从瓶种抽取混合气体0 .2 m L 注入气相色谱仪(GC)进样柱中, 测定C2H4含量。
其中,以不接种菌注有C2H2的血清小瓶为对照, 重复 3 次。
从显示屏上C2H2、C2H4峰值判定有无C2H4的产生以确定其固氮性能, 按下式计算其固氮酶活性大小。
A RA =（实际C2H4峰面积×标准气含量×血清小瓶容积∕（标准气峰面积×进样量×培养时间×样品量）。
主要仪器：SP一02型气相色谱仪和氢离子化鉴定器。
该方法优点是灵敏度高,操作较简单,速度快、费用较低,可快速确认固氮作用的存在与否。
并通过还原乙炔活性的强弱，推算出植物——— 固氮菌联合体的固氮量、适应范围广,可以离体,也可以整株活体连续测定或原位测定。
甲胺工艺技术
甲胺工艺技术甲胺工艺技术是一种产生甲胺的化学工艺过程。
甲胺是一种重要的有机化工产品，广泛应用于制药、农药、染料、橡胶等领域。
甲胺工艺技术的发展，不仅对于提高甲胺的生产效率，降低生产成本，还对促进相关产业的发展具有重要意义。
甲胺工艺技术的核心是利用合适的原料和反应条件来合成甲胺。
目前，常用的甲胺工艺技术主要有氰氨法、甲醇胺法和脱氨法。
氰氨法是最早用于甲胺生产的工艺技术。
该工艺是通过将氨和氰化物反应生成氰氨，然后再将氰氨和甲醛反应生成甲胺。
氰氨法的优点是原料易得、工艺简单，但存在环保性差、废气废液处理困难等问题。
甲醇胺法是目前主流的甲胺工艺技术。
该工艺是通过将甲醇和氨反应生成甲醇胺，然后再将甲醇胺经过一系列的脱水、脱碳、脱氨等反应生成甲胺。
甲醇胺法的优点是反应条件温和，废气废液处理相对容易，但存在甲胺纯度低、产率有限等问题。
脱氨法是近年来发展的一种新型甲胺工艺技术。
该工艺是通过直接将甲醇和氨反应生成甲胺的高温高压反应。
脱氨法的优点是能够有效利用原料，提高甲胺的产率和纯度。
但是，脱氨法的设备投资较大，操作难度较高，需要解决安全性和可持续性等问题。
随着科学技术的不断进步，甲胺工艺技术也在不断创新和发展。
目前，人们正在探索新型催化剂、反应条件和工艺流程，以提高甲胺的产率和纯度，降低生产成本。
同时，还积极研究和应用新型反应器和分离技术，提高甲胺工艺技术的可持续性和环保性。
甲胺工艺技术在相关产业中具有广阔的应用前景。
例如，在制药领域，甲胺可以用于合成抗癌药物和抗生素等药品；在农药领域，甲胺可以用于合成杀虫剂和除草剂等农药；在染料和橡胶领域，甲胺可以用于合成染料和橡胶助剂等产品。
总之，甲胺工艺技术的发展对于提高甲胺的生产效率、降低生产成本具有重要意义，同时也对相关产业的发展起到推动作用。
随着科技的不断进步，相信甲胺工艺技术将会取得更大的突破和创新，为社会经济的发展做出贡献。
肥料生产的基本原理
肥料生产的基本原理第五、第六和第七章讨论了各种含氮、磷、钾肥料物质的特性及应用。
本书目的不是详细阐述这些肥料的生产工艺，因其是肥料技术课程上讨论的内容。
然而，了解肥料生产中的基本反应，有助于更好地认识其对土壤肥力的重要作用及在农业中的地位。
本章将讨论氮肥、磷肥和钾肥生产所涉及的各种反应及工艺。
只有几种化合物的生产对第五、第六和第七章中论述的许多产品是必不可少的，因此本章叙述了生产这些基础材料的化学反应。
另外，本章还将介绍用基础肥料物质配制多养分固体和液体肥料产品的工艺，讨论掺混固体和液体肥料中各方面的问题，考察肥料-农药混成品，还介绍了有关肥料法规和管理的内容及消费者利益的保护等有关知识。
第一节 氮肥在这一节，我们主要讨论氮肥合成的基本过程。
所有合成氮肥的生产都必须固定大气中的氮。
就此目的而言，占大气成分近80%的氮可谓取之不尽。
实际上，直到19世纪末，这一无限丰富的氮资源才以化合物态为人类所利用。
当然，共生细菌、非共生细菌以及大气放电也固定了一部分氮，但大规模的商业性固氮还仅是近些年的事。
固定单质氮有三种基本方法：①合成氨法，由氮和氢合成氨气；②氰氨法，氮与碳化钙反应；③氮的直接氧化法。
一、合成氨法目前，所用合成氨法几乎都是1910年德国发明的哈伯-勃赤法（Haber-Bosch process ）的改良工艺。
氮与氢于1200℃在以加有钾、氧化铝和钙的磁铁矿（Fe 3O 4）为催化剂的作用下反应合成氨。
因采用的改进方法不同，反应所需压力介于200~1000大气压之间。
该反应化学方程式如下：3H 2 + N 2 → 2NH 3一般这两种反应底物的17%~28%可转化为氨。
反应所用氢可由数种来源获得，其主要来源列于表10-1。
在讨论蒸汽转化问题之后，还将谈到其他含氢原料。
另外，如果能使用成本低廉的水力电能，也可用电解水法制取氢。
值得注意的是，1971年前的40年间，加拿大不列颠哥伦比亚省特雷尔生产氨用的都是电解氢。
《氮的固定》 知识清单
《氮的固定》知识清单一、什么是氮的固定氮是地球上生命所必需的重要元素之一。
然而，在大气中，氮主要以氮气（N₂）的形式存在，这种形式的氮对于大多数生物来说是“无效”的，不能被直接利用。
氮的固定，简单来说，就是将大气中游离的氮气转化为能被植物和其他生物吸收利用的含氮化合物的过程。
这个过程在自然界和人工合成中都有着至关重要的作用。
它为生态系统中的生物提供了必不可少的氮源，对于维持生命活动、促进农业生产以及维持生态平衡都有着深远的意义。
二、氮的固定的方式氮的固定主要有三种方式：自然固氮、生物固氮和工业固氮。
1、自然固氮（1）闪电固氮在雷雨天气中，闪电的巨大能量会使空气中的氮气和氧气发生反应，生成一氧化氮（NO）。
一氧化氮进一步与氧气反应生成二氧化氮（NO₂），二氧化氮溶于雨水形成硝酸（HNO₃），最终随雨水降落到地面，与土壤中的矿物质反应生成硝酸盐，被植物吸收利用。
（2）大气固氮在高层大气中，紫外线的作用下，氮气和氧气也能发生反应生成一氧化氮。
2、生物固氮这是自然界中最为重要和普遍的氮固定方式。
一些微生物，如根瘤菌、固氮菌等，具有特殊的酶系统，能够在常温常压下将氮气转化为含氮化合物。
例如，豆科植物根部的根瘤菌与植物形成共生关系。
根瘤菌侵入植物根部，刺激根部形成根瘤。
在根瘤中，根瘤菌将氮气转化为氨（NH₃），然后氨可以进一步转化为氨基酸和其他含氮有机物，供植物生长所需。
3、工业固氮这是通过人工方法在高温高压和催化剂的条件下，将氮气和氢气合成氨（NH₃）。
这一过程被称为哈伯法，是目前工业生产氮肥的主要途径。
工业固氮为农业生产提供了大量的氮肥，极大地提高了农作物的产量。
但同时，工业固氮也消耗了大量的能源，并可能对环境造成一定的压力。
三、自然固氮中的化学过程在自然固氮中，闪电固氮和大气固氮涉及到一系列复杂的化学反应。
闪电固氮中，氮气和氧气在闪电产生的高温高压下发生反应：N₂＋ O₂＝ 2NO （条件：闪电）生成的一氧化氮不稳定，容易与氧气继续反应：2NO ＋ O₂＝ 2NO₂二氧化氮能与水反应生成硝酸和一氧化氮：3NO₂＋ H₂O ＝ 2HNO₃＋ NO这些化学反应使得氮气得以转化为能够被植物吸收的硝酸盐形式。
第一部分 合成氨生产工艺
（1）原料气的制备
在工业生产中可行的方法从空气中获得氮气？ 物理方法：将空气液化后再汽化分离出氮气
化学方法：将空气中O2与C作用生成CO2，除去CO2得到氮气。
高温
C + H2O == CO + H2 CO + H2?
催化剂
催化剂 H2O== 高温 CO2 +
H2
CH4 + H2O =＝ CO + 3H2 CH4+2H2O===4H2+CO2
煤气化技术装置的分类：
煤气化工艺按照气化炉内煤料与气化剂接触方式区分 主要有一下几类：
（1）固定床气化。 在气化过程中，煤由炉顶加入，气化剂由炉底 部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上 升过程，煤料的下降速度很慢，甚至可视为固定不 动，所用称之为固定床气化。属于这类炉型有UGI 炉，鲁奇（Lurgi）炉和液态排渣的鲁奇炉等。
催化剂
脱硫
脱碳
（2）原料气的净化 ：S CO CO2等
变换 净化
目的：防止催化剂中毒
（3）氨的合成与分离
N2、H2
考虑：为什么氮、氢混合气体送入合成塔前要进行压缩？ 该反应需要在高压下进行，达到一定压强既有利于加快反应速 率又能提高反应物的转化率
合成氨的生产工艺
原料： 空气、水、燃料
液态空气
空气 CO2＋N2 H2O(g) 炭或其他燃料 CO＋H2 N2 H2O(g)
是一种并流气化，用气化剂将粒度为100µ m以 下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤 浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔 点的温度下与气化剂发生燃烧反应和化学反应， 以灰渣和气化剂的形式排出气化炉。
已工业化的气流床的炉型有：常压气流床粉煤气化即 Koppers-Totzek（柯柏斯-托切克，简称K-T）炉；水煤浆 加压气化，即Texaco（德士古）炉和Destec（现E-Gas）炉； 粉煤加压气化，即SCGP（Shell煤气化工艺）。
人工固氮原理
人工固氮原理
人工固氮是指利用人工手段将空气中的氮气转化为可被植物利用的氨或其他化
合物的过程。
固氮是生物体内蛋白质合成的重要原料，而氮气在大气中占据了78%，因此人工固氮对于植物生长和农业生产具有非常重要的意义。
本文将介绍人
工固氮的原理及相关知识。
首先，人工固氮的原理是利用氮化钙、氨合成等方法，将氮气转化为氨。
氮气
的三键非常稳定，因此需要高温高压的条件才能将氮气转化为氨。
氮气和氢气在催化剂的作用下发生反应，生成氨气。
这种方法是目前工业上使用最广泛的固氮方法。
其次，人工固氮的原理还包括电弧法、氰化钙法、氨合成法等。
电弧法是指在
高温下将氮气和氢气通过电弧放电反应生成氨气。
氰化钙法是指将氮气和氢气通过氰化钙催化反应生成氨气。
氨合成法是指将氢气和氮气在高温高压下通过催化剂反应生成氨气。
这些方法各有特点，但都是利用氮气和氢气的化学反应生成氨气的原理。
此外，人工固氮的原理还涉及到催化剂的选择和反应条件的控制。
催化剂对于
氮气和氢气的反应至关重要，不同的催化剂对反应的影响也不同。
同时，反应的温度、压力等条件也会影响反应的进行。
因此，在人工固氮的过程中，催化剂的选择和反应条件的控制是非常重要的。
总的来说，人工固氮的原理是利用化学方法将氮气转化为氨或其他化合物，以
供植物吸收利用。
固氮技术的发展对于农业生产和环境保护具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者能对人工固氮的原理有更深入的了解。
氮肥制造原理
• 气态烃及轻油转化:有三种方法 –1、热裂解法：CH4----C+2H2-Q
原料气制备2---气态烃及轻油转化
• 无催化剂时,需在1100-1300度条件下反应。
–2、部分氧化法:CH4+1/2O2→CO+2H2+Q
• 有催化剂950度，无则需1300度反应，且要制O2
–3 、蒸汽转化法 : 也包括蒸汽的转化反应和 CO的变换反应。
• 上述反应中，1molCO生成1molH2,所以，半水煤 气中CO 也是合成氨的有效成分。此外，还伴生 成少量甲烷的副反应。C+2H2----CH4+Q
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• 根据煤在气化炉内的运动方式，煤的气化大致 可以分为如下四个类型： • 固定床间歇气化法：用水蒸气和空气为气化剂， 交替通过固定的燃料层。 • 固定床连续气化法：用富氧空气（或氧化）与 水蒸气混合作气化剂，并连续通过燃料层使燃 料气化，克服交替作用操作复杂的缺点。 • 沸腾床气化法：用富氧空气（或氧化）与水蒸 气混合作气化剂，并连续通过燃料层，并使固 体粒状燃料呈沸腾状态而气化。 • 气流床气化法：用氧气和蒸气混合气为气化剂， 在高温下与粒度小于0.1mm粉煤并流气化，灰 渣以熔融态排放，煤气中的有效气（H2+CO） 可高达80-85%.
第一节 氨的合成原理一来自自然界中分子氮的固定：– 1、闪电：通过放电直接使氮氧化，这早已由 Cavendish于1766年实验室用电火花击穿两种 气体的混合物得到证实，人们很早就以此为 原理进行氮的工业化生产。即电弧法。
• N2+O2---- NO----NO2 • NO2+H2O----2HNO3+NO • 大约每年因闪电随雨水降下来的氮平均为10公斤/ 公顷左右。
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CaCN2 + 4H2O(过热蒸汽）
原料的制取
CaO的制取：通过在900 ～ 1200℃的高温下煅烧
石灰石来获得CaO。CaCO3
CaO + CO2
N2的获取：直接从空气中获取，利用氮气和氧气 的沸点不同来分离，氮气的为-195.8℃，氧气的为-
183℃。
氰氨法的发展
1905年，德国氮肥公司建成世界上第一座生产氰氨化
发现：1898年，德国A.弗兰克等人发现空气中的氮气 通过高热的碳化钙能被固定而生成氰氨化钙（又称石 灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨，该法 称为氰氨法，又称电石法。
氰氨法的反应原理
三个主要反应
CaO + 3C CaC2 + N2 CaC2+CO（电弧炉内反应） CaCN2 + C(高温下反应） 2NH3 + CaCO3
钙的工厂，所用技术即为氰氨法。在第一次世界大战 期间，德国、美国主要采用该法生产氨，满足了军工 生产的需要。氰氨法生产每吨氨的总能耗为279GJ （1tec = 29.3076GJ），由于成本过高，到30年代被淘 汰。
方法 能耗GJ/tNH3 电弧法 700 氰氨法 279 合成氨法 22.53