合成氨论文参考资料

在自然条件下将氮气转化为可用作化肥的氨一直是科学家的梦想。近日，美国俄勒冈大学的化学家宣布找到一种新方法，使常温常压下用氮气合成氨成为可能。相关论文将发表在7月27日的美国化学学会会刊上。 合成反应中使用氢气作为氨的还原剂，也就是电子供体。此外还使用了一种名为trans-Fe(DMeOPrPE)2Cl2的铁化合物。 这种化合物的制作并不困难。整个反应在醚溶液中完成，但是研究人员已经证明，除了其中一步之外都可以在水中进行。论文通讯作者、俄勒冈大学化学教授大卫·泰勒说：“在化学家眼中，常温常压下用氮气和氢气在水中合成氨是固氮领域的圣杯，我们的下一个挑战就是找出在水中完成整个反应的步骤。” 氮气在空气中表现出惰性，但当它被转换为氨后，就可以用作氮肥促进植物生长。目前工业合成氨普遍采用哈伯—博施法，它的原理是让氮气和氢气在高温高压下发生催化反应，这种已使用近一个世纪的方法目前仍是最经济的合成氨方法。俄勒冈大学的方法与哈伯—博施法非常类似，也使用氢分子的电子作为固氮反应的电子源。泰勒说：“这是最简单的反应方法，其他方法要么需要使用不稳定的电子供体，要么需要高温以完成化合反应。” 但泰勒同时也强调：“尽管新方法是一种非常吸引人的解决方案，但要投入经济可行的工业生产可能还会需要几十年。”

1、高温高压的工作环境。

在400°C，压强超过200MPa时，不使用催化剂，氨便可以顺利合成。实际生产中，太大的压强需要的动力就大，对材料要求也会增高，这就增加了生产成本，因此，受动力材料设备影响，我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa。实际生产中，一般选用500°C。

2、有毒性催化剂的使用。

采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大。对于合成氨反应中的铁催化剂，氧气，一氧化碳，二氧化碳和水蒸气等都能使催化剂中毒。

3、有毒性的产物。

原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO。

扩展资料

1、合成氨的主要初始原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。如天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

2、氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，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。

参考资料来源：百度百科-合成氨工业

参考资料来源：百度百科-合成氨

1、压强

研究表明在400°C，压强超过200MPa时，不使用催化剂，氨便可以顺利合成，但实际生产中，太大的压强需要的动力就大，对材料要求也会增高，这就增加了生产成本，因此，受动力材料设备影响，目前我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa.

2、温度

从理想条件来看，氨的合成在较低温度下进行有利，但温度过低，反应速率会很小，并且在500°C时催化剂铁触媒的活性最大，故在实际生产中，一般选用500°C。

3、催化剂

采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大，这也是合成氨选在500°C的原因。最后，制得的氨量也不算多，还可以采取迅速冷却，使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。

扩展资料：

催化剂

采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大，这也是合成氨选在500°C的原因。

最后，制得的氨量也不算多，还可以采取迅速冷却，使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。

但对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。

催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。

参考资料来源：百度百科-合成氨工业

合成氨,指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名：氨气。分子式NH3英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。 合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料 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，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约％～％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压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。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过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在世界上已很少采用。 用途 氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，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制造厂运往外地。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。

1.向空气要氮肥

新的氮肥从哪里寻找?科学家们自然而然地想到了空气。科学家们已经知道，在地球周围的空气中，氮气占了相当大的一部分，约为79％，可以说是取之不尽、用之不竭。但是，虽然空气中有大量的游离氮，但氮的化学性质却很不活泼，要直接利用它还是很困难的。科学家发现，在自然界常温状态下，游离氮只能被一种在豆科植物上生长的细菌所直接利用，这种菌叫做根瘤菌。根瘤菌有一种绝妙的本事，即它具有固氮的功能，它能够在常温下将空气中的氮气转化成自身所需要的氮肥。于是，向空气要氮肥成了科学家们追求的目标。

克鲁克斯的警告，首先引起了德国的重视，因为德国所瓜分的殖民地很少，粮食必须自给自足。和其他欧洲国家的科学家一样，德国的化学家也在想使空气中的氮气同氢气直接化合得到合成氨，并使它变成化肥硫酸铵。然而，这并不像使氧气和氢气化合生成水蒸气那样简单，许多化学家都认为难以进行，连著名的化学家李比希也认为那是不可能的。

但是，李比希的结论的确有些过偏，人类进入20世纪后，科学家逐渐要把这一切变成现实，已经研制出了几种将空气中的氮作为化合物提取的空气氮固定法。虽然不太实用，但却为将来的发展打下了基础。

1900年初，莱比锡大学的奥斯特瓦尔德教授经过多年对催化剂的研究之后宣称：氨已经合成成功。他用铁丝做催化剂，将氨分解为氮气和氢气，反过来又使容积6％的氮气和氢气合成氨。这的确是可能的，如果使用催化剂也许能够进行从前所不可能的氮和氢的化合。为此，他向德国巴登苯胺纯碱公司(BASF化学公司)请求援助资金100万马克。

但是，还是有许多科学家感到怀疑，在众多的怀疑者中，有一个人是经过认真思考而提出疑问的，他就是刚进入BASF公司工作一年的青年工程师博施，此时他年仅26岁。

博施知道奥斯特瓦尔德合成氨成功的方法后，他重新进行了这位大科学家的实验，结果他发现，那个所谓合成的氨根本不是合成的，实际上是因为氨分解实验时使用铁丝而出来的，他思考再三，不知是否应该指出这位大科学家的错误，最后，他鼓足勇气，公布了他的研究成果，正式指出了奥斯特瓦尔德的错误。

对于许多著名的科学家来说，博施确实是无名之辈，有人指责他：“新参加工作的人懂得什么?”

但是，随后一些科学家重复进行了实验，结果也证明了博施的正确，他们开始对博施刮目相看，博施由此而名声大振，从此，他对空气中氮的固定法产生了兴趣。

1902年，科学家弗兰克和卡勒把碳化钙用电炉加热到1000℃以上，使它同空气中的氮化合而制成石灰氮，但是，这并不意味着实现了人工合成了氮肥的梦想，因为制造碳化钙必须把生石灰和焦炭装进2300℃以上高温电炉，这样，消耗了大量的电力，因而不太实用。所以，也就没有从根本解决农业上所需要的化肥问题。

1903年，伯克兰和艾德又研制出另外一种固定氮的方法，他们采用在空气中放出电火花的方法，使空气中的氮与氧化合，生成硝酸，进而生成硝酸钙，但是，同样的问题是：这种方法仍需要大量的电力。

奥斯特瓦尔德在公布了他的实验结果后，博施等人指出了他的错误，最后，他自己也认识到了自己的错误。他潜下心来，继续深入地进行催化剂的研究。

奥斯特瓦尔德所在的莱比锡大学，早在1897年1月就建成了大型实验室，所以，他有深入研究不可缺少的条件。他同研究员一起进行催化剂的研究。有一次，他们发现，仅用一千万分之一克的胶质状铂催化剂，就能使氧化氢分解速度提高100万倍。他坚信：催化剂对于工业生产一定具有重要的作用。很久以来，对什么样的化学反应用什么样的催化剂效果最好?什么样的催化剂结构对化学反应起加速或延缓作用?这些问题人们都不了解，全是凭经验进行摸索。奥斯特瓦尔德进行了理论研究，他给催化剂下了这样的定义：

“化学反应尚未出现最终生成物时，能使反应速度发生变化的物质。”

他还形象地把催化剂比喻为“机械润滑油”，它并不给予机械能量，却能起到减少摩擦的作用。

奥斯特瓦尔德开辟了作为现代化学技术标志之一的催化剂在工业上利用的道路，为人工合成化肥铺平了道路，没有他的催化剂理论，别人以后也不会合成化肥。

合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。

氨的生产过程，粗略的讲可分成四步：原料的生产；原料气的净化；氨的合成；氨的分离。除氨的合成外，其它过程的转化率和分离率都比较高。由于氨合成的转化率较低，反应后的气体经氨分离后循环返回合成塔。

制取合成氨的原料气的气态烃主要有天然气，此外还有炼厂气、油田气、焦炉气及裂解气等。生产合成氨原料气的方法按热量供给的方式不同，主要有蒸汽转化法和间歇催化转换法。以天燃气为原料的优点是，冷热交替较少，而且变化幅度不大。有明显的节能效果。

扩展资料

方法：

1、蒸汽转化法

蒸汽转化法分两段进行，一段炉装有催化剂的转化管内，蒸气与气态烃进行吸热的转化反应，反应所需热量由管外提供。气态烃转化到一定程度后，送入装有催化剂的二段炉内。加入适量的空气，与部分可燃性气体燃烧，为剩余的烃进一步转化提供热量，同时为合成氨的生产提供氮气。

该法投资省、能耗低，是生产合成氨最经济的方法，目前在国内得到广泛应用。

2、间歇催化转换法

间接催化转换法的生产过程分为吹风和制气两个阶段，并不断交替进行。在吹风阶段，气态烃与空气在燃烧炉内燃烧，生成的烟道气使催化剂达到烃类蒸汽转化反应所需的温度。在制气的阶段，气态烃与蒸汽在催化剂层进行转化反应，制取合成氨原料气。

该法不需要制氧装置，投资省、建厂快，但热利用率低、原料烃消耗高、操作复杂，因而应用受到限制。

参考资料来源：百度百科-合成氨

2NH4Cl+Ca(OH)2=（条件加热）CaCl2+2H2O+2NH3↑

工业合成氨最适宜的条件是：

压强

有研究表明，在400°C，压强超过200MPa时，不使用催化剂，氨便可以顺利合成，但实际生产中，太大的压强需要的动力就大，对材料要求也会增高，这就增加了生产成本，因此，受动力材料设备影响，目前我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa.

温度

从理想条件来看，氨的合成在较低温度下进行有利，但温度过低，反应速率会很小，并且在500°C时催化剂铁触媒的活性最大，故在实际生产中，一般选用500°C。

催化剂

采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大，这也是合成氨选在500°C的原因。

最后，制得的氨量也不算多，还可以采取迅速冷却，使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。

但对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。