人类第一反应合成氨(1)
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合成氨工业发展史一、人口增加与粮食需求农业出现在12000年以前,是人类企图用增加食物供给来增强自己生存的开始。
那时的人口约1500万。
在2000 年前,由于农业的发展使人口增加到2.5亿。
到1650年,人口又增长一倍,达到5亿。
然后,到1850年世界人口就翻了一番,高达10亿,这段历程仅仅花了200 年时间。
80 年后的1930年,人口超过了20亿。
这种增长速度还未减缓,到1985年地球上供养的人数已达50亿。
如果每年以1985年人口的2%水平继续增长下去的话,到2020年的世界人口将是100亿左右。
因此限制人口的增长势在必行。
目前,人口自然增长率在世界范围内正开始下降,据美国华盛顿人口局(1997年):2000年全球人口将由目前的58 亿增至61 亿,2025 年将达68 亿。
人口局称,人口增长最快的是全球最贫困的国家。
1996 年全球58 亿人中发展中国家的人口占了47 亿,占全球人口总增长率的98%。
中国人口增长的形势也不容乐观。
根据国家统计局的统计,中国人口已于1995年2 月15 日达到12亿。
据预测,到2000 年中国人口将突破13.5亿。
显然,人类将面临日益严重的问题是给自己提供充足的食物和营养,以及从根本上限制人口增长。
估计,到20 世纪末,严重营养不良的人数将达6.5 亿。
解决问题的出路,必然需要科学的帮助,化学看来是最重要的学科之一。
它之所以重要,首先是因为它能增加食物供给,其次它能给那些有意限制人口增长的人提供可靠的帮助。
在历史上,化学曾在扩大世界粮食供应过程中起过关键作用。
这就是合成氨的发明和现代农药的使用,以及它们的工业化。
二、合成氨工业发展史20 世纪初化学家们所面临的突出问题之一,是如何为大规模利用大气中氮找到一种实用的途径。
氮化合物是肥料和炸药所必不可少的。
但在当时,这种化合物的质量最优和最大来源是智利硝石。
但智利地处南美而且远离世界工业中心;可是全世界无论何处,大气的五分之四都是氮。
合成氨工艺流程简述合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于肥料、化肥、塑料、合成纤维等领域。
合成氨的工艺流程经过多年的发展和改进,已经相当成熟。
下面将简要介绍合成氨的工艺流程。
首先,合成氨的生产主要通过哈伯-玻斯曼工艺进行。
该工艺是利用氮气和氢气在一定的温度和压力下,经过催化剂的作用,反应生成氨气。
此工艺的主要步骤包括氮气和氢气的准备、反应器的设计、催化剂的选择、生产过程的控制等。
氮气和氢气的准备是合成氨工艺的第一步。
氮气主要来自空气分离装置,而氢气则通过蒸汽重整、水煤气变换等方式制备。
在这一步骤中,需要确保氮气和氢气的纯度和稳定性,以保证后续反应的顺利进行。
接下来是反应器的设计。
在哈伯-玻斯曼工艺中,通常采用高压反应器进行氮气和氢气的反应。
反应器的设计需要考虑到温度、压力、催化剂的选择等因素,以确保反应过程能够高效进行,并且保证反应器的安全性。
催化剂的选择是合成氨工艺中的关键一步。
通常采用铁、铑、钼等金属作为催化剂,以促进氮气和氢气的反应。
催化剂的选择需要考虑到反应速率、选择性、稳定性等因素,以提高氨气的产率和纯度。
生产过程的控制是合成氨工艺中的最后一步。
在反应过程中,需要控制温度、压力、气体流速等参数,以确保反应的高效进行。
此外,还需要对产物进行分离、纯化,以获取高纯度的氨气。
总的来说,合成氨工艺流程包括氮气和氢气的准备、反应器的设计、催化剂的选择和生产过程的控制。
通过这些步骤,可以高效地生产出高纯度的氨气,满足各种工业领域的需求。
合成氨工艺的不断改进和优化,将为化工行业的发展提供重要支持。
合成氨的工艺流程
《合成氨工艺流程》
合成氨是一种重要的化工原料,广泛应用于农业和化工领域。
合成氨的工艺流程主要包括催化剂制备、氮气和氢气的制备以及氨的合成三个主要步骤。
首先是催化剂的制备。
合成氨工艺中使用的主要催化剂是铁-
铝催化剂,它的制备需要经过一系列的化学反应和物理处理。
首先在高温下将铁酸钾和铝酸钾还原成铁铝合金,然后通过高温煅烧和还原处理,最终得到合成氨反应所需的铁-铝催化剂。
其次是氮气和氢气的制备。
氮气主要通过空气分离装置来获取,空气中的氮气含量大约为78%,通过空气分离装置可以将氮
气和氧气分离开来。
而氢气则主要通过蒸汽重整和部分氧化甲烷法制备,蒸汽重整法主要是通过将甲烷与水蒸气在催化剂的作用下反应生成一氧化碳和氢气,而部分氧化甲烷法则是通过将甲烷与氧气在高温下反应生成氢气和二氧化碳。
最后是氨的合成。
氮气和氢气经过净化后,进入合成氨反应器进行催化反应。
在高压和适当温度的条件下,铁-铝催化剂的
作用下,氮气和氢气会发生氮合成反应,生成氨。
这个反应是一个放热反应,因此需要控制反应温度及高压下的反应速率,避免能量过度损失。
综上所述,合成氨的工艺流程复杂且涉及多个步骤。
通过精确
控制每个步骤的条件和参数,可以确保生产安全高效地进行,从而满足氨的需求并为化工及农业领域提供丰富的原料。
第一单元氨的合成1.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,知道催化剂的研制对促进化工发展的重大意义,认识实际化工生产技术问题的复杂性,增强技术意识。
2.从合成氨工业流程与技术出发了解化学在工农业生产中的具体应用,认识化学学科发展对化工生产技术进步的促进作用,认识化学工业在国民经济发展中的地位。
卡尔·博施是德国工业化学家。
他的主要贡献是改进了哈伯首创的高压合成氨法,找到了合适的氧化铁型催化剂,使合成氨生产工业化,称为“哈伯-博施法”。
1908~1913年他改进了高压合成氨的催化方法,实现了合成氨的工业化生产,并在发展高压化学方面取得了成就.因此他获得了1931年的诺贝尔化学奖。
他的高压化学方法标志着化学合成工艺的巨大进步,此外,他还进行了合成汽油、合成甲醇的研究工作.错误!一、合成氨反应条件的选择1.合成氨反应的特点合成氨是20世纪初德国人哈伯发明的。
实际生产在高压、适宜温度和催化剂条件下进行:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92。
4 kJ·mol-1,这一可逆反应的特点是正反应为气体体积减小的放热反应。
2.合成氨反应条件的选择在合成氨生产中要综合考虑反应速率、催化剂工作温度、反应物转化率、反应装置材料与生产技术水平来确定反应的条件.目前,工业上用铁触媒作催化剂,在20~50MPa、450 ℃左右用氮、氢混合气体进行氨的合成,得到的平衡混合物中,氨的含量约为20%。
二、合成氨的生产工艺1.合成氨的工业流程(1)制备原料气.合成氨的生产首先需要合成原料气。
原料气由体积比约为1∶3的氮气和氢气组成。
(2)反应前原料气的处理。
把原料气加压、预热后送到合成塔。
(3)合成反应。
在一定条件下发生合成反应,就可以得到含有一定质量分数氨气的平衡混合气。
(4)反应后平衡混合气体的处理。
从合成塔里排出的平衡混合气体中分离出氨气后,把未反应的氮、氢原料气送回合成塔循环利用。