工业合成氨资料讲解

合成氨工段5.2合成氨概述氨合成是合成氨生产的最后一个工序，这个工序的好坏关系到整个合成氨装置的发挥能力，投入产出的效果以及能耗的高低。

直接合成氨其化学方程式非常简单：3H2+N2〓2NH3+Q从化学平衡的角度出发，反应后气体体积缩小一半，无疑提高压力可以促使反应想右进行。

世界上第一个研究成功合成氨技术并付诸实现的是德国卡斯鲁荷技术大学的哈伯（Fritz Haber）教授。

在没有好的催化剂的情况下，该直接反应在较高温度、高压下的合成率也非常低。

但是哈伯教授认为氨的生产不像制造硫酸那样，几乎全部的二氧化硫都可以转化成硫酸。

哈伯通过实验得出结论，认为虽然氨合成的转化率非常小，只要把高压气体进行循环并且除去生成的氨，直接合成的技术方法是可行的。

1908年底，哈伯将这一著名的“循环法”申请了专利，大致包括下列内容：气体通过高温催化剂，低温除氨，补充新鲜气候再次循环通过高温催化剂，全过程在压力下进行；进出催化剂床的冷、热气体进行热交换；蒸发成品氨来冷却合成气。

这些内容一直被应用到现今的合成氨厂。

合成氨的工业化催化剂的寻找也花费了极大的努力，并最终获得成功。

当年布什等人通过协同攻关，优化出用碱性促进剂的磁铁矿并添加有氧化铝及氧化钙的氨催化剂。

但年严谨而过细的工作，使得这种催化剂沿用至今，虽然历经不断的改进，但其本质未变。

合成Ⅱ工艺系统φ1000氨合成装置时玉龙化工引进目前全国较先进的湖南安淳公司的ⅢJ—99型合成塔内件的基础上，由玉龙化工自行组织工程设计和施工建成的。

该装置由氨合成、合成余热回收、氨分离三个主要单元组成，设备结构和工艺流程上采用了高效的换热和分离技术，提高氨合成化学热的回收等有效方法，力求达到更低的能耗和更好的经济效益。

5.1氨的性质氨在标准状态下是无色气体，具有特异的刺激性臭味，能刺激人体器官的粘膜，居住区大气中的最高溶解度为0.030mg/L。

液氨的密度比水小，而气氨的密度比空气低。

在20℃下，将氨气加压到0.87MPa时，则液化为无色的液氨。

合成氨工业高中知识点合成氨工业是指通过化学反应合成氨的过程。

合成氨被广泛应用于农业、化工和能源等领域。

在高中化学学习中，学生需要了解合成氨的制备原理、工业应用以及相关的化学反应等知识点。

一、合成氨的制备原理 1.1 雅斯洛夫方程合成氨的制备是通过哈柏法进行的。

该方法基于雅斯洛夫方程，该方程描述了氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气的化学反应。

方程式如下：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) + ΔH1.2 反应条件合成氨的制备需要在适当的温度和压力条件下进行。

通常情况下，反应温度约为350-550摄氏度，压力约为100-250大气压。

此外，反应需要配合催化剂的使用，常用的催化剂包括铁、铑等。

二、合成氨的工业应用 2.1 农业领域合成氨在农业领域的应用最为广泛。

它可以用作肥料的原料，提供植物所需的氮元素。

合成氨肥料主要用于提高作物的产量和品质。

2.2 化工领域合成氨是许多化学产品的重要原料。

例如，合成氨可以用于合成尿素、硝酸和甲醇等化合物。

这些化合物在化工工业中有着广泛的应用，如用于制造塑料、油漆、药品等。

2.3 能源领域合成氨也被用作氢能源的储存和运输介质。

由于氨气在常温下具有较高的氢气容量，可以将氢气吸附在氨气中，从而方便地储存和运输氢能源。

三、合成氨的化学反应 3.1 合成氨的制备反应合成氨的制备反应是一个放热反应。

根据雅斯洛夫方程，氮气和氢气在一定温度和压力下反应，生成氨气。

该反应需要通过催化剂的作用才能有效进行。

3.2 合成氨的氧化反应合成氨可以进行氧化反应，生成氮气和水。

该反应在高温下进行，通常用于合成氨的废气处理或氨气的燃烧过程中。

3.3 合成氨的还原反应合成氨可以进行还原反应，生成氢气和氮气。

该反应通常在高温下进行，用于氨气的回收或再利用过程中。

综上所述，合成氨工业是一个重要的领域，涉及到制备原理、工业应用和化学反应等多个方面的知识点。

了解合成氨的制备原理和工业应用，以及相关的化学反应有助于学生深入理解化学知识，并在实际生活和工作中应用所学知识。

工业合成氨
工业合成氨是指通过人工方法在工业过程中合成氨分子的过程。

合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工、医药等领域。

工业合成氨的方法主要有两种，一种是哈伯-博希过程，另一种是氨压法。

哈伯-博希过程是最常用的工业合成氨方法，也被称为气相催化合成法。

该过程主要是在高压（100-300atm）和高温（400-500°C）下，使空气中的氮气和氢气通过催化剂（通常是铁或钼）反应生成氨气。

该过程具有能耗高、工艺复杂等特点，但由于其产量大、反应速度快，因此仍然是工业上合成氨的主要方法。

氨压法是另一种工业合成氨的方法，也称为氨合成压缩循环法。

该方法是通过将氮气与燃烧气混合并在高温下反应生成氨气。

反应产生的氨气会被压力吸附器吸附，再通过降压解吸器释放出来。

该方法具有能耗低、工艺相对简单等特点，但产量相对较低。

工业合成氨的应用非常广泛。

氨气可以用于合成化肥，如
尿素、硝酸铵等；还可以用于合成其他化学品，如氨水、
盐酸等；同时还可以应用于制药、冷藏、金属加工等领域。

化学反应条件的优化—工业合成氨 编稿：宋杰 审稿：张灿丽【学习目标】1、能用平衡移动原理（勒夏特列原理）解释一些生活、生产问题；2、理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件；3、了解合成氨生产的适宜条件和工艺流程。

【要点梳理】要点一、合成氨反应原理和特点。

1、反应原理：N 2（g ）+3H 2（g ）,高温高压催化剂2NH 3（g ）。

2、反应特点。

①可逆反应；②正反应是放热反应；③正反应是气体体积缩小的反应；④氨很容易液化。

要点二、合成氨适宜条件的选择。

1、适宜生产条件选择的一般原则。

对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率，故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如合成氨中氮气与氢气的配比为1∶2.8。

选择条件时既要考虑反应的快慢——反应速率越大越好，又要考虑反应进行的程度——使化学平衡尽可能向正反应方向移动，来提高氨在平衡混合物中的体积分数。

2、合成氨条件选择的依据。

运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。

[归纳] 合成氨的适宜条件： （1）温度：500℃左右；（2）压强：20 MPa ～30 MPa ；（3）催化剂：铁触媒（500℃时其活性最强）。

除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气（N 2和H 2），以有利于合成氨反应。

要点三、合成氨工业的简介。

合成氨工业的简要流程：合成氨生产示意图2-4-1：1、原料的制取氮气：将空气液化、蒸馏分离出氮气或者将空气中的氧气与碳作用生成CO 2，除去CO 2后得氮气。

氢气：用水和燃料（煤、焦炭、石油、天然气等）在高温下制取。

主要反应有： C+H 2O （g ）高温CO+H 2CO+H 2O （g ）∆催化剂CO 2+H 2CH 4+H 2O （g ）700C 900C︒︒催化剂CO+3H 22CH 4+O 2950C︒催化剂2CO+4H 22、制得的氮气和氢气需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。

工业合成氨的适宜条件
（实用版）
目录
1.工业合成氨的背景和重要性
2.工业合成氨的原理和过程
3.工业合成氨的适宜条件
a.压强
b.温度
c.催化剂
4.工业合成氨的发展趋势和挑战
5.结论
正文
一、工业合成氨的背景和重要性
工业合成氨（NH3）是一种重要的化工原料，被广泛应用于化肥、化工、能源等领域。

我国是全球最大的合成氨生产和消费国，合成氨产业在国民经济中占有举足轻重的地位。

二、工业合成氨的原理和过程
工业合成氨是通过哈伯 - 博世法（Haber-Bosch Process）进行的。

该方法的原理是在高温、高压条件下，将氮气（N2）和氢气（H2）通过催化剂催化合成氨。

三、工业合成氨的适宜条件
1.压强：在实际生产中，受动力和材料设备影响，我国合成氨厂一般采用 20MPa~50MPa 的压强范围。

2.温度：从理想条件来看，氨的合成在较低温度下进行有利，但温度过低会导致反应速率很小。

实际上，在 500℃时催化剂铁触媒的活性最大，因此工业生产中一般选用 500℃。

3.催化剂：工业合成氨通常采用铁触媒作为催化剂，铁触媒在 500℃时活性最大。

四、工业合成氨的发展趋势和挑战
随着环保政策的不断加强和能源结构的调整，工业合成氨产业面临着许多挑战，如提高生产效率、降低能耗、减少环保污染等。

因此，未来工业合成氨的发展趋势将倾向于清洁生产、高效催化剂的研究和应用等方面。

五、结论
工业合成氨的适宜条件包括压强、温度和催化剂等方面，这些条件的优化有助于提高合成氨的生产效率和降低生产成本。

合成氨示范-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在编写本文之前，先要对合成氨进行一定的概述。

合成氨是一种重要的化学品，也是工业生产中的关键物质之一。

它被广泛应用于农业、化肥、医药、化工等领域，并对现代社会的发展起到了至关重要的作用。

合成氨的化学式为NH3，它是由氮气和氢气在高温高压条件下催化反应生成的。

合成氨具有较强的还原性和碱性，能与酸发生反应，形成盐和水。

由于其与氮肥和农作物的关系密切，合成氨被广泛用于制造各类化肥，提高农作物的产量和质量。

在合成氨的制备方法方面，目前主要有哈柏－博斯特法、威斯卡法、龙宁法等。

这些方法具有不同的优势和适用范围，能够满足不同行业的需求。

此外，随着科学技术的不断进步，新的合成氨制备方法也在不断涌现，为合成氨产业的发展提供了更多的选择和可能性。

总的来说，合成氨在农业和工业生产中具有重要地位和广泛的应用前景。

本文将会从合成氨的历史背景和制备方法入手，探讨其重要性和未来发展的展望。

通过该文章的撰写，我们希望能够更深入地了解合成氨这一化学品的特性和用途，并为其在工业领域的应用提供一定的指导和参考。

1.2 文章结构文章结构本文主要包括以下几个部分：引言、正文和结论。

下面将对每个部分的内容进行详细介绍。

1. 引言：引言部分将对本文要讨论的主题——合成氨进行概述，旨在为读者提供一个整体的认识和了解。

首先，简要介绍合成氨的背景和意义，包括其在农业、化肥生产和工业领域的重要作用。

接着，给出本文的目的和结构，引导读者理解本文的主要内容和脉络。

2. 正文：正文是本文的核心部分，主要分为两个部分：合成氨的历史背景和合成氨的制备方法。

在合成氨的历史背景部分，将回顾合成氨研究的起源和发展历程，介绍了早期科学家的贡献以及相关的重要里程碑。

同时，还可以提及合成氨在农业领域的应用和对全球粮食安全的重要意义。

在合成氨的制备方法部分，将详细介绍目前常用的几种制备方法，如哈柏二氮烷法、费伦斯法和奥斯特瓦尔德法等。

工业合成氨知识点总结一、引言合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于化肥、塑料、药品和其他化工产品的生产中。

而工业合成氨主要是通过哈伯-玻斯曼过程进行生产。

在这个过程中，氮气和氢气以高压、高温和催化剂的作用下，发生反应，生成氨气。

因此，工业合成氨的生产涉及了高压、高温、催化剂和气体分离等方面的工艺技术。

二、合成氨的反应原理工业合成氨的反应过程是氮气和氢气在催化剂的作用下，发生氧化还原反应，生成氨气。

这是一个放热反应，反应方程式为：N₂ + 3H₂ → 2NH₃ + 92.6kJ/mol从反应方程式可以看出，该反应需要大量的氢气，而氮气对反应也起到了催化作用。

在实际生产过程中，合成氨的反应条件一般为300-500°C的温度和100-250atm的压力，同时需要使用铁、钨或镍等金属为催化剂。

三、工业合成氨的生产工艺工业合成氨的生产工艺主要包括氢气制备、氮气制备、合成氨反应和氨气的提取等步骤。

1. 氢气制备氢气是工业合成氨的主要原料之一，通常是通过天然气重整法或电解水法进行制备。

a. 天然气重整法天然气经催化剂重整反应制得合成气，合成气中含有一定比例的氢气。

然后通过甲醇水煤气变换反应得到富含氢气的气体。

b. 电解水法将水分解为氧气和氢气的方法，使用电解槽进行电解水反应，得到纯度高的氢气。

2. 氮气制备氮气是工业合成氨的另一主要原料，一般是从空气中分离得到。

a. 常用的氮气制备方法包括分子筛吸附法、柱塔分离法等。

b. 分子筛吸附法：将空气经过分子筛吸附塔，通过吸附分离得到富含氮气的气体。

c. 柱塔分离法：通过茧状分离塔或塔内吸附塔将空气中的氮气和氧气分离出来。

3. 合成氨反应使用氢气和氮气作为原料，在高压、高温和催化剂（通常是Fe3O4、K₂O、CaO、Al₂O₃或者Ni）的作用下进行反应，得到氨气。

合成氨反应通常分为两个主要阶段：合成氨反应和氨气的提取。

在合成氨反应过程中，氮气和氢气以1:3的比例进入反应器，在压力为100-250bar、温度为300-500°C下进行化学反应。

高二工业合成氨知识点工业合成氨是指通过工业化方法生产氨气的过程。

这种生产方法广泛应用于农业、化工、制药等领域。

本文将介绍高二学生在学习工业合成氨时需要了解的相关知识点。

一、氨的制备方法1. 氨的工业制备主要采用哈-博斯曼法和氰胺法。

2. 哈-博斯曼法是由德国科学家哈-博斯曼于1908年提出的，主要通过氮气与氢气在高温高压下经催化剂反应生成氨气。

3. 氰胺法是指氨气由氰氨酸水解制得，其特点是原料使用方便，反应条件较温和。

二、反应原理1. 哈-博斯曼法的反应原理是氨气的合成反应。

该反应的化学方程式可表示为：N2 + 3H2 → 2NH3。

2. 氰胺法的反应原理是氰胺酸的加水分解反应。

反应方程式为：CH4N2O + 2H2O → CO2 + 2NH3。

三、反应条件1. 哈-博斯曼法需要高温高压下进行反应，通常反应温度为400-500℃，反应压力为100-200 atm。

2. 氰胺法的反应条件较温和，通常反应温度为150-200℃，反应压力为10-20 atm。

四、反应催化剂1. 哈-博斯曼法中常用的催化剂是铁、钴和铁钴合金等过渡金属催化剂。

2. 氰胺法中的催化剂包括钯、铂等贵金属催化剂。

五、反应装置1. 哈-博斯曼法需要使用高压装置和催化剂床。

2. 氰胺法一般采用立式氨合成塔。

六、应用领域1. 工业合成氨广泛应用于农业领域，用于生产化肥，如尿素、硝酸铵等。

2. 工业合成氨也用于制药工业，作为制备药物的原料。

3. 除此之外，氨还可以用于金属加工、电子行业等各个领域。

七、安全注意事项1. 氨是一种有毒气体，具有刺激性气味。

在操作过程中，必须注意防护措施，加强通风排气，佩戴防护装备。

2. 高温高压下的氨合成反应需要高强度的反应容器和安全措施，以确保操作人员的安全。

3. 操作过程中应避免与氧化剂、酸、其他可燃物质等接触，以防止火灾或爆炸事故的发生。

总结：工业合成氨是一项重要的工艺，具有广泛的应用领域。

了解氨的制备方法、反应原理、反应条件、催化剂、装置以及应用领域等知识点对于高二学生学习工业化学课程至关重要。

工业合成氨：1.科学史话：1909年，德国化学家哈伯经过反复研究后发现，在500-600℃、17.5-20.0MPa和锇为催化剂的条件下在实验室制备NH3的含量可以达到6%。

后来，德国工程师博施做出重要贡献，使合成氨的工业化生产终于实现。

两个人都获得诺贝尔奖。

2.原理：N2＋3H2 2NH3 ⊿H < 0（1）从速率角度理论分析：应该高温，高压，并使用催化剂。

从平衡角度分析（转化率问题）：应该高压、低温。

但在实际生产上,温度过低温度就会使反应速度很慢,到达化学平衡的时间就拖延得很长;压强也不可过高,否则对生产设备和操作技术上都会带来一定的困难。

因此在合成氨工业里,反应是在适当的温度和压强,并有催化剂存在的条件下进行的.目前一般采用450~530C的温度,200~320大气压,用还原铁为催化剂,其中加入少量氧化钾(K2O)和氧化铝(Al2O3)等以增强铁的催化作用.（2）可划分成三个阶段:①原料气的净化;②氨的合成;③氨的液化和分离①. 原料气的净化N2：一般可以通过蒸发液态空气的方法制得.H2：通过从水煤气中分离出氢的方法来制得.这样制得的氮气与氢气,常含有CO、CO2、水蒸气等杂质,必须把它们清除掉,否则这些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”失效或腐蚀设备.这个过程叫做原料的净化.②.氨的合成：氮、氢混和气体先通入热交换器进行预热,然后就在接触室里反应生成氨.由于合成氨是个放热反应,反应时放出的热量足以使以后进入的氮、氢混和气体达到反应所需要的温度,同时接触室也能经常保持450-530°C的温度,所以不需再由外界供给热量。

③.氨的液化和分离：分离氨的方法是根据氨气比氮气和氢气容易液化的性质,把混和气体先通入一个冷却器使氨液化,再通过一个分离器.把液态氨分离出来,然后导入液氨储桶储存.未被液化的氮气和氢气,可以用一个循环压缩机送回到合成塔去.这种使未起反应的物质从反应后的生成物里分离出来,并送回到反应器里去的工艺过程,叫做循环操作过程.HNO2及NaNO2的性质(补充)1．亚硝酸(HNO2)HNO2是弱酸。

合成氨工业简介合成氨是基本无机化工之一。

氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。

从氨可加工成硝酸，现代化学工业中，常将硝酸生产归属于合成氨工业范畴。

合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务;第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。

随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。

50年代后氨的原料构成发生重大变化，近30年来合成氨工业发展很快。

世界合成氨工业概况①生产能力和产量。

合成氨是化学工业中产量很大的化工产品合成氨工业。

1982年，世界合成氨的生产能力为125Mt氨,但因原料供应、市场需求的变化，合成氨的产量远比生产能力要低。

近年，合成氨产量以苏联、中国、美国、印度等十国最高，占世界总产量的一半以上(表1[ 世界合成氨主要生产国产量(kt)])。

②消费和用途。

合成氨主要消费部门为化肥工业，用于其他领域的（主要是高分子化工、火炸药工业等）非化肥用氨，统称为工业用氨。

目前,合成氨年总消费量(以N计)约为78.2Mt，其中工业用氨量约为10Mt，约占总氨消费量的12%。

③原料。

合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等。

1981年，世界以天然气制氨的比例约占71%,苏联为92.2%、美国为96%、荷兰为100%；中国仍以煤、焦炭为主要原料制氨,天然气制氨仅占20%。

70年代原油涨价后，一些采用石脑油为原料的合成氨老厂改用天然气，新建厂绝大部分采用天然气作原料。

④生产方法。

生产合成氨的方法主要区别在原料气的制造，其中最广泛采用的为蒸汽转化法和部分氧化法（见合成氨原料气）。

合成氨工业特点①农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。

世界人口不断增长给粮食供应带来压力，而施用化学肥料是农业增产的有效途径。

氨水（即氨的水溶液）和液氨体本身就是一种氮肥；农业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥，和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料，都是以合成氨加工生产为主。

②与能源工业关系密切。

合成氨生产通常以各种燃料为原料，同时生产过程还需燃料供给能量,因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。

工业合成氨原理
工业合成氨原理是通过哈柏-博仑过程（Haber-Bosch Process）进行的。

该过程是一种催化反应，利用铁催化剂在高温高压条件下促使氮气与氢气发生反应，生成氨气。

具体过程如下：首先，在高压（通常达到150-300 atm）和适
中温度下，将氮气（N2）和氢气（H2）通过催化剂床进行气
相反应。

铁催化剂通常采用铁铝合金或氧化铁，以提高反应速率和产氨率。

在反应中，氮气分子在催化剂表面被活化，将其分解为单个氮原子，并与氢气分子中的氢原子结合形成氨（NH3）分子。

这个过程是一个多步反应，其中包括吸附、解离、反应和解吸附等步骤。

当氢气催化剂与氮气分子接触时，氮分子通过反应进入催化剂表面，并吸附在催化剂活性位点上。

然后，氨气通过反应从活性位点解离，并进入气相中。

由于氢气是催化剂上的限制步骤，因此为了提高氨的产量，需要使用过多的氢气。

此外，还需要控制反应温度和压力，以获得最大的产氨速率和产氨量。

通常，较高的温度和较低的压力可以促进反应速率，但会导致氨的产量减少。

因此，工业合成氨过程需要在温度和压力之间进行平衡。

工业合成氨原理的核心是通过使用催化剂促进氮气和氢气的反应，从而合成氨气。

这个过程对工业发展和农业生产至关重要，因为氨是合成肥料和其他重要化学品的基础原料之一。

工业合成氨的方法
工业合成氨主要有哈伯-博斯曼法和奥让-吕克法两种方法。

1. 哈伯-博斯曼法：也称为直接合成法。

该方法通过在高温高压下将氮气和氢气反应生成氨气。

反应以铁为催化剂，常温下反应速度较慢，需要加热至400-500摄氏度，压力高达100-200atm。

该方法是工业上最常用的氨合成方法，能够大量生产氨气。

2. 奥让-吕克法：也称为间接合成法。

该方法先将天然气（主要是甲烷）转化为一氧化碳和氢气，然后通过费舍尔-通纳合成反应将一氧化碳和氢气合成为甲醇。

最后，将甲醇通过催化剂进行裂解，生成氢气和一氧化碳，再与氮气进行合成反应得到氨气。

这种方法相对复杂，但可以通过更加便宜的原料制备氨气。

这两种方法都能够实现大规模的工业合成氨气。

在实际应用中，根据不同的条件和资源的可获得性，选择合适的方法进行氨气的合成。