合成氨的发展历程是怎样的?
德国化学家F .哈伯(1868-1934)从1902开始研究氮气和氢气直接合成氨。1908申请了专利,也就是“回收法”。在此基础上,他继续研究,在1909改进了合成,氨含量达到6以上。这是一种工业上广泛使用的直接合成方法。
为了解决反应过程中氢气和氮气转化率低的问题,在合成反应结束后,从气体中分离出氨产物,将未反应的气体与新鲜的氢气和氮气混合,再次参与合成反应。
合成氨的反应式如下(反应是可逆的,等号上的反应条件是“高温高压”和“催化剂”)?:
扩展数据:
氨的主要用途:
氨的主要用途是氮肥、制冷剂和化工原料。无机方面主要用来制氨水、液氨、氮肥(尿素、碳酸氢铵等。)、硝酸、铵盐、纯碱。有机方面广泛应用于合成纤维、塑料、染料、尿素等。
合成氨工业的特点:
1.农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久动力。世界人口的增加给粮食供应带来压力,施用化肥是提高农业产量的有效途径。
氨水(即氨水溶液)和液氨本身就是一种氮肥;农业上广泛使用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料,主要由合成氨加工生产。
2、与能源行业密切相关。合成氨生产通常以各种燃料为原料,同时在生产过程中需要燃料供给能量。因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。每吨液氨的理论能耗为21.28GJ,实际能耗远远大于理论能耗,因原料、工厂规模、工艺、管理水平不同而不同。
日产1000t氨的大型合成氨装置实际能耗约为理论能耗的两倍(表2【大型合成氨装置实际能耗】)。
3.这个过程是复杂的和技术密集型的。氨合成是在催化剂的存在下,在高温高压下进行的,是一个气固相催化反应过程。因为氨合成催化剂(见无机化工用催化剂)容易被硫化合物、碳氧化物和水蒸气中毒(见催化剂中毒)。
然而,由各种燃料制成的原料气含有不同量的这些物质,因此在将原料气送至氨合成之前,需要除去有害物质。所以合成氨生产总流程长,工艺复杂,根据原料不同,提纯方法不同,流程也很多(见氨)。
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