二.合成氨生产 1.概述 (1)合成氨工业的重要性 合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分,有十 分广泛的用途 氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸 氢铵等;还可生产多种复合肥,如磷肥等。 氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、 纯碱及各种含氮无机盐;有机工业各种中间体,制药中 磺胺药物,高分子中聚纤维、氨基塑料、丁腈橡胶、 冷却剂等。 国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等
氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸 氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷肥等。 氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、 纯碱及各种含氮无机盐; 有机工业各种中间体，制药中 磺胺药物，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁腈橡胶、 冷却剂等。 国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等 二. 合成氨生产 1．概述 （1）合成氨工业的重要性 合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十 分广泛的用途
(2)合成氨工业发展简介 1784年,有学者证明氨是由氮和氢组成的。19世纪 末,在热力学、动力学和催化剂等领域取得进展后, 对合成氨反应的研究有了新的进展。1901年法国物理 化学家吕·查得利提出氨合成的条件是高温、高压, 并有适当催化剂存在。 1909年,德国人哈伯以锇为催化剂在17~20MPa和 500~600℃温度下进行了合成氨研究,得到6%的氨。 1910年成功地建立了能生产80gh1氨的试验装置。 1911年米塔希研究成功以铁为活性组分的合成催化 剂,铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得
1784年，有学者证明氨是由氮和氢组成的。19世纪 末，在热力学、动力学和催化剂等领域取得进展后， 对合成氨反应的研究有了新的进展。1901年法国物理 化学家吕·查得利提出氨合成的条件是高温、高压， 并有适当催化剂存在。 （2）合成氨工业发展简介 1909年，德国人哈伯以锇为催化剂在17～20MPa和 500～600℃温度下进行了合成氨研究，得到6％的氨。 1910年成功地建立了能生产80gh-1氨的试验装置。 1911年米塔希研究成功以铁为活性组分的合成催化 剂，铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得
(3)合成氨的原料及原则流程 合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气,可以 在制氢过程中直接加入空气,或在低温下将空气液化、 分离而得;氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业 上普遍采用的是以焦炭、煤、天然气、重油等燃料与 水蒸气作用的气化方法。 合成氨生产的原则流程如图示。 原料避 净 分→氨 气|化成离 循环气 合成氨过程由许多环节构成,氨合成反应过程是整个 工艺过程的核心
合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气，可以 在制氢过程中直接加入空气，或在低温下将空气液化、 分离而得；氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业 上普遍采用的是以焦炭、煤、天然气、重油等燃料与 水蒸气作用的气化方法。 （3）合成氨的原料及原则流程 合成氨生产的原则流程如图示。 合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应过程是整个 工艺过程的核心
2.氨合成理论基础 从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的 确定,而确定反应的最佳工艺条件,需先从事反应热 力学和动力学的研究。 (1)氨合成反应的热效应 氢气和氮气合成氨是放热,体积缩小的可逆反应, 反应式如下: 0.5N2+15H2==NH3AH9298=-46.22kJ·mol1 其反应热不仅与温度有关,还与压力和组成有关
从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的 确定，而确定反应的最佳工艺条件，需先从事反应热 力学和动力学的研究。 氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小的可逆反应， 反应式如下： 0.5N2＋1.5H2==NH3 ΔHӨ 298=－46.22 kJ·mol-1 其反应热不仅与温度有关，还与压力和组成有关。 2．氨合成理论基础 （1）氨合成反应的热效应
下表为纯3H2-N2混合气生成qm为176%系统反应的 热效应。 表2-7纯3H2-N2混合气生成甲N,=17.6%系统反应的热效应(-△FP/kJmo-) p/MPa 0.1 10.1 20.2 30.4 40.5 400 52.7 53.8 55.3 56.8 58.2 t/C 500 54.0 54.7 55.6 56.5 57.6 (2)化学平衡及平衡常数 应用化学平衡移动原理可知,低温、高压操作有利于 氨的生成。但是温度和压力对合成氨的平衡产生影响 的程度,需通过反应的化学平衡研究确定。其平衡常 数为:
下表为纯3H2－N2混合气生成φNH3为17.6％系统反应的 热效应。 应用化学平衡移动原理可知，低温、高压操作有利于 氨的生成。但是温度和压力对合成氨的平衡产生影响 的程度，需通过反应的化学平衡研究确定。其平衡常 数为： （2）化学平衡及平衡常数