工业合成氨

　　1.加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH试纸变蓝色

　　2.用氢 气和氨气合成氨的反应式是

　　，属放热反应。

　　3.工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件下合成氨。

　　(1)催化剂的主要作用：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。

　　(2)合成氨的适宜条件：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件

　　(3)选择适宜生产条件的原则：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大限度地提高利润。

　　(4)合成氨生产时，不采用尽可能高的压强，通常采用10MPa~30MPa 的压强，否则会增大设备的动力要求，增大成本。

　　(5)合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于N2、H2转化为NH3;但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。生产中将二者综合考虑，既要保证N2、H2的转化率，又要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度400～500℃左右。应注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作用。

　　(6)催化剂是影响反应速率的几个因素中，对反应速率影响程度最大的。

　　催化剂的特点：

　　①选择性：不 同的反应选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。每种催化剂都是对特定的反应有催化作用，并非能改变任何化学反应的速率。

　　②灵敏性：催化剂中混入杂质，常常会失去催化作 用，称催化剂“中毒”，因此 反应气体进入反应器前必须净化。 ③催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用，如铁触媒活化温度为400～500℃，因此该温度为合成氨的适宜温度。

　　合成氨：

　　1.生产原理

　　2.合成氨的基本生产过程

　　(1)原料气的制备要实现合成氨的工业化生产，首先要解决氢气和氮气的来源问题。

　　①氮气的制备合成氨所需要的氮气都取自空气。从空气中制取氮气通常有两种方法：一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气;二是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮气。

　　②氢气的制备氢气主要来源于水和碳氢化合物。氢气的制取有下表中的几条途径。

　　(2)原料气的净化

　　原料气的净化就是除去原料气中的杂质。在制取原料气的过程中，常混有一些杂质，其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”(所谓“中毒”即是催化剂失去催化活性)，所以必须除去。原料气净化的主要目的是防止催化剂“中毒”。

　　(3)氨的合成与分离

　　①氨的合成工业合成氨的主要设备是合成塔。将净化后的原料气经过压缩机压缩后输人合成塔，经过下列化学反应合成氨：

　　②氨的分离从合成塔出来的混合气体，通常约含15%(体积分数)的氨。为了使氨从未反应的氮气和氢气里分离出来，要把混合气体通过冷凝器使氨液化，然后在气体分离器里把液态氨分离出来导入液氨贮罐。南气体分离器出来的气体，经过循环压缩机，再送到合成塔中进行反应。

　　3.合成氨适宜条件的选择

　　外加条件要尽可能加快反应速率，提高反应物的转化率.

　　4.合成氨的环境保护

　　随着环境保护意识的增强，以及相关的法律、法规的严格实施，合成氨生产中可能产生的“三废”的处理越来越成为技术改造的重要问题。

　　(1)废渣

　　主要来自造气阶段，特别是以煤为原料而产生的煤渣，用重油为原料产生的炭黑等，现在大都将它们用作建材和肥料的原料。

　　(2)废气

　　主要是H2S和CO2等气体。对H2S气体的处理，先后采用了直接氧化法(选择性催化氧化)、循环法(使用溶剂将其吸收浓缩)等回收技术。对CO2 的处理，正在不断研究和改进将其作为尿素和碳铵生产原料的途径。

　　(3)废液

　　主要是含氰化物和含氨的污水。目前，处理含氰化物污水主要有生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法;处理含氨废水多以蒸馏的方法回收氨达到综合利用的目的，对浓度过低的含氨废水，可用离子交换法治理。