工业合成氨的特点是什么?工业合成氨的合成条件是什么?

来源:今日热点 | 2023-04-25 16:27:02 |

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,30年来合成氨工业发展很快。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。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。合成氨产量以俄罗斯、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)])。

工业合成氨的特点是什么?

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。每吨液氨的理论能耗为 21.28GJ,实际能耗远比理论能耗多,随着原料、工厂规模、流程与管理水不同而有差异。日产1000t氨的大型合成氨装置生产液氨的实际能耗约为理论能耗的两倍(表2[ 大型氨厂生产合成氨的实际能耗])。

③工艺复杂、技术密集。氨合成是在高压高温和催化剂存在下进行的,为气固相催化反应过程。由于氨合成催化剂(见无机化工催化剂)很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸气毒害(见催化剂中毒),而从各种燃料制取的原料气中都含有不同数量的这些物质,故在原料气送往氨合成前,需将有害物质除去。因此合成氨生产总流程长,工艺也比较复杂,根据不同原料及不同的净化方法而有多种流程(见氨)。

工业合成氨的合成条件是什么?

反应特点:

①可逆反应;②正反应是放热反应;③正反应是气体体积减小的反应。根据化学反应速率的知识,得知升温、增大压强、及使用催化剂都可以使合成氨的化学反应速率增大;降温、增大压强可以提高衡时混合物中氨气的含量。

压强:

有研究表明,在400°C,压强超过200MPa时,不使用催化剂,氨便可以顺利合成,但实际生产中,太大的压强需要的动力就大,对材料要求也会增高,这就增加了生产成本,因此,受动力材料设备影响,我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa.

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,反应速率会很小,并且在500°C时催化剂铁触媒的活最大,故在实际生产中,一般选用500°C。

催化剂:

采用铁触媒(以铁为主,混合的催化剂),铁触媒在500°C时活最大,这也是合成氨选在500°C的原因。最后,制得的氨量也不算多,还可以采取迅速冷却,使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。但对于合成氨反应中的铁催化剂,O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时,催化剂的活又能恢复,因此这种中毒是暂时中毒。相反,含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久中毒。催化剂中毒后,往往完全失去活,这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理,活也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒,要把反应物原料加以净化,以除去毒物,这样就要增加设备,提高成本。因此,研制具有较强抗毒能力的新型催化剂,是一个重要的课题。


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