合成氨的历史
合成氨的发展历程及煤合成氨原理
合成氨的发展历程及煤合成氨原理一、合成氨的历程1.怎样固氮——问题浮出水面氨（Amonia），分子式NH3，1754 年由英国化学家普里斯特利（J.Joseph Priestley）加热氯化铵和石灰石时发现。
1784 年，法国化学家贝托雷（C.L.Berthollet）确定了氨是由氮和氢组成的。
从那以后很长一段时间，氨的主要来源是氮化物，而氮化物的主要来源是自然界中的硝石矿产。
19 世纪以来，人类步入了现代化的历程。
随着农业的发展，氮肥的需求量在不断提高；同时随着工业的突飞猛进，炸药的需求量也在迅速增长。
1809 年，在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地；但是面对人类不断膨胀的需求，自然界的生物和矿产资源毕竟有限。
然而全世界无论何处，大气的五分之四都是氮，如果有人能学会大规模地、廉价地把单质的氮转化为化合物的形式，那么，氮是取之不尽、用之不竭的。
因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题，而合成氨，作为固氮的一种重要形式，也变成了19 至20 世纪化学家们所面临的突出问题之一。
2.历经磨难，终成正果——从实验室到工业生产在合成氨研究屡屡受挫的情况下，德国物理化学家F·哈伯（Fritz Haber）知难而进，对合成氨进行了全面系统的研究和实验，决心攻克这一令人生畏的难题。
1912 年在德国奥堡（Oppau）建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913 年9 月9 日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。
一百多年来无数科学家们合成氨的设想，终于得以实现。
合成氨历经磨难，终于从实验室走向了工业化，它成了工业上实现高压催化反应的一座里程碑。
由于哈伯和博施的突出贡献，他们分别获得1918、1931 年度诺贝尔化学奖金。
3.艰难的探索N2+3H2=2NH3氨的合成反应式：N2+3H2=2NH3合成氨的化学原理，写出来，不过这样一个方程式；但就是这样一个简单的化学方程式，从实验室研究到最终成功、实现工业生产，却经历了约150 年的艰难探索。
合成氨的发明历史
合成氨的发明历史
合成氨的发明历史可以追溯到19世纪。
以下是该过程中的一些重要事件：
1. 1777年，卡尔·威廉·舍勒发现了氨气体并确定了其化学性质。
2. 1828年，弗里德里希·威勒发现了一种可以通过加热铵盐生成氨气体的方法。
3. 1850年，亚历山大·贝格发现一种通过将氨气体通入水中，然后收集溶解的氨水制备氨的方法。
4. 1902年，德国化学家弗里兹·哈伯和卡尔·博世发现了一种通过将氢气和氮气在高温和高压下反应的方法制备合成氨。
5. 1913年，德国化学家卡尔·博世和阿道夫·冯·巴耳发明了一种经济实用的合成氨反应器，促进了合成氨的大规模生产。
6. 1918年，德国的伯利恒钢铁公司在合成氨工艺中使用了博世和巴耳的方法，并开始大规模生产合成氨用于生产化肥。
7. 在20世纪上半叶，合成氨成为工业生产中重要的原料之一，被广泛用于生产化肥、炸药等产品。
总的来说，合成氨的发明历程经历了数个世纪，包括了许多重要的发现和创新，最终使得合成氨成为了一种广泛应用的化学品。
合成氨工业史话
合成氨工业史话
合成氨，又称氨气或氨水，是一种重要的化工产品，它的应用领域非常广泛，涉及到肥料、制药、农业、皮革制造、食品工业、纺织工业等行业。
合成氨的历史，自柯布西耶（Cobbe）于1828年首次制造氨以来，已经有190多年的历史了。
柯布西耶（Cobbe）1828年首次制造出合成氨，但当时还不成熟。
一些直接过氧化过程只能制备高浓度氨，但这类氨的反应速度很慢，所以当时并不能实用。
1903年，英国科学家威廉莱斯特（William Lister）发明了可以获得低浓度氨的工艺异烷烃过氧化，这才使得合成氨的发展迅速提升。
1913年，菲利普波顿（Philip Bolton）提出了氨及其衍生物精制工艺，它成为合成氨产业的标准工艺。
随着社会发展以及经济全球化，全球合成氨产业在过去的几十年里取得了显著发展，全球合成氨总产量从1985年的20亿多吨增长到2013年的190亿多吨，其全球市场份额也从1985年的5.4%增加到2013年的13.6%。
随着世界各地政府给予合成氨产业的支持，目前全球合成氨市场发展速度非常快，全球合成氨总产量远远超过210亿多吨。
今天，合成氨工业发展已经超过了以往几十年，合成氨产业的生产及使用对全球经济发展影响甚大，合成氨业务被认为是一个价值高达数百亿美元的全球行业。
合成氨产业的发展给人们生活创造出更多的便利，但同时也伴随着各种环境问题的产生，因此，国家和区域的监管界定也在不断发展，为社会健康发挥了很大的作用。
总之，从柯布西耶（Cobbe）首次制造氨到当今的强劲发展，合成氨的发展给人们的生活带来了福祉，推动了经济和工业发展，给世界经济带来了无限可能。
合成氨相关知识点
合成氨相关知识点合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化工、医药等领域。
它是一种无色气体，具有刺激性气味，可以作为氮肥、制冷剂、合成其他化学品的原料等。
本文将从合成氨的历史、制备方法、应用领域等方面介绍合成氨的相关知识点。
一、合成氨的历史合成氨的历史可以追溯到19世纪。
当时，德国化学家弗里德里希·维勒发现了一种将氮气与氢气反应得到氨的方法，这被认为是合成氨的首次成功制备。
随后，格哈特·诺贝尔等科学家在维勒的基础上进行了进一步研究，发展出了工业化生产合成氨的方法。
二、合成氨的制备方法合成氨的主要制备方法有哈柏-博斯曼法和奥斯特瓦尔德法。
哈柏-博斯曼法是最早使用的工业化合成氨方法，它是通过高温高压下将氮气和氢气催化反应得到氨。
奥斯特瓦尔德法则是一种更为高效的制备合成氨的方法，它是在铁铑催化剂的作用下，将氮气和氢气在适当温度和压力下反应生成氨。
三、合成氨的应用领域1. 农业领域：合成氨是一种重要的氮肥原料。
它可以与其他元素结合，制成氮肥产品，为植物提供充足的氮源，促进植物生长。
合成氨还可以直接用于土壤改良，提高土壤肥力。
2. 化工领域：合成氨是合成其他化学品的重要原料。
例如，合成氨可以与甲醇反应生成甲醇胺，用于制造涂料、纤维、塑料等产品。
此外，合成氨还可以用于制造硝酸、尿素等化学品。
3. 医药领域：合成氨可以作为一种药物原料，用于制造抗生素、维生素等药物。
合成氨还可以用于制造化妆品、洗涤剂等日用品。
4. 制冷领域：合成氨具有良好的制冷性能，可以用作制冷剂。
它被广泛应用于冰箱、空调等制冷设备中。
四、合成氨的环境影响合成氨的生产和应用过程中会产生一定的环境影响。
首先，合成氨的制备过程需要消耗大量的能源，导致二氧化碳等温室气体的排放增加。
其次，合成氨的使用过程中，如果没有正确处理和储存，可能会对土壤和水体造成污染。
因此，合成氨的生产和应用需要严格控制和管理，以减少环境影响。
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化工、医药等领域。
工业合成氨发展史
氨是一种制造化肥和工业用途众多的基本化工原料。
随着农业发展和军工生产的需要，20世纪初先后开发并实现了氨的工业生产。
从氰化法演变到合成氨法以后，近30年来，原料不断改变，余热逐渐利用，单系列装置迅速扩大，推动了化学工业有关部门的发展以及化学工程进一步形成，也带动了燃料化工中新的能源和资源的开发。
早期氰化法1898年，德国 A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙（又称石灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨：Ca(CN)2＋3H2O─→2NH3＋CaCO31905年，德国氮肥公司建成世界上第一座生产氰氨化钙的工厂，这种制氨方法称为氰化法。
第一次世界大战期间，德国、美国主要采用该法生产氨，满足了军工生产的需要。
氰化法固定每吨氮的总能耗为153GJ，由于成本过高，到30年代被淘汰。
合成氨法利用氮气与氢气直接合成氨的工业生产曾是一个较难的课题。
合成氨从实验室研究到实现工业生产，大约经历了150年。
直至1909年，德国物理化学家F.哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20MPa和500～600℃下直接合成，反应器出口得到6％的氨，并于卡尔斯鲁厄大学建立一个每小时80g合成氨的试验装置。
但是，在高压、高温及催化剂存在的条件下，氮氢混合气每次通过反应器仅有一小部分转化为氨。
为此，哈伯又提出将未参与反应的气体返回反应器的循环方法。
这一工艺被德国巴登苯胺纯碱公司所接受和采用。
由于金属锇稀少、价格昂贵，问题又转向寻找合适的催化剂。
该公司在德国化学家A.米塔斯提议下，于1912年用2500种不同的催化剂进行了6500次试验，并终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化剂。
而在工业化过程中碰到的一些难题，如高温下氢气对钢材的腐蚀、碳钢制的氨合成反应器寿命仅有80h以及合成氨用氮氢混合气的制造方法，都被该公司的工程师 C.博施所解决。
此时，德国国王威廉二世准备发动战争，急需大量炸药，而由氨制得的硝酸是生产炸药的理想原料，于是巴登苯胺纯碱公司于1912年在德国奥堡建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913年9月9日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。
无机化工
1．合成氨历史简介1754年，J.Priestley 发现氨.1784年，C.L.Berthollet 证明氨是由氮、氢组成的。
1898年，A. Frank and N. Caro 发现碳化钙与氮气在1000度左右加热时生成CaCN2, 该物质可在2000C碱性介质中水解生成氨。
1905年在德国建成第一座氰化法制氨装置。
1901年法国物理化学家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17.5～20MPa和500～600℃温度下进行了合成氨。
1911年化学家A. Mittasch 研究成功以铁为活性组分的合成催化剂。
2.间歇制气特点及原理原理：空气和蒸汽交替通入煤气发生炉。
通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气，制得的煤气叫水煤气；空气煤气与水煤气的混合物称为半水煤气。
特点：气化炉内温度呈周期性变化，而产生的煤气组成也自然呈周期性变化。
3.德士古水煤浆特点及原理优点：①可用的气化原料范围比较宽，几乎从褐煤到无烟煤的大部分煤种都可以采用；②水煤浆进料与干煤粉进料比较，具有安全并容易控制的特点；③工艺技术成熟，流程简单，过程控制安全可靠。
设备布置紧凑，运转率高。
气化炉内结构简单，炉内没有机械传动装置。
操作性能好，可靠程度高；④操作弹性大，气化过程碳转化率比较高，转化率一般可达95%~99%，负荷调整范围大；⑤粗煤气质量好，用途广。
因采用高纯度氧气进行部分氧化反应，粗煤气中有效成分可达80%左右；⑥可供选择的气化压力范围宽；⑦单台气化炉投煤量选择范围大；⑧气化过程污染少，环保性能好。
缺点：①炉内耐火砖冲刷侵蚀严重，选用的高铬耐火砖寿命为1~2年，更换耐火砖费用大，增加了生产成本；②烧嘴使用周期短，一般使用60~90天就需要更换，停炉更换烧嘴对生产连续运行或者高负荷运行有影响，一般需要有备用炉，这增加了建设投资；③考虑到喷嘴的雾化性能及气化反应过程对炉砖的损害，气化炉不适宜长时间在低负荷下运行，经济负荷在70%以上；工艺原理：德士古气化装置包括煤浆制备、气化、灰水处理。
合成氨简介
合成氨简介合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。
现代化学工业中，氨是化肥工业和基本
有机化工的主要原料。
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。
[1] 1、发现过程
德国化学家哈伯(F.Haber，1868-1934)从1902年开始研究由氮气和氢气
直接合成氨。
于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6上。
这是工业普遍采用的直接合成法。
反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。
[3]
合成氨反应式如下：
(该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下为：“催化剂”)[3]
2、催化机理
热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。
当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。
合成氨反应的机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。
接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。
上述反应途径可简单地表示为：
xFe+N2→FexN
FexN+[H]吸→FexNH
FexNH+[H]吸→FexNH2。
文档：氨的合成历史【全国一等奖】
氨的合成历史利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了150年的时间。
1795年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下试验，结果都失败了。
19世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向；提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。
一、石灰氮法1898年德国化学家弗兰克(A. Frank 1834一1916)和卡罗( N. Caro,1834一1910)偶然发现碳化钙在氮气中加热时生成氰氨基化钙:CaC2+N2→CaCN2+C这是一个放热反应，反应开始后就不用供给热量。
由于生成的产物中含有副产物粉末状炭黑，故为黑色固体，并称这一混合物为石灰氮，将它粉碎即可用作肥料，它在土壤中逐渐水解放出氨:CaCN2+3H2O===2NH3↑+CaCO3石灰氮与过热水蒸气作用时即产生氨。
德国在1905年建成第一套石灰氮工厂，但在第一次世界大战期间，主要把生成的氨制成硝酸作为制炸药的原料。
我国在1950年一1960年曾在吉林等地大规模生产石灰氮。
但这种方法中所用的碳化钙要耗用大量电能，因此和此后的哈伯一博施法相比，在经济上差距很大，现已多半停产。
二、氨的直接合成法最早从物理化学立场思考由氮气和氢气直接合成氨反应的是1909年诺贝尔化学奖得主奥斯特瓦尔德，他用了19世纪最后的10年时间研究了催化剂在氢、氮和氨体系中的作用，结果认为已经找到合成氨的方法。
于1900年把取得的成果交给德国巴登苯胺纯碱公司( BASF)，要价1万马克。
公司随即把这一项目交给刚来的26岁的博施去做重复实验。
进入20世纪以后又有一位德国物理化学家能斯特( W. H Nernst,1860一1941)指出：氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了一些实验数据。
他在1906年根据自己阐明和命名的热原理计算了氮、氢和氨体系的化学平衡值，此后又在格列姆(Rudesheimer)公司支持下测定了它们在30大气压-75大气压及700℃一1 000℃状态下的平衡值，这时氨的最大体积分数为% (685℃,50大气压)。
合成氨的发展历程是怎样的
合成氨的发展历程是怎样的在探索合成氨崎岖的道路上，它不仅使两位杰出的化学家勒夏特列和能斯特折戟蒙羞，而且使一位对人类社会发展作出巨大贡献，并因此获得诺贝尔化学奖的哈伯堕落成为助纣为虐与人民为敌的可耻下场。
后来人们把合成氨称为化学发展史上的“水门事件”。
1900年，法国化学家勒夏特列在研究平衡移动的基础上通过理论计算，认为N2和H2在高压下可以直接化合生成氨，接着，他用实验来验证，但在实验过程中发生了爆炸。
他没有调查事故发生的原因，而是觉得这个实验有危险，于是放弃了这项研究工作，他的合成氨实验就这样夭折了。
后来才查明实验失败的原因，是他所用混合气体中含有O2，在实验过程中H2和O2发生了爆炸的反应。
稍后，德国化学家能斯特通过理论计算，认为合成氨是不能进行的。
因此人工合成氨的研究又惨遭厄运。
后来才发现，他在计算时误用一个热力学数据，以致得到错误的结论。
在合成氨研究屡屡受挫的情况下，哈伯知难而进，对合成氨进行全面系统的研究和实验，终于在1908年7月在实验室用N2和H2在600℃、200个大气压下合成氨，产率仅有2%，却也是一项重大突破。
当哈伯的工艺流程展示之后，立即引起了早有用战争吞并欧洲称霸世界野心的德国军政要员的高度重视，为了利用哈伯，德国皇帝也屈尊下驾请哈伯出任德国威廉研究所所长之职。
而恶魔需要正好迎合了哈伯想成百万富翁的贪婪心理。
从1911年到1913年短短的两年内，哈伯不仅提高了合成氨的产率，而且合成了1000吨液氨，并且用它制造出3500吨烈性炸药TNT。
到1913年的第一次世界大战时，哈伯已为德国建成了无数个大大小小的合成氨工厂，为侵略者制造了数百万吨炸药，因而导致并蔓延了这场殃祸全球的世界大战。
这就是第一次世界大战德国为什么能够坚持这么久的不解之谜谜底。
当事实真相大白于天下时，哈伯爱到了世界各国科学家的猛烈抨击，尤其当他获得1918年诺贝尔化学奖时，更激起世界人民的愤怒。
人工合成氨实验的成功令人欢欣鼓舞，它对工业、农业生产和国际科技的重大意义是不言而喻的，但对三位杰出的科学家而言则是黑色的“水门事件”。
化学合成氨历史
人类合成氨的研究二十世纪初最惊心动魄的化学反应莫过于合成氨的反应，当时合成氨反应对人类的震撼力不亚于现在的“超导材料”。
在十九世纪以前，农业上所需的氮肥主要来源于粪类、天然硝石等有限的物质。
随着农业和军工生产的发展，迫切需要建立生产氮的化合物的工业。
如何将空气中的氮气转化为氮的化合物,是当时人类面对的一大难题。
利用氮气和氢气为原料实现合成氨,从第一次试验室的研制到工业化生产,大约经历了150年的时间。
人类最终之所以能获得合成氨，不光是因为当时有社会生产的迫切需求，更因为有许多前辈科学家在氨其合成研究中积累了许多经验和教训。
以下为：时间顺序合成氨简史177４年化学家普利斯德里重作了化学家哈尔斯（Hales,S.1677－1761）于1727 年进行的试验：用氯化铵与石灰的混合物进行反应，终于制得了碱空气（氨），并研究了它的性质。
还发现它可以分解为两种气体：氢气和氮气，证实了氨是氮和氢的化合物。
随着农业的发展和军工生产的需要，社会迫切要求研究能不能把空气中大量的氮气固定下来作为氮肥和炸药的原料，这种社会需求促使社会开展以氮和氢为原料合成氨的研究。
1795年希尔德布兰德就曾试图在常压下合成氨，后来其他人也曾试过高达50大气压的条件下进行，但都由于反应过慢而失败。
18４7年，德国发生农业危机，柏林爆发了抢夺粮食的“土豆革命”，引起政府对粮食生产的重视，开展土壤和土壤肥料问题的研究。
著名化学家李比希在分析各种植物的汁液时，发现其中都含有氨，同时发现雨水中也有氨。
他判断植物是通过吸收氨来获得含氮养料的。
指明了开辟新的氮肥源的重要性。
18４7年，德国发生农业危机，柏林爆发了抢夺粮食的“土豆革命”，引起政府对粮食生产的重视，开展土壤和土壤肥料问题的研究。
著名化学家李比希在分析各种植物的汁液时，发现其中都含有氨，同时发现雨水中也有氨。
他判断植物是通过吸收氨来获得含氮养料的。
指明了开辟新的氮肥源的重要性。
1850年至1900年期间，人们对化学平衡原理的研究取得了较大的突破，从而认识到，氮气和氢气合成氨的反应是可逆的，增大压强有利用向生成氨的方向进行，升高温度将利于合成氨的方向进行，但温度过低又会使反应速率过小，而催化剂又是影响合成氨反应速率的一个重要因素，从而为合成氨的反应提供了理论基础。
我国合成氨工业的发展历史及现状ppt
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中国合成氨产量发展概况
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 产量
市场供需情况分析及预测
中国作为农业大国，也是化肥生产大国，合成氨生产大国。最近十 多年来中国合成氨生产能力大幅增长，2002年中国合成氨总生产能力约 4500×10。t／a，实际产量3654×10。t／a，能力和产量已居世界第一 位。国内氮肥消费量经过了近20年的高速增长，目前已进入平稳发展阶 段，根据国家“十五”化肥发展规划，预计2000～2010年中国化肥需求 增长率约为1．5 %，化肥用氨稍有增长，而工业用氨变化不大。目前中 国合成氨生产基本上已满足氮肥工业的需要，今后氮肥工业的发展重点 是调整产品结构，对合成氨的需求将缓慢成长。
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合成氨的发现
• 1 900年法国化学家勒夏特利(Henri Le ChateLier，1 850~1 936)最先 研究氢气和氮气在高压下直接合成氨的反应。很可惜，由于他所用的 氢气和氮气的混合物中混进了空气，在实验过程中发生了爆炸。在没 有查明发生事故的原因的情况下，就放弃了这项实验。 91.5% 89.9% • 德国化学家W· 能斯特(Nernst，1864～1 941)，对于研究具有重大 工艺价值的气体反应有兴趣，研究了氮、氢、氨的气体反应体系，但 是由于他在计算时，用了一个错误的热力学数据，以致得出不正确的 理论，因而认为研究这一反应没有前途，把研究停止了。 • 德国的物理学家、化工专家F．哈伯(Haber，1868,---1934)和他的 学生仍然坚持系统的研究，起初他们想在常温下使氮和氢反应，但没 有氨气产生。又在氮、氢混合气中通以电火花，只生成了极少量的氨 气，而且耗电量很大。后来才把注意力集中在高压这个问题上，他们 认为高压是最有可能实现合成反应的。如果在高压下将反应进行循环 加工，同时还要不断地分离出生成的氨气，势必需要很有效的催化剂 。
合成氨工艺简介
02
随着科技的不断进步，合成氨 技术将不断优化和改进，提高 生产效率和降低成本。
03
合成氨技术的未来发展趋势将 更加注重环保、节能和可持续 性，以适应人类社会发展的需 要。
06
相关问题和探讨
节能减排技术在合成氨工艺中的应用
节能技术
节能技术贯穿于合成氨工艺的全过程，包括原料的预处理、反应条件的优化、 能源回收等环节。通过采用先进的节能技术，可以显著降低合成氨工艺的能耗 ，提高能源利用效率。
合成氨工艺简介
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目录
• 合成氨的历史和发展 • 合成氨工艺流程 • 合成氨工艺的原理和特点 • 合成氨工艺的操作和维护 • 合成氨的应用和前景 • 相关问题和探讨
01
合成氨的历史和发展
合成氨的发明历程
1805年，戴维(Humphry Davy)将氢气通过金属进行反 应实验。
1909年，哈勃(Fritz Haber)发明了工业合成氨的方法。
合成氨工艺的操作和维护
工艺参数的监控和调节
温度监控
合成氨工艺的反应温度是关键参数之一，需要 实时监控并调节。
压力监控
反应压力也是关键参数，需要精确控制以获得 最佳的反应效果。
气体组成分析
分析反应气体组成，判断反应是否进行完全，同时根据分析结果调整工艺参数 。
设备的维护和保养
1 2
设备清洁
定期对设备进行清洁，以防止灰尘和杂质对设备 性能的影响。
催化剂的活性
催化剂的活性可以通过温度、压力、气体组成等因素来调节。
合成氨工艺的特点和优缺点
工艺流程
合成氨工艺通常包括天然气或煤的气化、净化、压缩、合成等环 节。
优点
合成氨工艺具有原料来源广泛、工艺成熟、产量大等优点。
合成氨综述
合成氨综述一、概述德国化学家哈伯，从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。
于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。
合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。
经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。
氨的合成，必须制备合成氨的氢、氮原料气。
氮可取之于空气或将空气液化分离而制得，氮气或使空气通过燃料层汽化将产生CO或CO2转化为原料气。
氢气一般常用含有烃类的各种燃料制取，亦通过焦碳，无烟煤，重油等为原料与水作用的方法制取。
由于我国煤储量丰富，所以以煤为原料制氨在我国工业生产中广泛使用。
合成氨的过程一般可分为三个步骤：1 原料气制取：即利用一些物质制备出含有氢、氮一定比例的原料气。
2 原料气净化：任何制气方法所得的粗原料气，除含有氢和氮外，还含有硫化氢、有机硫、一氧化碳、二氧化碳和少量氧，这些物质对氨合成催化剂均有害，需进行脱除，直至百万分之几的数量级为止。
在间歇式煤气炉制气流程中，脱硫置于变换之前，以保护变换催化剂的活性。
3 合成：将合格的氢氮混合气体压缩到高压，在催化剂作用下合成氨气。
二、粗原料气的制取1、气态烃类蒸汽转化法烃类蒸气转化系将烃类与蒸汽的混合物流经管式炉管内催化剂床层，管外加燃料供热，使管内大部分烃类转化为H2、CO和CO2。
然后将此高温（850~860℃）气体送入二段炉。
此处送入合成氨原料气所需的加N2空气，以便转化气氧化并升温至1000℃左右，使CH4的残余含量降至约0.3%，从而制得合格的原料气。
天然气的主要成分为CH4，以天然气为原料的蒸汽转化反应为：（1）一段转化反应422CH +H O g CO+3H →（）222CO+H O g CO +H →（）（2）二段转化反应催化剂床层顶部空间燃烧反应：2222H +O 2H O(g)→ 22CO+O 2CO →催化剂床层中进行甲烷转化和变换反应：422CH +H O g CO+3H →（）222CO+H O g CO +H →（）镍催化剂是目前工业上常用的催化剂。
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合成氨的历史和中国的现状（张子锋主编-化学工业出版）1．合成氨的历史背景——氨气的发现1727年英国的牧师、化学家S．哈尔斯(HaLes，1677～1 761)，用氯化铵与石灰的混合物在以水封闭的曲颈瓶中加热，只见水被吸入瓶中而不见气体放出。
1 774年化学家普利斯德里重做此实验，采用汞代替水来密闭曲颈瓶，制得了碱空气(氨)。
他还研究了氨的性质，发现氨易溶于水、可以燃烧，还发现在该气体中通以电火花时，其容积增加很多，而且分解为两种气体：一种是可燃的氢气；另一种是不能助燃的氮气。
从而证实了氨是氮和氢的化合物。
其后H·戴维(Davy，1 778"--1829)等化学家继续研究，进一步证实了2体积的氨通过火花放电之后，分解为1体积的氮气和3体积的氢气。
2．合成氨的发现1 9世纪以前，农业生产所需氮肥的来源，主要是有机物的副产物和动植物的废物，如粪便、种子饼、腐鱼、屠宰废料、腐烂动植物等。
随着农业的发展和军工生产的需要，迫切要求建立规模巨大的探索性的研究。
他们设想，能不能把空气中大量的氮气固定下来，而开始设计以氮和氢为原料的合成氨流程。
1 900年法国化学家勒夏特利(Henri Le ChateLier，1 850~1 936)是最先研究氢气和氮气在高压下直接合成氨的反应。
很可惜，由于他所用的氢气和氮气的混合物中混进了空气，在实验过程中发生了爆炸。
在没有查明发生事故的原因的情况下，就放弃了这项实验。
德国化学家W·能斯特(Nernst，1864～1 941)，对于研究具有重大工艺价值的气体反应有兴趣，研究了氮、氢、氨的气体反应体系，但是由于他在计算时，用了一个错误的热力学数据，以致得出不正确的理论，因而认为研究这一反应没有前途，把研究停止了。
虽然在合成氨的研究中化学家遇到的困难不少，但是，德国的物理学家、化工专家F．哈伯(Haber，1868,---1934)和他的学生仍然坚持系统的研究。
结合合成氨发展史,介绍合成氨工艺及能耗情况
合成氨生产能耗
• 1 实际能耗 • 实际生产中，合成氨的能耗随原料品种、生产方 法和规模、管理水平而异。若不考虑外部条件影 响，实际能耗可按设计能耗计。不同原料制氨的 设计能 • 耗 影响实际能耗的因素有：原料和生产方法以天 然气为原料制氨的能耗低于煤和重油；加压气化 优于常压气化；较高压力下生产的能耗较低。生 产规模不同原料的大规模(1OOOt／a)生产，比小 规模(<200t／d)生产的能耗低。
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节能型合成氨工艺
• 1 凯洛格(Kellogg)工艺 • 美国凯洛格公司设计的第一套低能耗大型合成氨 装置于1983年建成投产，吨氨能耗为29．31GJ。 2O世纪9O年代后，该公司与英国石油公司(BP) 合作开发的更先进的合成氨工艺一KAAP和KRES 组合技术，将吨氨能耗降到25．96GJ一 27．21GJ，这是对合成氨工艺的重大突破。 KAAP技术采用低温低压下高活性的氨合成Fe系 催化剂。KRES技术为自热式转化技术，设备由 换热式一段转化炉和绝热式二段转化炉组成，从 二段炉出来的热转化气通过换热向一段炉提供所 需全部热量，使能耗大为降低。
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• 1 转化工序 • (1)调整一、二段转化炉负荷，使一段炉温降 • 低，燃料天然气用量减少，降耗明显；(2)采用蓄热式或 热管式换热器加热助燃空气，使烟道气排放温度从250~C 降至120~C，可回收热量1．17GJ／t； • (3)采用低水碳比操作，使H O／C(摩尔)从3．5降至2．5， H2O／C每降低0．1可节能0．12GJ／t； • (4)设置天然气蒸汽饱和器，用水冷激预热后的天然气自 产水蒸汽，减少外供蒸汽； • (5)采用新型转化器一管式换热转化炉进行一段转化，取 消传统的外部加热式一段转化炉，热消耗下降；6)提高转 化压力至4．5MPa，可节能o_191G『／t。
合成氨工业发展历史与工业流程
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合成氨的历史利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了150年的时间。
1795年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下试验，结果都失败了。
19世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向；提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。
当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出：氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了一些实验数据。
法国化学家勒夏特列第一个试图进行高压合成氨的实验，但是由于氮氢混和气中混进了氧气，引起了爆炸，使他放弃了这一危险的实验。
氮气和氢气的混和气体可以在高温高压及催化剂的作用下合成氨。
但什么样的高温和高压条件为最佳？用什么样的催化剂为最好？在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。
哈伯首先进行一系列实验，他并不盲从权威，而是依靠实验来探索，终于证实了能斯特的计算是错误的。
哈伯以锲而不舍的精神，经过不断的实验和计算，终于在1909年取得了鼓舞人心的成果，这就是在600℃的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为8％的合成氨。
8％的转化率当然会影响生产的经济效益，怎么办？哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工，并从这个循环中不断地把反应生成的氨分离出来，这个工艺过程是可行的。
于是他成功地设计了原料气的循环工艺。
根据哈伯的工艺流程，德国当时最大的化工企业——巴登苯胺和纯碱制造公司，组织了以化工专家波施为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施。
工程师们改进了哈伯所使用的催化剂，两年间，他们进行了多达6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。
开发适用的高压设备也是工艺的关键，当时能受得住200个大气压的低碳钢，却害怕氢气的脱碳腐蚀。
波施想了许多办法，最后决定在低碳钢的反应管子里加一层熟铁的衬里，熟铁虽没有强度，却不怕氢气的腐蚀，这样总算解决了难题。
哈伯的合成氨设想终于在1913年得以实现，一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。
合成氨生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径，更重要的是这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。
鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学理论发展的推动，1918年诺贝尔化学奖授予了德国化学家哈伯。
翻阅诺贝尔化学奖的记录，就能看到1916一1917年没有颁奖，因为这期间，欧洲正经历着第一次世界大战，1918年颁了奖，化学奖授予德国化学家哈伯。
这引起了科学家的议论，英法等国的一些科学家公开地表示反对，他们认为，哈伯没有资格获得这一荣誉。
这究竟是为什么？随着农业的发展，对氮肥的需求量在迅速增长。
在19世纪以前，农业上所需氮肥的来源主要来自有机物的副产品，如粪类、种子饼及绿肥。
1809年在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地，并很快被开采。
一方面由于这一矿藏有限，另一方面，军事工业生产炸药也需要大量的硝石，因此解决氮肥来源必须另辟途径。
一些有远见的化学家指出：考虑到将来的粮食问题，为了使子孙后代免于饥饿，我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮。
因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，在20世纪初成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题。
哈伯就是从事合成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一。
利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了150年的时间。
1795年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下试验，结果都失败了。
19世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向：提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。
这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。
当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出：氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了一些实验数据。
法国化学家勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验，但是由于氮氢混和气中混进了氧气，引起了爆炸，使他放弃了这一危险的实验。
在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。
哈怕首先进行一系列实验，探索合成氨的最佳物理化学条件。
在实验中他所取得的某些数据与能斯特的有所不同，他并不盲从权威，而是依靠实验来检验，终于证实了能斯特的计算是错误的。
在一位来自英国的学生洛森诺的协助下，哈伯成功地设计出一套适于高压实验的装置和合成氨的工艺流程，这流程是：在炽热的焦炭上方吹人水蒸汽，可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气的混和气体。
其中的一氧化碳在催化剂的作用下，进一步与水蒸汽反应，得到二氧化碳和氢气。
然后将混和气体在一定压力下溶于水，二氧化碳被吸收，就制得了较纯净的氢气。
同样将水蒸汽与适量的空气混和通过红热的炭，空气中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉，从而得到了所需要的氮气。
氮气和氢气的混和气体在高温高压的条件下及催化剂的作用下合成氨。
但什么样的高温和高压条件为最佳？以什么样的催化剂为最好？这还必须花大力气进行探索。
以楔而不舍的精神，经过不断的实验和计算，哈伯终于在1909年取得了鼓舞人心的成果。
这就是在600C 的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为8％的合成氨。
8％的转化率不算高，当然会影响生产的经济效益。
哈怕知道合成氨反应不可能达到象硫酸生产那么高的转化率，在硫酸生产中二氧化硫氧化反应的转化率几乎接近于100％。
怎么办？哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工，并从这个循环中不断地把反应生成的氨分离出来，则这个工艺过程是可行的。
于是他成功地设计了原料气的循环工艺。
这就是合成氨的哈怕法。
走出实验室，进行工业化生产，仍将要付出艰辛的劳动。
哈伯将他设计的工艺流程申请了专利后，把它交给了德国当时最大的化工企业——巴登苯胺和纯碱制造公司。
这个公司原先计划采用以电弧法生产氧化氮，然后合成氨的生产方法。
两相比较，公司立即取消了原先的计划，、组织了以化工专家波施为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施。
首先，根据哈怕的工艺流程，他们找到了较合理的方法，生产出大量廉价的原料氮气、氢气。
通过试验，他们认识到锇虽然是非常好的催化剂，但是它难于加工，因为它与空气接触时，易转变为挥发性的四氧化物，另外这种稀有金属在世界上的储量极少。
哈怕建议的第二种催化剂是铀。
铀不仅很贵，而且对痕量的氧和水都很敏感。
为了寻找高效稳定的催化剂，两年问，他们进行了多达6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。
开发适用的高压设备也是工艺的关键。
当时能受得住200个大气压的低碳钢，却害怕氢气的脱碳腐蚀。
波施想了许多办法，最后决定在低碳钢的反应管子里加一层熟铁的村里，熟铁虽没有强度，却不怕氢气的腐蚀，这样总算解决了难题。
哈伯的合成氨的设想终于在1913年得以实现，一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。
从此合成氨成为化学工业中发展较快，十分活跃的一个部分。
合成氨生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径，更重要的是这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。
合成氨的研究来自正确的理论指导，反过来合成氨生产工艺的研试又推动了科学理论的发展。
鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学理论发展的推动，决定把诺贝尔化学奖授予哈伯是正确的。
哈伯接受此奖也是当之无愧的。
一些英、法科学家认为哈伯没有资格获取诺贝尔奖，原因何在？有人曾认为，假若没有合成氨工业的建立，德国就没有足够的军火储备，军方就不敢贸然发动第一次世界大战。
有了合成氨工业，就可以将氨氧化为硝酸盐以保证火药的生产，否则仅依靠智利的硝石，火药就无法保证。
当然某些科学的发明创造被用于非正义的战争，科学家是没有直接责任的。
英、法科学界对哈伯的指责更多地集中在哈伯在第一次世界大战中的表现。
1906年哈伯成为卡尔斯鲁厄大学的化学教授，1911年改任在柏林近郊的威廉物理化学及电化学研究所所长，同时兼任柏林大学教授。
1914年世界大战爆发，民族沙文主义所煽起的盲目的爱国热情将哈伯深深地卷入故争的漩涡。
他所领导的实验室成了为战争服务的重要军事机构：哈伯承担了战争所需的材料的供应和研制工作，特别在研制战争毒气方面。
他曾错误地认为，毒气进攻乃是一种结束战争、缩短战争时间的好办法，从而担任了大战中德国施行毒气战的科学负责人。
根据哈怕的建议，1915年1月德军把装盛氯气的钢瓶放在阵地前沿施放，借助风力把氯气吹向敌阵。
第一次野外试验获得成功。
该年4月22日在德军发动的伊普雷战役中，在6公里宽的前沿阵地上，在5分钟内德军施放了180吨氯气，约一人高的黄绿色毒气借着凤势沿地面冲向英法阵地（氯气比重较空气大，故沉在下层，沿着地面移动），进入战壕并滞留下来。
这股毒浪使英法军队感到鼻腔、咽喉的痛，随后有些人窒息而死。
这样英法士兵被吓得惊慌失措，四散奔逃。
据估计，英法军队约有15000人中毒。
这是军事史上第一次大规模使用杀伤性毒剂的现代化学战的开始。
此后，交战的双方都使用毒气，而且毒气的品种有了新的发展。
毒气所造成的伤亡，连德国当局都没有估计到。
然而使用毒气，进行化学战，在欧洲各国遭到人民的一致遣责。
科学家们更是指责这种不人道的行径。
鉴于这一点，英、法等国科学家理所当然地反对授予哈伯诺贝尔化学奖。
哈伯也因此在精神上受到很大的震动，战争结束不久，他害怕被当作战犯而逃到乡下约半年。
1919年第一次世界大战以德国失败而告终。
战后的一段时间里，哈伯曾设计了一种从海水中提取黄金的方案。
希望能借此来支付协约国要求的战争赔款。
遗憾的是海水中的含金量远比当时人们想像的要少得多，他的努力只能付诸东流。
此后，通过对战争的反省，他把全部精力都投入到科学研究中。
在他卓有成效的领导下，威廉物理化学研究所成为世界上化学研究的学术中心之一。
根据多年科研工作的经验，他特别注意为他的同事们创造一个毫无偏见、并能独立进行研究的环境，在研究中他又强调理论研究和应用研究相结合。
从而使他的研究所成为第一流的科研单位，培养出众多高水平的研究人员。
为了改变大战中给人留下的不光彩印象，他积极致力于加强各国科研机构的联系和各国科学家的友好往来。
他的实验室里将近有一半成员来自世界各国。
友好的接待，热情的指导，不仅得到了科学界对他的谅解，同时使他的威望日益增高。
然而，不久悲剧再次降落在他身上。
1868年12月9日哈伯出生在德国的布里斯劳（即现在波兰的弗劳茨瓦夫市）的一个犹太商人家庭。
1933年希特勒篡夺了德国的政权，建立了法西斯统治后，开始推行以消灭“犹太科学”为已任的所谓“雅利安科学”的闹剧，尽管哈伯是著名的科学家，但是因为他是犹太人，和其他犹太人同样遭到残酷的迫害。