合成氨工艺的发展历史
合成氨工艺的发展历史PPT课件
0.6~3.7mm;反应后期：温度420~440度粒径 8~16mm
二、氨的分离
三、变换 1、化学反应与平衡转化率
变换的目的将一氧化碳变成氢。
CO H2O CO2 H2
2、工艺条件的优化 (1)、催化剂：
铜催化剂：氧化铜、氧化锌、氧化铝烧结用氢还原 活性温度为180-250度，为低变催化剂。 铁铬催化剂：氧化铁、氧化铬，活性温度为350-450 度，为中变催化剂。 (2)、原料气组成： 使水蒸气过量，提高转化率。 200度时，CO与H2O体积比由1：1提高到1：6时转 化率由93.8%提高到99.9%。
3、甲烷化： 除去热钾减法处理后气体中的一氧化碳、二氧化碳 和氧气。 “甲烷化”为广泛使用的初步净化方法。
CO 3H2 CH4 H2O 206kJ mol 1 CO2 4H2 CH4 2H2O 165kJ mol 1
镍做催化剂，在280-380度的条件下进行。 反应为简单绝热反应器。 甲烷化处理后的气体中一氧化碳、二氧化碳、水等总 量在10毫克每立方米以下。
造气与送风的五个阶段 间歇操作： 第一阶段为送风发热， 后四个阶段为造气。 1、空气吹风： 送风发热、提高炉温
2、上吹造气： 将水蒸气和炉气 从炉底吹入生产 半水煤气经废热 锅炉、洗涤塔送 至气柜。
3、下吹造气： 上吹后炉底温度降 低，炉顶温度尚 高，改为下吹造 气。先从炉顶向下 吹几秒水蒸气，防 止直接吹空气与煤 气相遇爆炸。得半 水煤气经废热锅 炉、洗涤塔送至气 柜。
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。
工业合成氨
• 环保政策的实施对工业合成氨产业的结构调整和转型升
级具有积极推动作用
05
工业合成氨的技术创新与发展趋势
工业合成氨的技术创新方向
提高工业合成氨的环保性能
• 采用环保性能较好的生产工艺，降低环境污染
• 采用先进的污染治理技术，降低污染物排放
提高工业合成氨的生产效率
• 优化生产工艺，降低能源消耗，提高设备性能
需求将继续保持增长
• 机遇主要来自技术创新、市场需求等方面的推动
• 工业合成氨产业将通过技术创新、结构调整等措施，提
高产业竞争力
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20世纪后期，工业合
成氨产业在全球范围内
得到了快速发展
• 通过高温、高压条件下的氮气与
• 工业合成氨成为当时化学工业的
• 新建的生产装置不断涌现，产能
大
• 这一发明为工业合成氨的大规模
• 随着技术的不断进步，工业合成
• 工业合成氨的生产技术不断创新，
生产奠定了基础
氨的生产成本逐渐降低
工业合成氨产业面临一定的挑战和机遇
• 挑战主要来自环境保护、能源消耗等方面的压力
• 机遇主要来自技术创新、市场需求等方面的推动
⌛️
02
工业合成氨的生产方法及原料
工业合成氨的主要生产方法
传统的工业合成氨生产方法
改进的工业合成氨生产方法
• 采用哈伯-博施工艺，通过高温、高压条件下的氮气与氢
• 采用甲醇制氨、天然气制氨等工艺，降低生产过程中的
• 反应器是工业合成氨生产的核心设备，用于氮气与氢气的反应
过程
合成氨催化技术与工艺发展探究
合成氨催化技术与工艺发展探究合成氨催化技术是一种将氮气与氢气在催化剂的作用下转化成氨的技术。
氨是一种重要的工业原料，广泛用于制造肥料、合成塑料和制药等领域。
本文将探究合成氨催化技术的发展历程和工艺特点。
合成氨催化技术最早在19世纪的德国被发现。
当时的研究者们试图通过电解氨水来制备氨，但是效率很低。
直到20世纪初，德国化学家弗里茨·哈伯和卡尔·博丁发现了铁催化剂对于氨合成具有良好的催化性能。
他们还发现高温和高压下反应速率更快。
这一发现标志着合成氨催化技术的正式诞生。
哈伯-博丁制氨方法的工艺条件非常苛刻，需要高温高压下进行反应。
这不仅增加了能源消耗，还使得设备的成本和维护费用很高。
随着工业的发展，人们开始探究新的催化剂和工艺条件。
20世纪40年代，英国科学家弗兰克-卡明斯和乔斯林-罗素发现钼催化剂在较低温度下仍能有效催化氨合成反应。
这一发现对于合成氨工艺的发展非常重要。
随后，研究人员又发现了一种由五金属（钒、镍、钼、钴、铁）组成的催化剂，可以在更低的温度下进行合成氨反应。
这种催化剂被称为五金属催化剂，成为了目前合成氨工艺中广泛使用的催化剂之一。
除了催化剂的发展，工艺条件的优化也是合成氨工艺发展的重要方向。
随着对工艺条件的不断研究和改进，人们发现调整催化剂与反应物的比例可以改善合成氨的产率和选择性。
还可以通过增加循环流化床反应器中催化剂的添加量来提高反应速率，减少反应时间，提高设备的产能。
当前，合成氨催化技术正处于新的发展阶段。
随着对催化剂的进一步研究，人们已经开发出了一系列更高效、更稳定的催化剂，如复合钼钒催化剂和钢铁废催化剂等。
这些新型催化剂不仅能够降低工艺温度和压力，还能够提高氨的产率和选择性。
随着环境保护意识的增强，人们对合成氨工艺的环境友好性要求也越来越高。
研究人员开始探索新的工艺路线，如非常规氨合成工艺、光催化合成氨工艺等，以减少或消除对环境的污染。
合成氨催化技术是一个不断发展的领域。
合成氨催化剂
为3d64s2, 钌原子的电子构型为4d75s1, 钌 原子的次外层d 电子, 不仅比铁原子上的 多, 而且离核更远, 受内层电子的屏蔽更 大, 也就是说, 钌原子上的d 电子受原子核 的束缚更小。 在CO 和金属的相互作用中, B lyhoder 设 想, 从CO 分子的5R轨道上提供部分电子 到未满的金属d 轨道, 同时, 从d 轨道上反 馈电子至CO 的2P3 (反键) 轨道, 从而导致 了CO键的削弱。N2 与CO 是等电子分子, 同样的道理, Ru 对N - N 键也有类似的作 用。
的研究，发现对氨合成有活性的一系列金 属为Os，U，Fe，Mo，Mn，W等，其中一 铁为主体的铁系催化剂，因其价廉易得、 活性良好、使用寿命长等特点，在合成氨 工艺中被广泛使用。 大多数铁系催化剂都是用经过精选 的天然磁铁矿通过熔融法制备的， 习惯称熔铁催化剂。
铁系催化剂活性组分为金属铁。
未还原前为FeO和Fe2O3，其 中FeO质量分数24%~38%，亚 铁离子与铁离子的比值约为 0.5，一般在0.47~0.57之间， 成分可视为Fe3O4，具有尖晶 石结构。
各种钌系氨合成催化剂的动力学参数
表中钌系氨合成催化剂在动力学上可分为三类:
(A ) 无载体的催化剂(Ru粉， Ru2CsOH ) ; (B)无 促进剂的负载型催化剂(Ru/Al2O3, Ru/MgO ) ;(C) 氢氧化铯促进的负载型催化剂 (Ru-CsOH/Al2O3, Ru-CsOH/MgO )。
有学者分别以氯化镍为原料,
氢氧化钠为沉淀剂和以硝酸 镍为原料,碳酸氢铵为沉淀剂, 用液相化学沉淀法制备出了 18 nm和7 nm的NiO微粒。
3.5 纳米氧化锌
ZnO是合成氨工业中烃类蒸气转 化脱硫工序和低变(防护)工序催化 剂的活性组分。
合成氨发展历程
我国的合成氨工业起步于20世纪30年代。
一个是由著名爱国实业家范旭东先生创办的南京永利化学工业公司铔厂——永利宁厂，现南京化学工业公司的前身；另一个是日本占领东北后在大连开办的满洲化学工业株式会社。
其最高年产量不过50KT。
另外，上海吴蕴初的天原还有一套电解水制氢生产合成氨、硝酸的小型车间(32年吴蕴初访问Du pont购买的一套日产4t液氨的合成氨中试装置)。
整个合成氨生产从业人员约3400人，技术人员150人。
新中国成立以后，经过数十年的努力，己形成了遍及全国的、完整的合成氨工业布局。
我国拥有多种原料、不同流程的大、中、小型合成氨厂1000多个。
1999年我国合成氨产量为34.5Mt，列世界第一。
解放后，我国化学工业的发展是从建设中型氮肥厂开始的。
经历了以下几个阶段：①恢复老厂，建设新厂(新中国成立—— 1956年) 建国之初，在恢复与扩建老厂的同时，从前苏联引进了三套以煤为原料、年产5万吨合成氨配9万吨硝铵装置，创建了吉化、兰州、太原三大化工基地。
②自力更生发展中型氮肥厂(1956年—— 1965年) 56年自行设计、制造了7.5万吨合成氨系统，以川化的创建为标志。
到65年中氮投产了15家。
20世纪60年代随着石油、天然气资源的开采，64年又从英国引进了一套以天然气为原料的10万吨合成氨装置(即泸天化)。
③小氮肥的迅猛发展(1965年——1975年) 为了适应农业发展的迫切需要，58年由著名化工专家侯德榜提出了碳化法合成氨制取碳酸氢铵的新工艺。
在经历了技术关、经济关后，从20世纪60年代开始在全国各地(除西藏外)建设了一大批小型氨厂，鼎盛的1979年时最多达1540座氨厂。
④大型氮肥厂的引进和发展(1975年——至今) 20世纪70年代是世界合成氨工业大发展时期。
由于大型合成氨的优越性，1972年我国作出了引进大型合成氨装置的决定。
73年开始，首批引进了13套年产30万吨大型合成氨成套装置(其中10套为天然气为原料，建在川化、泸天化、云南、贵州等地)。
人工合成氨发展简史
人工合成氨发展简史蔡 狄 李 冬 贺 竞 李 佳一、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。
二、历经磨难，终成正果——从实验室到工业生产1.艰难的探索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。
在此期间，曾有 不少著名的化学家踏上了合成氨的研究之路，但他们的最终结局却都是无功而返。
1795 年，曾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。
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
汇报人： 日期:
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。
合成氨发展史及未来的发展方向
合成氨发展史及未来的发展方向合成氨发展史及未来的发展方向各位同事工友们,下午好：我今天演讲的题目是“合成氨发展史及未来的发展方向”,是一种科普性质的讲义，作为一个搞氨合成的专业技术人员来说，知道合成氨的发展历史和未来的发展方向，对把握我们公司的发展和了解我们的现状,很有必要和意义。
一、为什么叫合成氨我们把氨叫做合成氨,为什么在氨的前面加了“合成”两个字，我们知道氨的分子式是NH3,由于氨的不活泼性,使得人们直到19世纪晚期仍然普遍认为将氮与氨直接合成氨是不可能的，20世纪初,虽然有人借助催化剂的作用合成了氨，但仍然认为无法工业化,因为确实遇到了诸如可供实际工业使用的催化剂难以找到、高温高压能够抵抗氢腐蚀的材料无法解决等问题,可以认为合成氨的技术开发历程阻力重重，举步维艰，经过千万次的不懈努力，才使得世界上第一座工业规模的氨系统于1913年在德国建成投产。
从此开创了氮肥工业的新纪元.为了纪念氨开发的艰难，特在氨前面加“合成”两个字.二、合成氨在国民经济中的地位和作用1、用氨制造氮肥。
我们知道土壤所缺的养份主要是氮磷、钾.从解放前直至改革开放初期，中国的粮食产量一直不能自给自足，主要原因是中国几乎所有的土壤都需补氮。
由于合成氨工业不能满足农业施肥的需要，土壤补氮不足，农作物只能在低产水平上徘徊（300斤过黄河，400斤跨长江），为了满足粮食生产的需要，我国一直把发展化肥工业作为整个化学工业的首要任务，中国要以全世界7％的耕地来养活全世界22%的人口。
经过60多年的发展，我国合成氨制造和氮肥产量已居世界首位，合成氨作为制造氮肥的主要原料，为粮食增产、农民增收、社会稳定立下了汗马功劳。
2、氨的工业用途氨是氮的一种固定形式，除少数场合直接使用外，更主要的是使用其中的氮与其他物质化合而成各种不同的含氮化合物，然后再用于各工业领域。
虽然氮分子只由两个氮原子组成，但是氮原子可以形成三个键，如果这三个键都与氢原子相联，就形成了氨（NH3）,将氨的氢原子以各种不同的化学物质取代,就会的到不同的衍生物。
合成氨工艺的发展背景
合成氨工艺的发展背景合成氨工艺的发展背景可以追溯到20世纪初。
在那个时候，农业生产对于高效合成氮肥的需求日益增长，而传统的氨化法生产氮肥的工艺效率较低，无法满足大规模化生产的需求。
因此，研究人员开始尝试开发新的高效合成氨的工艺。
最早的合成氨方法被称为湿法氨化法，即通过将氨与水直接反应生成氨。
然而，湿法氨化法的过程复杂，能源消耗大，且产氨速度较慢，因此在生产上并没有得到广泛应用。
随着20世纪初化学工业的快速发展，研究人员开始尝试利用高温高压条件下的催化剂催化氨气的合成。
1913年，德国化学家哈伯首次制备出了铁催化剂，通过利用铁催化剂和高温高压条件下的气相反应，成功合成了氨。
这一方法被称为哈伯-博仑过程，这一发现成为了现代合成氨工艺的开端。
然而，哈伯-博仑过程仍然存在许多问题。
首先，催化剂使用铁，具有一定的毒性，对环境造成了一定的危害。
其次，高温高压条件下的反应条件较为苛刻，需要耗费大量的能源。
此外，反应速度较慢，工艺效率不高。
为了克服这些问题，研究人员开始寻找新的催化剂。
20世纪60年代，荷兰化学家艾伦斯发现了利用铁与铼催化剂配对可以提高催化剂的活性和选择性。
这一发现大大改善了合成氨的工艺效率。
随后的几十年里，研究人员继续探索新的催化剂和工艺条件，努力提高合成氨的效率。
他们发现，采用硫化钼催化剂能够显著提高反应速率和氨的选择性，从而降低了生产成本。
此外，采用运载剂催化剂也得到了广泛的应用，如硅铝酸盐、锆铝酸盐等，可以进一步提高催化剂的活性和稳定性。
近年来，还出现了一种新的合成氨方法，即电解法合成氨。
这种方法利用电解的原理，通过将氮气和水在电解质溶液中进行电解反应，生成氨。
电解法合成氨具有无需高温高压条件、催化剂使用较少以及能耗低等优点，因此备受关注。
目前，电解法合成氨仍处于实验室研究阶段，但其潜力巨大。
总的来说，合成氨工艺的发展经历了湿法氨化法、哈伯-博仑过程以及现代化学工业中的不断优化与改进。
目前，尽管传统的哈伯-博仑过程仍然是主要的商业化合成氨工艺，但研究人员不断探索新的催化剂、工艺条件和方法，旨在提高合成氨工艺的效率、降低成本，并为绿色氮肥生产做出贡献。
合成氨的历史和中国的现状-推荐下载
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。
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”。
合成氨
合成氨生产技术综述一.合成氨生产技术的发展过程及生产技术现状1.传统型蒸汽转化制氨工艺阶段从20世纪20年代世界第一套合成氨装置投产，到20世纪60年代中期，合成氨工业在欧洲、美国、日本等国家和地区已发展到了相当高的水平。
美国Kellogg公司首先开发出以天然气为原料、日产1 000 t的大型合成氨技术，其装置在美国投产后每吨氨能耗达到了42．o GJ的先进水平。
Keuogg传统合成氨工艺首次在合成氨装置中应用了离心式压缩机，并将装置中工艺系统与动力系统有机结合起来，实现了装置的单系列大型化(无并行装置)和系统能量自我平衡(即无能量输入)，是传统型制氨工艺的最显著特征，成为合成氨工艺的“经典之作”。
之后英国ICI、德国uhde、丹麦T0psoe、德国Br肌n公司等合成氨技术专利商也相继开发出与KeⅡogg工艺水平相当、各具特色的工艺技术，其中Topsoe、ICI公司在以轻油为原料的制氨技术方面处于世界领先地位。
这是合成氨工业历史上第一次技术变革和飞跃。
2.低能耗制氨工艺阶段2．1低能耗制氨工艺具有代表性的低能耗制氨工艺有4种：Kellogg公司的KREP工艺、Braun公司的低能耗深冷净化工艺、uHDE—ICI—AMv工艺、Topsoe工艺。
与上述4种代表性低能耗工艺同期开发成功的工艺还包括：①以换热式转化工艺为核心的IcI公司LCA工艺、俄罗斯GIAP公司的Tandem工艺、Kel．1099公司的KRES工艺、Uhde公司的CAR工艺；②基于“一段蒸汽转化+等温变换+PSA”制氢工艺单元和“低温制氮”工艺单元，再加上高效氨合成工艺单元等成熟技术结合而成的德国Linde公司IAC工艺；③以“钌基催化剂”为核心的Kellogg公司的KAPP工艺。
低能耗制氨工艺技术主要以节能降耗为目的，立足于改进和发展工艺单元技术，其主要技术进展包括：①温和转化。
一段转化炉采用低水碳比、低出口温度、较高的出口cH4含量操作，将负荷转移至二段转化炉；同时二段转化炉引入过量空气，以提高转化系统能力。
哈伯合成氨的工艺发展历程
哈伯合成氨的工艺发展历程
哈伯合成氨是一种将氮气和氢气反应生成氨的重要工艺。
以下是哈伯合成氨的工艺发展历程：
1. 1908年，德国化学家威廉·哈伯和卡尔·博丁发现铁与铁锰合金在高温高压下可以催化氮气和氢气的反应生成氨。
2. 1918年，德国化学家卡尔·博施发现锰和促进剂对于反应速率有显著影响，进一步改善了反应条件。
3. 1921年，德国化学家弗里茨·穆尔卡布发现钾作为催化剂可以提高氨的产率，使得该工艺在实际应用中更加可行。
4. 1923年，德国化学家克劳斯·冯·布雷克发现镁铁矿作为催化剂比铁更有效，提高了反应速率和产率。
5. 1930年代，德国化学家卡尔·博施最终确定了铁铁锰合金与钾作为最佳的催化剂组合。
6. 1940年，哈伯法工艺在德国成功实现工业化生产，并被广泛应用于合成氨的生产。
7. 后来，随着科学技术的不断发展和进步，催化剂的选择和反应条件的优化得到了进一步改良和改进，提高了合成氨工艺的效率和经济性。
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。
合成氨工艺的发展背景是
合成氨工艺的发展背景是合成氨工艺的发展背景可以追溯到19世纪末和20世纪初。
以下是对此话题的详细解答：在19世纪末，农业已成为大多数国家经济的重要组成部分。
然而，农业生产面临一个严重的挑战，即化肥的短缺。
当时广泛使用的有机肥料并不能满足快速增长的农业需求。
因此，科学家们开始探索合成无机肥料的可能性，从而提高农作物的产量。
1885年，德国化学家弗里德里希·贝吉斯成功地发现了一种将氢气与氮气结合起来生成氨气的反应。
然而，这个过程非常昂贵且低效，无法大规模应用到农业生产中。
直到1913年，德国化学家弗里茨·哈伯和卡尔·博施首次成功地开发出一种高效的合成氨工艺，即哈伯-博施过程。
该工艺利用了铁作为催化剂，通过将氮气与氢气在高温和高压下反应，生成氨气。
这一工艺的研发和应用对农业生产起到了革命性的影响，被誉为“播下了绿色革命的种子”。
哈伯-博施过程的成功应用促进了合成氨工业的发展。
这项技术推动了农业的现代化，并解决了农作物缺氮的问题，大大提高了农作物的产量。
合成氨工业也迅速发展起来，成为一个巨大的产业。
人们开始研发更先进的合成氨工艺，并建立了大型的合成氨厂。
在合成氨工艺的发展过程中，科学家们面临了很多挑战。
其中之一是催化剂的选择和改进。
最初使用的铁催化剂具有一定的缺点，如高温和高压要求、毒性氮化物产物的生成等，这些都限制了工艺的发展和应用范围。
随着时间的推移，科学家们不断努力寻找更高效、更环保的催化剂，以提高工艺的经济性和环境友好性。
另一个挑战是合成氨工艺的能源消耗问题。
合成氨是一个高能耗过程，需要大量的能源供应。
因此，科学家们一直在寻找降低合成氨工艺能源消耗的方法，以提高工艺的可持续性。
近年来，合成氨工艺也得到了更多的关注和研究，主要是出于环境和可持续发展的考虑。
工艺改进的目标之一是减少温室气体排放，以降低对全球变暖的贡献。
科学家们开始研究利用可再生能源代替化石能源，如太阳能和风能，来驱动合成氨工艺。
合成氨的原料工艺流程
合成氨的原料工艺流程好的，以下是为您生成的一篇关于合成氨原料工艺流程的文章：---# 【合成氨的原料工艺流程】## 一、合成氨的历史其实啊，合成氨这个事儿可不是近几年才出现的新鲜玩意儿。
早在19 世纪，科学家们就开始琢磨怎么从空气中的氮气和氢气合成氨了。
19 世纪初，人们就已经知道氮气和氢气在一定条件下能反应生成氨，但那时候这个反应效率低得可怜，根本没法大规模应用。
直到 20 世纪初，德国化学家哈伯经过无数次的实验和摸索，终于找到了一种比较有效的方法，这才让合成氨从实验室走向了工业生产。
这一突破可不得了，合成氨工业的发展就像给农业插上了翅膀。
以前种地施肥可没那么多选择，有了合成氨，化肥的产量大幅提高，粮食产量也跟着蹭蹭往上涨。
## 二、合成氨的制作过程1. 原料的准备- 氮气的获取说白了，空气中氮气多得是，差不多占了将近 80%。
所以获取氮气相对来说还比较容易，咱们通过把空气进行压缩、冷却，让它变成液态，然后利用氮气和氧气沸点的不同，把氮气分离出来就行啦。
这就好比是从一大锅杂烩汤里，把你想要的那种食材单独挑出来一样。
- 氢气的制取氢气的来源就比较多样了。
比较常见的方法是用水煤气法，就是让煤炭和水蒸气在高温下反应，生成一氧化碳和氢气。
还有一种方法是通过天然气或者石油的重整来制取氢气。
比如说，天然气中的甲烷在一定条件下和水蒸气反应，就能得到一氧化碳和氢气，然后再经过一些处理，就能得到比较纯净的氢气啦。
2. 反应条件要让氮气和氢气乖乖地合成氨，条件可不简单。
得有高温、高压，还得有催化剂。
一般来说，温度在 400 - 500℃，压力在 20 - 50MPa，再加上铁触媒这样的催化剂，这反应才能顺利进行。
想象一下，这氮气和氢气就像是两个有点害羞的小伙伴，高温高压就是给他们创造的热闹氛围，催化剂就是那个善于牵线搭桥的热心人，有了这些条件，他们才能愉快地手拉手变成氨。
3. 合成过程准备好原料，满足了反应条件，氮气和氢气就被送进合成塔里面去反应啦。
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。
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)。
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• 粗原料气变换： CO H2O CO2 H2
变换气以氢气、氮气、二氧化碳为主，其中氢分子 与氮分子之比为：3:1 除杂净化得到合乎要求的氢氮混合气。
三、氨合成原则流程和各化学反应过程相互关系
氨合成这一步最困难，工艺条件要求也最严格，是主 要化学反应过程，应首先进行优化。
§13-2 氨合成的热力学基础
第十三章 合成氨工艺
• 主要内容： 1、氨合成概述 2、氨合成的热力学基础 3、氨合成动力学 4、原料气的生产与净化 5、氨生产全流程 6、合成氨生产发展趋势 7、尿素的合成
§13-1 概述
一、合成氨的重要性 生产氮肥、硝酸盐、胺、纤维、染料等。 二、原料路线 直接原料：氢和氮 以下方法获得粗原料气：氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳
反应控制阶段取决于反应条件（温度、催化剂颗粒的大小）
温度一定：大颗粒为内扩散控制，小颗粒为化学动力学控制。
颗粒一定：低温为化学动力学控制，高温为内扩散控制。
扩散控制时：yNH3 kp k : 扩散系数；p：总压力 化学动力学控制：
远离平衡时：r
kpN0.25
p0.5 H2
接近平衡时：r k1 pN2
p1.5 H2
pNH3
k2
pNH3 p1.5
H2
k1、k2：正逆反应速度常数；
不同粒度催化剂、压力30MPa、空速30000h-1时，不同 温度下的反应结果：
低温时： 化学动力学控 制，氨含量不受 颗粒大小影响； 高温时：内扩散 控制，小颗粒催 化剂效果较好。
§13-3 氨的合成与分离
一、工艺条件的优化 1、温度：400~510度（可逆放热反应，最快反
C H2O CO H2 CnHm nH2O nCO (0.5m n)H2 2C O2 3.76N2 2CO 3.76N2 CnHm (n 0.25m)O2 3.76(n 0.25m)N2 nCO 0.5mH2O 3.76(n 0.25m)N2
径的30%~70%。
• 径向塔的优点： 1、阻力小：通气面积大、催化剂床层薄；2、空速 高；3、催化剂活性高
四、合成与分离循环流程
一次分离流程只进行压缩和冷却液化分离。适于合成压力较低 （约10-15MPa)出塔气中氨%<12%
二次分离流程适用于压力较高（约30MPa）的场合。 处理过程中出塔气氨%≈15%，第一次分离是在水冷的条件下 使近一半的氨液化分离出去，气体中剩余的氨%=8%经压缩机 升压和氨冷在-5度的条件下进行二次分离。
§13-5 原料气的生产与净化
一、生产原料气的原料 天然气、油田气占18.6%、轻油6.3%、重油8.1%、煤 和焦65%、焦炉气1% 原料气的生产分两步：造气和变换
二、以煤焦为原料的造气过程及其优化
2C O2 3.76N2 2CO 3.76N2 248.7kJ mol1 5C 5H2O 5CO 5H2 590.5kJ mol1 二者合并： 7C 3.76N2 5H2O 7CO 3.76N2 5H2 341.8kJ mol1
§13-3 氨合成动力学
一、催化剂 铁催化剂： Fe2O354~68%、FeO29~36%、Al2O3 2~4% K2O0.5~0.8%、CaO0.7~2.5% 在加热条件下原料气将铁还原： (Fe2O3 ,FeO) +H2 = Fe+H2O
A10型催化剂：活化能约170KJ/mol，起燃温度370 度，耐热温度510度，活性最高时的温度450度左右，粒 径2.2~13mm.
一、氨合成反应与反应热
0.5N2 1.5H2 NH3
二、反应平衡常数
K f
f NH3
f f 0.5 1.5
N2
H2
p NH3
K K 0.5 1.5
p p N2
H2
NH3
0.5 1.5
N2
H2
p
f : 逸度；：逸度系数
K f：与压力无关仅与温度有关。
二、反应动力学
1 ：气体向催化剂表面（内、外）扩散 2：气体在催化剂表面发生活性吸附
N2 (气) 2N (吸附) H2 (气) 2H (吸附) 3：吸附的氮、氢发生反应生成氨 N (吸附) H (吸附) NH (吸附) NH (吸附) H (吸附) NH2 (吸附) NH2 (吸附) H (吸附) NH3(吸附) 4：生成的氨从催化剂表面解吸 NH3(吸附) NH3(气) 5：解吸的氨从催化剂表面向气流主体扩散
三、影响平衡时氨浓度的因素
pK p
R1.5 (1 R)2
(1
y y
yi )2
p :总压力；
R : yH2 yN2
y、yi：NH3、惰性气体的摩尔分数
1、氢氮比R：R=3(此时y最大) 2、温度：温度越低，Kp越大。低温催化剂为发展方向。 3、压力：压力越大，平衡浓度越大。 4、惰性气体含量：有较大的影响。
二、氨的分离
方法：降低温度使氨液化通过气液分离器使液氨与
其他气体分离。
log
y
4.1856
1.9061 p0.5
1099.5 T
y : 未液化的气体中氨的含量
四 段 冷 激 轴 向 合 成 塔
• 原料气→主进气口→沿环 隙至顶部→换热器管间预 热420度，与冷激气混合 温度降为410度→第一段 催化剂床层，温度由410 上升到496度再与冷激气 混合降至430度，此时 NH3%为6.9%→二段、 三段、四段→中心管→换 热器管内→出塔 （130~200度）
实践：32MPa、450度、催化剂粒度1.2~2.5mm 空速24000(1/h)、R=2.5出口氨浓度最大
采取的方法：新鲜原料气比为3，混合后的循环气在 合
成塔入口的比约为2.8。 5、进塔气中的惰性气体含量：一般≤2% 6、催化剂颗粒：反应初期：温度440~470度粒径
0.6~3.7mm;反应后期：温度420~440度粒径 8~16mm
应速率时的反应温度随转化率的提高而降低）
2、压力：加压有利于提高转化率。 20世纪：10~15MPa; 近年：3~4MPa
3、空间速度： 气固相催化反应空间速度越大，反应时间越短，
生产强度越大。
4、氢氮比：氮的活性吸附为合成反应的控制阶段， 氮的含量对反应速率影响较大，略低于3可加快反应 速率。