工业合成氨发展史
合成氨化学发展史上的“水门事件”
合成氨——化学发展史上的“水门事件”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。
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。
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。
哈勃合成氨科学史话
哈勃合成氨科学史话引言合成氨是一种重要的化学品，在农业、工业和日常生活中起着不可替代的作用。
哈勃合成氨是合成氨领域的重要里程碑，本文将深入探讨哈勃合成氨的科学史，以及它对人类社会的影响。
哈勃合成氨的发现卡尔·哈勃和早期研究卡尔·哈勃是合成氨领域的先驱之一。
在 1905 年，他开始在德国某实验室进行合成氨的研究。
哈勃尝试了多种方法，包括电解水溶液中的氮气和氢气等。
然而，在当时的技术条件下，他并未成功合成氨。
哈伯-博斯-玛尔尔德反应1922 年，法国化学家哈伯和德国化学家博斯和玛尔尔德合作，发现了一种新的合成氨方法，即今天被称为哈伯-博斯-玛尔尔德反应。
这一方法使用铁催化剂和高温高压条件下，在氮气和氢气的存在下，可将氮气直接转化为氨。
这一发现标志着合成氨领域的重大突破，为后来的研究提供了基础。
哈勃合成氨的科学发展工业化生产的挑战尽管哈伯-博斯-玛尔尔德反应打开了合成氨的大门，但将其转化为可大规模工业化生产的方法仍然面临着诸多挑战。
其中最重要的问题之一是催化剂的研究和改进。
在经过长时间的尝试和实验后，科学家终于成功地发现了更高效的催化剂，提高了合成氨的产率和反应速率。
哈勃合成氨的工业应用哈勃合成氨的成功工业化生产带来了革命性的变革。
合成氨作为农业肥料的应用在农业生产中取得了巨大的成功。
它提供了大量的氮源，促进了农作物的生长和产量。
此外，合成氨还在制造工业中广泛应用，用于生产化肥、塑料、药品等。
哈勃合成氨的社会影响农业生产的变革哈勃合成氨的广泛应用使得农业生产发生了翻天覆地的变化。
农民们可以通过使用合成氨肥料来改善土地肥力，提高农作物的产量。
这对于解决全球食品安全问题起到了重要的作用，并帮助农业实现了现代化。
工业发展的助推合成氨的工业应用也极大地推动了工业的发展。
它为化学工业提供了重要的原料，促进了塑料、橡胶、染料和医药等领域的繁荣。
此外，通过提供廉价的氮源，合成氨还为其他工业提供了发展的动力。
合成氨的历史
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。
合成氨工业发展史
合成氨工业发展史一、人口增加与粮食需求农业出现在12000年以前，是人类企图用增加食物供给来增强自己生存的开始。
那时的人口约1500万。
在2000 年前，由于农业的发展使人口增加到2.5亿。
到1650年，人口又增长一倍，达到5亿。
然后，到1850年世界人口就翻了一番，高达10亿，这段历程仅仅花了200 年时间。
80 年后的1930年，人口超过了20亿。
这种增长速度还未减缓，到1985年地球上供养的人数已达50亿。
如果每年以1985年人口的2％水平继续增长下去的话，到2020年的世界人口将是100亿左右。
因此限制人口的增长势在必行。
目前，人口自然增长率在世界范围内正开始下降，据美国华盛顿人口局（1997年）：2000年全球人口将由目前的58 亿增至61 亿，2025 年将达68 亿。
人口局称，人口增长最快的是全球最贫困的国家。
1996 年全球58 亿人中发展中国家的人口占了47 亿，占全球人口总增长率的98％。
中国人口增长的形势也不容乐观。
根据国家统计局的统计，中国人口已于1995年2 月15 日达到12亿。
据预测，到2000 年中国人口将突破13.5亿。
显然，人类将面临日益严重的问题是给自己提供充足的食物和营养，以及从根本上限制人口增长。
估计，到20 世纪末，严重营养不良的人数将达6.5 亿。
解决问题的出路，必然需要科学的帮助，化学看来是最重要的学科之一。
它之所以重要，首先是因为它能增加食物供给，其次它能给那些有意限制人口增长的人提供可靠的帮助。
在历史上，化学曾在扩大世界粮食供应过程中起过关键作用。
这就是合成氨的发明和现代农药的使用，以及它们的工业化。
二、合成氨工业发展史20 世纪初化学家们所面临的突出问题之一，是如何为大规模利用大气中氮找到一种实用的途径。
氮化合物是肥料和炸药所必不可少的。
但在当时，这种化合物的质量最优和最大来源是智利硝石。
但智利地处南美而且远离世界工业中心；可是全世界无论何处，大气的五分之四都是氮。
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。
人工固氮技术—合成氨
一、合成氨的反应原理 N2(g) + 3H2(g) 思考与交流 1.根据勒夏特列原理分析讨论合成氨工业适宜的 根据勒夏特列原理分析讨论合成氨工业适宜的 反应条件? 反应条件? 1）浓度：控制 2、H2体积比略 ）浓度：控制N 大于1:3 大于 2）温度：400～500℃ ）温度： ～ ℃ 3）高压 ）高压:10MPa~30MPa 4）催化剂：铁触媒 ）催化剂： 2. 工业化生产需解决的问题 工业化生产需解决的问题?
合成氨的工业流程
原料气 的制取
净 化
合 成
分 离
液氨
合成氨的实地照片
三、合成氨工业的发展 1. 原料及原料气的净化 制氢工艺和技术 2. 催化剂的改进 3. 环境保护 “三废”处理 P14 三废”
科学史话
合成氨与诺贝尔奖
利用氮、 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， 较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，大 约经历了150 年的时间。 年的时间。 约经历了 1918年，德国化学家哈伯由于实现合成氨的工业 年 德国化学家哈伯由于实现合成氨的工业 化生产及合成氨研究对化学理论发展的推动， 化生产及合成氨研究对化学理论发展的推动，获得诺 贝尔化学奖。 贝尔化学奖。 1931年，德国化学家卡尔·博施因为改进合成氨 年 德国化学家卡尔 博施因为改进合成氨 博施 的工业方法而获诺贝尔化学奖。 的工业方法而获诺贝尔化学奖。 2007年，德国化学家格哈德·埃特尔因发现 年 德国化学家格哈德 埃特尔 埃特尔因发现 “哈伯—波施法”的作用机理并推动表面化学动力 哈伯 波施法” 波施法 学的研究而获诺贝尔化学奖。 学的研究而获诺贝尔化学NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
合成氨工业发展现状及重要性
合成氨工业发展现状及重要性1. 引言1.1 什么是合成氨合成氨是一种重要的化工产品，也是世界上使用最广泛的化学品之一。
它是由氮气和氢气在高温高压条件下经过催化剂反应合成的化合物，化学式为NH3。
合成氨具有无色、有刺激性气味、有毒和易燃的特性。
它是农业生产中不可缺少的原料，被广泛用于生产化肥、农药等农业产品。
合成氨还被用于生产火药、炸药、合成树脂、纺织品等化工产品。
合成氨的生产技术在20世纪初得到了快速发展，为一些传统产业带来了革命性的变革。
利用合成氨可以大大提高作物产量，改善土壤肥力，同时也可以满足人们生活、工业、科研等方面的需求。
合成氨在现代社会中具有极为重要的地位和作用。
1.2 合成氨的重要性合成氨在农业和化工行业中的重要性不可忽视。
它不仅为农业生产提供了重要的支持，提高了农产品产量和质量，还为化工产品的生产提供了必要的原料支持，推动了化工行业的发展。
合成氨在当前经济社会发展中具有重要的地位和作用。
2. 正文2.1 合成氨工业的历史合成氨工业的历史可以追溯到20世纪初。
最早是德国科学家弗里德里希·奥斯卡·卡尔·韦廷（Friedrich Oscar Carl Weithen）在1909年首次成功合成氨气。
随后，德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡尔·博若克（Carl Bosch）在1913年发明了合成氨的工业生产方法，这一方法被称为哈伯-博施工艺，也被称为氮合成法。
哈伯-博施工艺是通过高温高压条件下，将氮气和氢气经过催化剂反应生成氨气。
这一工艺的成功标志着合成氨工业的发展进入了工业化生产阶段，为人类解决了农业生产中缺氮肥的问题，也推动了化工工业的发展。
在发展过程中，合成氨工业经历了多次技术革新和产能扩张，提高了生产效率，降低了成本。
目前，合成氨工业已成为全球重要的基础化工原料生产领域之一，被广泛应用于农业、化工、医药等领域。
合成氨的重要性逐渐凸显，成为推动农业生产现代化和化工工业发展的关键因素之一。
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”。
化学反应条件的优化——工业合成氨
既不能片面地追求高转化率， 也不能只追求高反应速率，而应该……
研讨的结果
外部条件 压强 温度 催化剂 浓度 工业合成氨的适宜条件 高压 200~500大气压 适宜温度 700K左右 使用铁触媒作催化剂 液化氨并及时分离、补氮氢原 料气循环[ n(N2):n(H2)=1:2.8 ]
小
结
1、合成氨的工业条件的选择 ——反应速率和化学平衡共同作用的结果
一 、合成氨反应的限度
1、请根据正反应的焓变和熵变， 分析２９８K下合成氨反应能否自发进行？ ２、请利用化学平衡移动的知识分析
什么条件有利于氨的合成？
讨论2：请同学们写出合成氨的
化学反应方程式，并讨论说明这 个反应方程式有什么特点？
N2+3H2 2NH3
（正反应放热）
特点：
a、可逆反应 b、正反应放热 c、正反应是气体体积减小的反应
3、在高温高压下，为什么还要使用催化剂？ 4、你认为合成氨中，氮气和氢气的体积比为 多少最佳，为什么？
合成氨生产示意图
2.合成氨工业流程
阅读教材，回答下列问题： 1、用图式表示合成氨的流程？
原料气 的制取
净 化
压 缩
合 成
分 离
2、如何制得原料气？
液氨
3、为什么要对原料气净化？如何净化？
合成氨简要流程示意图
铁 触 媒 催 化 能 力
用不用催化剂？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件
无催化剂 使用Fe催化剂
△ E /KJ/mol 335 3.4×1012(100k) 167 K(催)/k(无)
使用催化剂可使合成氨反应 的速率提高上万亿倍。
用不用催化剂？
分析:
经济效益和社会效益要求化学反应速度要快， 原料的利用率要高，单位时间的产量要高。
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
谢
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谢！
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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
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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。
合成氨发展史与未来的发展方向
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。
合成氨工艺的发展历史
2、脱碳： 除去二氧化碳。应用改良的热钾减法（物理吸收-解吸法）。
吸收液：27-30%的碳酸钾及氢氧化钠水溶液添加少量活化 剂二羟基乙二胺和缓蚀剂KVO3。 吸收塔塔底温度110-127度，压力1.8-2.8MPa，塔顶温 度70度，压力有所下降。 塔顶排出去的二氧化碳达99%。 改良后的热钾碱法可使气体中的二氧化碳降低到0.1%，硫 化氢降低到2-5毫克每立方米。
合成氨的实地照片
谢谢
• 粗原料气变换： C O H 2O C O 2H 2
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
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)、反应温度： 可逆放热反应最大反应速率时的反应温度随转化率 提高而降低。因此：反应前阶段使用中温变换催化 剂，反应过程为中温变换；反应后阶段是用低温变 换催化剂，反应过程为低温变换。采用水蒸气分阶 段冷激。 (4)、反应压力： 此反应压力与平衡转化率无关，但加压可以增加催 化反应器的生产能力、节能。 (5)、空间速度：一般400-600(1/h)
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。
logy4.18561.9p00.651109T9.5 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）
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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＋CaCO3
1905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。
人们称这种合成氨法为哈伯－博施法，它标志着工业上实现高压催化反应的第一个里程碑。
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。
其他国家根据德国发表的论文也进行了研究，并在哈伯－博施法的基础上作了一些改进，先后开发了合成压力从低压到高压的很多其他方法。
到30年代初合成氨成为广泛采用的制氨方法。
70年代以来，合成氨的生产不仅促进了如高压、低温、原料气制造、气体净化、特殊金属冶炼以及催化剂研制等方面的发展，还对一些化学合成工业，如尿素、甲醇和高级醇、石油加氢精制、高压聚合等起了巨大的推动作用。
原料构成改变自从合成氨工业化后，原料构成经历了重大的变化。
①煤造气时期第一次世界大战结束，很多国家建立了合成氨厂，开始以焦炭为原料。
20年代，随着钢铁工业的兴起，出现了用焦炉气深冷分离制氢的方法。
焦炭、焦炉气都是煤的加工产物。
为了扩大原料来源，曾对煤的直接气化进行了研究。
1926年，德国法本公司采用温克勒炉气化褐煤成功。
第二次世界大战结束，以焦炭、煤为原料生产的氨约占一半以上。
②烃类燃料造气时期早在20～30年代，甲烷蒸汽转化制氢已研究成功。
50年代，天然气、石油资源得到大量开采，由于以甲烷为主要组分的天然气便于输送，适于加压操作，能降低氨厂投资和制氨成本，在性能较好的转化催化剂、耐高温的合金钢管相继出现后，以天然气为原料的制氨方法得到广泛应用。
接着抗积炭的石脑油蒸汽转化催化剂研制成功，缺乏天然气的国家采用了石脑油为原料。
60年代以后，又开发了重质油部分氧化法制氢。
到1965年，焦、煤在世界合成氨原料中的比例仅占 5.8％。
从此，合成氨工业的原料构成由固体燃料转向以气、液态烃类燃料为主的时期。
装置大型化由于高压设备尺寸的限制，50年代以前，最大的氨合成塔能力不超过日产200t氨，60年代初不超过日产400t氨。
随着由汽轮机驱动的大型、高压离心式压缩机研制成功，为合成氨装置大型化提供了条件，大型合成氨厂的数目也逐年增多。
合成氨厂大型化通常指规模在日产540t （600sh.t）以上的单系列装置。
1963和1966年美国凯洛格公司先后建成世界上第一座日产540t和900t氨的单系列装置，显示出大型装置具有投资少、成本低、占地少和劳动生产率高等显著优点。
从此，大型化成为合成氨工业的发展方向。
近20多年来，新建装置大多为日产1000～1500t氨，1972年建于日本千叶的日产1540t(1700st.t)氨厂是目前世界上已投入生产的最大单系列装置。