化学合成氨历史.docx
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。
结合合成氨发展史,介绍合成氨工艺及能耗情况
• 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。
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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 。
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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。
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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。
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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。
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合成氨发展史
合成氨发展史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。
其发展历程可以追溯到19世纪末，经历了多个阶段的探索和突破。
19世纪末，化学家哈伯发现了一种重要的合成氨方法，即通过氨气和氮气在高温高压条件下进行催化反应。
这一方法被称为哈伯—玻什合成，成为了合成氨的主要工业方法。
然而，由于该方法需要高温高压，能耗较大，工艺复杂，限制了其规模化生产。
20世纪初，化学家卡尔·博什提出了一种新的合成氨方法，即通过将氮气和氢气通过催化剂进行反应，产生合成氨。
这一方法被称为博什—霍尔斯过程，被广泛应用于合成氨工业生产中。
博什—霍尔斯过程具有能耗低、成本低、工艺简单等优点，使得合成氨工业得以快速发展。
随着合成氨工业的兴起，合成氨的应用范围也逐渐扩大。
在农业领域，合成氨被广泛用作氮肥的主要成分，为农作物提供充足的氮源，提高农作物的产量和品质。
在化工和医药领域，合成氨则用于合成各种化学品和药物，如合成纤维、合成树脂、合成染料等。
在合成氨的发展过程中，化学家们不断探索新的合成方法和改进工艺，旨在提高合成氨的产量和质量，降低生产成本。
例如，通过改进催化剂的性能和选择合适的反应条件，可以提高合成氨的转化率和选择性，提高工业化生产的效率。
此外，还有一些新型的合成氨方法正在研究和开发中，如电解法、光催化法等，这些方法有望在未来取得突破性进展。
总结起来，合成氨的发展史可以概括为从哈伯—玻什合成到博什—霍尔斯过程的演变。
随着合成氨工业的兴起，合成氨的应用范围不断扩大，对于农业、化工、医药等领域的发展起到了重要的推动作用。
未来，合成氨的发展仍将面临挑战和机遇，需要继续进行研究和创新，以满足社会和经济的需求。
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。
合成氨发展历史与技术流程
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合成氨的反应历程
合成氨的反应历程一、合成氨反应的基本概念合成氨反应啊，那可是化学界相当有名的一个反应呢。
简单来说，就是氮气和氢气在一定条件下发生反应，生成氨气。
这个反应的化学方程式就是N₂+3H₂⇌2NH₃。
这就像是一场神奇的魔法，两种气体就这么变成了另外一种有用的气体。
二、反应发生的条件1. 温度这个反应对温度要求可严格啦。
一般来说呢，需要比较高的温度，但是温度又不能过高。
要是温度太高了，就像火太大了把菜烧焦了一样，会让反应变得很复杂，生成一些我们不想要的东西。
2. 压力压力在这个反应里也是个重要的角色。
就好比是给反应施加了一个外部的力量，让氮气和氢气能够更好地结合在一起。
通常需要比较高的压力，这样能促使反应朝着生成氨气的方向进行。
3. 催化剂这里就不得不提到催化剂啦。
催化剂就像是这个反应的小助手，没有它的话，反应虽然也能发生，但是速度就会很慢很慢。
常见的催化剂是铁触媒，它能大大加快反应的速度呢。
三、反应历程中的分子变化1. 氮气的活化氮气分子是很稳定的，就像一个很顽固的家伙。
在反应开始的时候，它需要先被活化，打破它原本稳定的结构。
这就需要一定的能量输入，比如前面提到的合适的温度和压力，再加上催化剂的作用，氮气分子中的氮氮三键就开始松动啦。
2. 氢气的吸附与解离氢气分子呢，也不是干等着的。
它会被吸附到催化剂的表面，然后发生解离，变成单个的氢原子。
这就像是一群小伙伴分散开来，准备去和氮气分子进行组合。
3. 反应的中间步骤当氮气被活化，氢气解离之后，氮原子和氢原子就开始相互作用啦。
它们会形成一些中间产物，这些中间产物的结构比较复杂，就像一个正在搭建的积木建筑，还没有完全成型。
4. 氨气的生成经过一系列复杂的步骤之后，终于形成了我们想要的氨气。
氨气分子就像是这个反应的最终成果，从那些复杂的中间过程中诞生出来啦。
四、合成氨反应的重要性1. 在农业上的应用氨气可是生产化肥的重要原料呢。
有了氨气，就能制造出各种氮肥，就像尿素之类的。
合成氨的概述范文
合成氨的概述范文合成氨是一种重要的化学原料，广泛用于制造化肥、塑料、石油炼制、化学工业和其他许多工业领域。
在过去的几个世纪中，合成氨的生产方式经历了许多创新和改进。
本文将概述合成氨的发现历史、生产方法、催化剂、过程条件以及应用领域。
合成氨的发现历史可以追溯到18世纪。
1785年，英国化学家亨利·卡文迪什发现了一种新的气体，具有刺激性气味且能熄灭火焰。
他将其命名为"制酸气体"，实际上他发现的是氨气。
不久之后，英国化学家约瑟夫·普里斯特利对氨进行了进一步的研究，并命名为"合成氨"。
在19世纪初期，化学家们努力寻找一种以经济和可持续方式大规模生产合成氨的方法。
直到1908年，德国化学家弗里茨·哈伯和卡尔·博施发现了现代合成氨的方法，该方法后来被命名为哈伯-博施过程。
哈伯-博施过程是一种通过将氮气与氢气反应生成氨气的方法。
该过程使用一种特殊的催化剂，铁促进反应的进行。
反应通常在高温（400-500摄氏度）和高压（100-200大气压）条件下进行，以提高反应速率和收率。
这种方法不仅可以从大气中提取氮气，而且还可以使用水和天然气等廉价原材料进行氢气的生产。
尽管哈伯-博施过程有效地解决了合成氨的生产难题，但仍然存在一些挑战。
催化剂的活性随着时间的推移会降低，需要进行周期性的更换和再生。
此外，高温和高压的条件使得反应过程能耗高，同时还存在安全隐患。
因此，化学家们一直在研究开发新的催化剂和改进过程条件，以提高效率和降低成本。
除了哈伯-博施过程，还有其他几种生产合成氨的方法被开发出来。
其中一种方法是通过催化裂解可以选择性氨的物质，例如尿素。
该方法利用高温下尿素的分解产生氨气，并且可以回收和再利用副产物尿素。
另一种方法是电解氨的合成。
该过程利用电解法将氮气和水反应形成氨和氧气。
这种方法需要低温和低压条件，并且消耗的能量较少，但电解设备的成本较高。
合成氨的历史人类文明的里程碑
合成氨的历史人类文明的里程碑合成氨的历史：人类文明的里程碑合成氨是一种重要的化学物质，广泛应用于农业、医药、化工等领域。
它的发现和应用对人类社会的发展产生了深远的影响，堪称人类文明的里程碑。
本文将从合成氨的发现、应用领域以及对社会经济的影响方面进行探讨。
1. 合成氨的发现历程合成氨的发现早在19世纪末就有了重要的突破。
德国化学家弗里德里希·奥斯卡·格尔哈特是最早实现合成氨的人之一。
他通过高温和高压的条件，成功地将氮气和氢气催化反应，获得了合成氨。
此后，随着技术的进一步发展，合成氨生产的方法逐渐完善，使得规模化生产成为可能。
2. 合成氨的应用领域合成氨作为一种重要的化学原料，在农业、医药和化工等领域中有广泛的应用。
首先，在农业领域，合成氨被用作农作物的重要氮肥。
氮是植物正常生长所需的关键元素，通过提供合成氨肥料，可以补充土壤中的氮素，促进作物生长，提高农作物产量。
其次，在医药领域，合成氨被用于制造抗生素、营养剂和生物碱等药物。
此外，在化工领域，合成氨可用于合成各种有机化合物，如塑料、合成纤维等，推动了化学工业的发展。
3. 合成氨对社会经济的影响合成氨的应用对社会经济发展产生了重要的影响。
首先，在农业方面，合成氨的广泛应用使得农作物的产量显著提高，解决了大部分人口的粮食需求，促进了农业现代化的发展。
其次，在医药领域，合成氨的应用使得制药工业能够大规模生产药物，降低了药品的成本，提高了人们的生活质量。
同时，在化工领域，合成氨的使用促进了化学工业的发展，催生了一批以合成氨为基础的重要化学品的产生，推动了工业化进程。
综上所述，合成氨的发现和应用对人类社会的发展产生了深远的影响，成为人类文明的里程碑之一。
通过合成氨的生产和应用，农业发展得到促进，医药工业迅速发展，化工领域蓬勃兴起，为社会经济的繁荣做出了巨大贡献。
值得期待的是，随着科技的不断进步，合成氨的应用领域还将不断扩大，为人类社会的发展创造更多的机遇和挑战。
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。
合成氨发展史
合成氨发展史合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化肥、化学工业等领域。
它的发展历程可以追溯到19世纪末的德国。
本文将从历史的角度来探讨合成氨的发展史。
19世纪末，德国化学家弗里德里希·奥斯卡·巴斯纳（Friedrich Oscar Bosch）和卡尔·博斯（Carl Bosch）开始研究氨的合成方法。
当时，氨主要通过植物固氮和煤气化反应从气体中提取。
然而，这种方法效率低下，成本高昂，无法满足工业需求。
巴斯纳和博斯在研究中发现，通过高温和高压条件下，将氮气和氢气进行催化反应，可以合成氨。
于是，他们开始尝试使用铁作为催化剂，并在1910年成功地实现了工业化合成氨的试验。
然而，这个方法的实施并不容易。
高温高压条件下的反应对设备和催化剂提出了很高的要求。
巴斯纳和博斯花费了数年时间改进设备和催化剂，最终于1913年建立了第一个工业化的合成氨厂。
合成氨的工业化生产在发展初期遇到了很多问题。
首先，高温高压条件下的反应对设备的耐压性要求很高，这导致了设备的频繁故障和维修。
其次，铁催化剂的性能不稳定，容易失活，需要经常更换。
这些问题使得合成氨的生产成本居高不下。
随着时间的推移，合成氨的生产技术逐渐得到改进和完善。
20世纪30年代，德国化学家卡尔·博斯和他的团队提出了一种新的催化剂——铁-铝合金催化剂。
这种催化剂具有更好的活性和稳定性，使得合成氨的生产效率得到了大幅提升。
在二战期间，合成氨的生产技术得到了进一步的发展。
由于战争的需要，合成氨被广泛用于制造炸药。
为了提高生产效率，德国在合成氨生产中使用了更高的压力和更高的温度，从而使合成氨的产量大幅增加。
战后，合成氨的生产技术继续得到改进。
20世纪60年代，美国化学家阿尔弗雷德·埃尔登（Alfred E. Edden）提出了一种新的催化剂——铁-钼催化剂。
这种催化剂具有更高的活性和选择性，使合成氨的生产过程更加高效和稳定。
第一章_合成氨
燃料中水分蒸发
自由空间
聚集煤气
CO + H2O == CO2 + H2
5、间歇式制取半水煤气的工作循环五阶段
吹风阶段 一次上吹制气 下吹制气 二次上吹制气 空气吹尽
– 制取半水煤气的工作循环通长需3～4分钟
间歇式制取半水煤气的工作循环过程见下图
间
CO2 (N2)
歇
式
CO(N2)
制
O2(N2)
取
半
H2O(g)
H2O(g)
水
CO+H2
CO+H2
煤
气
的 工
H2O(g)
作
CO+H2
CO+H2
循 环
O2(N2)
6、间歇式制取半水煤气的工艺条件
气化效力：指制得半水煤气所具有的热值与制 气投入的热量（消耗燃料＋蒸汽潜热）之比。
– 温度：
操作温度：指氧化层温度，简称炉温。 通常炉温比灰熔点低50℃。 工业上采用炉温范围1000～1200℃。
– 要求甲烷转化温度大于1000℃，见下图。 – 但耐热合金管只能达800～900℃，难以满足要求。
工业生产一般采用二段转化工艺
– 在第一段转化气中配入适量空气，于第二段转化 炉中燃烧，使温度达1200℃以上。
① 使未转化的甲烷进一步转化
② 使（CO+H2）: N2= 3~3.1
– 影响因素见下图
二、氨合成技术发展简史
氨的发现
– 1754年普里思特里（Priestly）发现氨（ NH3 ）:
加热氯化氨（NH4Cl）和石灰（CaO）： NH4Cl + Ca(OH)2 ==== CaCl2+ H2O + NH3↑
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）
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。
高中化学素材集锦10合成氨的发展及意义 Word版
合成氨的发展及意义
（1）合成氨的发展
1909年7月2日哈伯在实验室采用600℃、200个大气压和用金属铁作催化剂的条件下，人工固氮成功。
此后哈伯提出了原料气循环使用的合理建议；波施也解决了从水煤气中获得氢气的问题。
1910年化学家米塔斯研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的高效铁催化剂。
1911年巴登公司在德国奥堡建成世界第一座日产30
吨合成氨的工厂。
人称这种合成氨方法为“哈伯－波施法”，这是具有世界意义的人工固氮技术的重大成就。
（2）合成氨的意义
合成氨是化工生产实现高温、高压、催化反应的第一个里程碑。
合成氨的原料来自空气、煤和水，因此是最经济的人工固氮法，从而结束了人类完全依靠天然氮肥的历史，给世界农业发展带来了福音，为工业生产、军工需要的大量硝酸、炸药解决了原料问题，在化工生产上推动了高温、高压、催化剂等一系列的技术进步。
合成氨的历史.doc
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。
合成氨工业史话
合成氨工业史话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。
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。
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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。
1900年法国化学家勒夏特利首先开始研究氢气和氮气在高压下直接合成氨的反应。
但由于所用的氢气和氮气混进了空气，实验发生了爆炸，被迫放弃了实验。
接着，德国化学家能斯特（Nernst,W ），研究了氮、氢、氨的气体反应体系，但由于计算用了一个错误的热力学据，得出不正确的理论，停止了研究。
在这种情况下，试验得以继续下去的动力是合成氨方法的巨大经济价值和社会需求。
由于人们不惜耗巨资，投入了强大的技术力量，才终于实现了大规模的合成氨生产。
谈到合成氨，许多人都知道这是德国物理学家、化工专家哈伯（Haber,F.1868－1934）在20世纪初作出的贡献，知道他因此获得1918年度的诺贝尔奖,讲合成氨必讲哈伯。
1909年7月2日哈伯领导的研究小组首次用金属锇粉末催化剂，在高温高压设备中成功地生产出90g氨，全世界为之震惊。
BASF(Badische Anilin und Soda Fabrik)公司为了开发合成氨催化剂，抢先预订了全世界所有金属锇的购买权，总量约达100kg。
出巨资支助此项研究工作，这足以看出当时BASF公司为了开发合成氨催化剂决心之大，信心之足，心情之迫。
随后时间不长，哈伯被推选担任在柏林新建立的物理化学与电化学研究所所长，他不得不停止在合成氨方面的研究工作。
也正因他在成氨领域开创性工作，从而使他获得了1919年的诺贝尔化学奖。
在这些实验的基础上，哈伯和他的学生勒·罗塞格诺尔（LeRossignol,R.）坚持了氨的合成研究。
他们通过大量的实验和计算，发现锇和铀具有良好的催化性能，可以在175－200个大气压和500－600℃的条件下使氮、氢反应产生高于6％的氨。
然而，哈伯的试验装置，虽然能值得氨，却不安全，或是装置的密封处受不住内部压力使混合气体冲出，或是发生爆炸。
紧接着，BASF公司把研究合成氨催化剂的工作交给了Alwin Mittasch。
他并没有一头扎进实验室，而是对过去的实验数据进行了全面的分析，对几百种试验的催化剂进行了分类和总结。
竟然大胆地冲破许多理论权威的思想束缚，提出了一个未经证明的科学假设：1、寻找合适的催化剂，必须用相当多的元素和大批添加剂进行实验。
2、催化剂反应要象Haber的实验一样必须在高温和高压条件下进行。
3、需要进行极大量的成套的试验。
他们的研究队伍依据这样的理论假设，着手实验。
从1909年到1912年的短时间内，完成的实验量是惊人的，在 2500个不同的催化剂上大约进行了6500次试验，试验的次数超过了一万次，完成了4000多个不同体系的研究工作。
与此同时，全世界至少有30多个国家，几百个研究机构也都进行寻找和开发合成氨催化剂的研究工作。
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。
然而，以贵重金属(金属锇等)为主的催化剂，再添加其它化合物或元素的研究工作成效不大。
再根据 Mittasch的假设，有人建议用天然矿石作催化剂试验，因为合成氨反应是高温高压下进行，有还原性气氛(H2)，就可使矿石中金属氧化物质可能会有催化性能。
真是“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”。
在大量试验矿石的过程中，发现瑞典铁矿得到相当满意的氨产量。
经过化学分析瑞典磁铁矿和进一步验证，发现最好的催化剂就是纯铁和百分之几的氧化铝，少量的钾碱和石灰熔合，其组成与瑞典磁铁矿相近。
现在全世界所有的合成氨催化剂都是依据这个发现制备的，只是性能和结构更趋于稳定和优良。
在1913年9月9日实现了氨生产的工业化，兴建的装置是用185mm直径的反应器，催化剂体积用90L，在 200Pa压力下运转，起初氨的日产量只有3t—5t，但是生产量逐步增加，以致于到1917年由Haber—Bosch生产过程所生产的氨年产量已超过 60000t。
人们对合成氨反应的研究堪称世界第一反应，时至今日仍然有许多科学家对合成氨的催化剂结构、性能、反应动力学做更深入的研究工作，在化学界把合成氨反应已看成经典反应，任何一个催化新理论，任何一个催动力学模型，任何一个化学反应新概念，都要用合成氨反应来检验和证明。
综上（1） 1774年化学家普利斯德里——证实了氨是氮和氢的化合物（2）1795年希尔德布兰德就曾试图在常压下合成氨，失败（3）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，从而为合成氨的反应提供了理论基础。
（4）家勒夏特利首先开始研究氢气和氮气在高压下直接合成氨的反应，实验装置爆炸，实验失败。
（5）哈伯在高温高压设备中成功地生产出90g氨（6）波施筛选出合成氨反应的最适合的催化剂，并解决了量产的的一些技术问题。
合成氨的起步时代，人们经历了无数失败，才获得了影响后世的成就。
人们制取化学物质的目的是为了实际需要，以此为动力，人们开始了对某种化学物质的研究。
一开始，人们往往通过分解一种物质来确定合成该物质的思路。
然后，人们，按照思路来尝试各种条件，应用不同条件，考察反映的效率，最终确定一种比较科学合理，高效绿色的方法。
二，制氨方法1.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： CaCN2＋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高温高压耗为153GJ（1G=109）,由于成本过高，到30年代被淘汰。
2.1909年,德国物理化学家F.哈伯用锇（Os）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。
N2+3H2=2NH3 高温高压锇作催化剂3煤造气时期。
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。
4.合成氨法：在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2====2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，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。
世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
到20世纪30年代初，合成氨已经成为世界上广泛采用的制氨方法。
20 世纪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。
表1 1931～1932年度世界氨产量（以N 计）表2 氨合成方法参考文献：/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=742 《关于合成氨历史的断想》《合成氨的发展史》《合成氨的工艺》《结合合成氨发展史_介绍合成氨工艺及能耗情况》《结合合成氨工艺谈合成氨发展史》《工业合成氨方法和工艺流程》。