人工固氮技术──合成氨学习指导.doc
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1、人工固氮技术合成氨学习指导1、生产原理N2、H2为反应气体,用铁做催化剂,原理方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);ΔH<0实验室与工业生产的原理都是该反应。所用原料为N2、H2及催化剂。生产过程中注意的问题是原料及原料气的净化、催化剂的改进。合成氨中的废渣主要有煤渣、炭黑,废气主要是H2S、CO2等,废液主要是有毒的含氰化物和含氨的污水,都需要回收利用。2、生产过程简析工业合成氨包括造气、气体净化、氨的合成三个阶段。(1)、原料气的制备(即造气)由原理知,生产原料应为N2、H2。A、N2来源于空气N2来自于空气,利用液氧、液氮沸点的不同,可将液态空气加热,蒸发
2、分离出O2、N2,这是利用物理方法得到。也可用化学方法,用碳消耗空气中的O2生成CO2,然后除去CO2而得到N2。B、H2来源于水和碳氢化合物C与H2O反应生成水煤气:C+H2O(g)CO+H2CO与H2O作用生成CO2:CO+H2OCO2+H2碳氢化合物与H2O反应生成H2:CH4+H2O3H2+COCH4+2H2O4H2+CO2该方法主要是利用石油、天然气、焦炉气等含有的大量碳氢化合物,使工业废气得以充分利用。(2)、原料气的净化工业制硫酸的过程中,就存在SO2催化氧化前对气体净化的过程,防止杂质引起催化剂中毒。合成氨的过程会出现同样的问题,故必须除去原料气体中的杂质气体,这就是原料气的净
3、化。A、常见的杂质气体常混有的杂质气体有H2S、CO、CO2、O2等。B、常见的气体净化法H2S为酸性气体杂质,可用稀氨水吸收NH3·H2O+H2S=NH4HS+H2OCO可被氧化剂氧化为CO2CO+H2O=CO2+H2CO2可用碱溶液或K2CO3等盐溶液吸收除去CO2+K2CO3+H2O=2KHCO3(3)、氨的合成与分离合成氨生产的简易流程示意图为:该流程示意图涉及到NH3合成所需的原料气及高温高压、催化剂等条件,同时为利于NH3的合成,又采用冷却的方法使氨分离。对未反应的N2、H2又循环操作,这是工业生产经常使用的方法。3、生产条件N2与H2合成NH3的条件为高温、高压、催
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