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  • 合成氨工業(yè)的主要原料(合成氨工業(yè)大致流程是怎樣的)
合成氨工業(yè)的主要原料(合成氨工業(yè)大致流程是怎樣的)
氨是由什么組成的?氨是一種無機(jī)化合物,由下列元素組成:氫和氮。氨水中氮與氫的比例為1:3,氨的分子式為NH3。
產(chǎn)品類別: 合成氨工業(yè)的主要原料(合成氨工業(yè)大致流程是怎樣的)
產(chǎn)品名稱: 合成氨工業(yè)的主要原料(合成氨工業(yè)大致流程是怎樣的)
更新時(shí)間: 2022-10-24 07:01:25
產(chǎn)品型號(hào): 氨是由什么組成的?氨是一種無機(jī)化合物,由下列元素組成:氫和氮。氨水中氮與氫的比例為1:3,氨的分子式為NH3。

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合成氨工業(yè)的主要原料(合成氨工業(yè)大致流程是怎樣的)


  氨是由什么組成的?氨是一種無機(jī)化合物,由下列元素組成:氫和氮。氨水中氮與氫的比例為1:3,氨的分子式為NH3。

  氨在工業(yè)生產(chǎn)之前就已經(jīng)存在了;它是一種自然存在的化合物,是由土壤中的一些細(xì)菌捕獲空氣中的氮并將其轉(zhuǎn)化為氨而形成的。氨是通過生物分解產(chǎn)生的,比如枯萎的植物和腐爛的動(dòng)物。在工業(yè)過程發(fā)展之前,氨的主要來源是有機(jī)物。

  合成氨概述

  氨合成是由氫氣和氮?dú)饨Y(jié)合生產(chǎn)氨的過程。生產(chǎn)出來的大部分氨被用作肥料,盡管它也可以用于其他用途,比如制造炸藥。這一過程是20世紀(jì)初在德國(guó)發(fā)展起來的。

  大氣中充滿了氮?dú)猓遣换顫姷?,通常不與其他元素結(jié)合。制取氨的基本策略,NH3,是在高溫高壓下,將氫氣H2和氮?dú)釴2結(jié)合。從化學(xué)上講,這是一個(gè)困難的反應(yīng),因此需要一種試劑來加速這個(gè)過程。

  20世紀(jì)初,德國(guó)發(fā)明了氨合成技術(shù)。

  催化劑是一種使反應(yīng)進(jìn)行得更快的化合物。在氨合成中,使用的催化劑一般是鐵。使用的鐵是還原磁鐵礦。還有其他化學(xué)物質(zhì)可以用作催化劑,但鐵是最常見的。

  氫氣的來源通常是天然氣,也稱為甲烷,CH4。介紹了氨合成的基本工藝。在合成氨廠還有許多其他步驟。硫化合物首先通過與氧化鋅反應(yīng)從天然氣中除去,氧化鋅轉(zhuǎn)化為硫化鋅。這就剩下了游離的甲烷,甲烷再經(jīng)過幾次轉(zhuǎn)化生成氫氣。

  使用的溫度約為400°C,使用的壓力小于最佳的反應(yīng)。出于安全考慮,使用的壓力約為200個(gè)大氣壓。在此條件下,產(chǎn)率約為10-20%。當(dāng)混合物離開反應(yīng)堆時(shí),它被冷卻,這樣氨就會(huì)變成液體。熱量被捕獲并重新用于加熱進(jìn)入的氣體。

  這種氨合成方法被稱為哈伯法,因?yàn)樗怯傻聡?guó)化學(xué)家弗里茨?哈伯發(fā)明的,他開發(fā)了化學(xué)反應(yīng)的條件。20世紀(jì)初,他在含氮化肥短缺的情況下研制出了氨。當(dāng)時(shí)德國(guó)需要為第一次世界大戰(zhàn)制造炸藥。目前,全世界都在大規(guī)模生產(chǎn)氨。

  另一種制備反應(yīng)所需氫的方法是電解水。電解利用電來分解化合物。在這種情況下,水被分解成氫和氧。這已經(jīng)與水力發(fā)電廠的電力生產(chǎn)結(jié)合起來了。早在1911年,電解水就被用來為合成氨提供氫氣。

  有些微生物能夠利用空氣中的氮?dú)馍a(chǎn)氨。這個(gè)過程叫做固氮。在這種情況下,催化劑是稱為固氮酶的復(fù)合酶。進(jìn)行這一過程的細(xì)菌生活在豆科植物的根部,如豌豆。固氮顯著改善了許多土壤的養(yǎng)分狀況。

  --合成氨流程

  --氫的制備

  如前所述,氨是一種無機(jī)分子,由三個(gè)氫和一個(gè)氮組成。氫是氨中的主要元素之一。問題是,氫分子是如何分離和得到的?傳統(tǒng)的制氫方法有兩種,分別是電解水和甲烷與蒸汽的反應(yīng)。

  --水的電解

  電解水是利用電流將水分子分解為氫分子和氧分子的方法。很簡(jiǎn)單,水分子被分解成氧和氫。這種生產(chǎn)方法使用電解槽,電解槽是由電解液、陽極和陰極組成的單元。每個(gè)電解槽都有獨(dú)特的功能,但最終,它們都提供了相同的結(jié)果——水分子的分解。

  在聚合物電解質(zhì)膜電解槽(PEM)中,采用塑料固體作為電解液。本單元的內(nèi)容如下:

  --水在陽極形成質(zhì)子(帶正電的氫離子)和氧。

  --質(zhì)子到達(dá)陰極(氧氣留在陽極)。

  --陽極產(chǎn)生的電子通過一個(gè)外部電路傳到陰極。

  --質(zhì)子和電子在陰極上結(jié)合形成氫氣。

  --陽極和陰極上的反應(yīng)。





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