合成氨工业的主要原料（合成氨工业大致流程是怎样的）
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添加时间：2022-10-24 浏览次数:2602
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氨是由什么组成的?氨是一种无机化合物，由下列元素组成:氢和氮。氨水中氮与氢的比例为1:3，氨的分子式为NH3。
氨在工业生产之前就已经存在了;它是一种自然存在的化合物，是由土壤中的一些细菌捕获空气中的氮并将其转化为氨而形成的。氨是通过生物分解产生的，比如枯萎的植物和腐烂的动物。在工业过程发展之前，氨的主要来源是有机物。
合成氨概述
氨合成是由氢气和氮气结合生产氨的过程。生产出来的大部分氨被用作肥料，尽管它也可以用于其他用途，比如制造炸药。这一过程是20世纪初在德国发展起来的。
大气中充满了氮气，但它是不活泼的，通常不与其他元素结合。制取氨的基本策略，NH3，是在高温高压下，将氢气H2和氮气N2结合。从化学上讲，这是一个困难的反应，因此需要一种试剂来加速这个过程。
20世纪初，德国发明了氨合成技术。
催化剂是一种使反应进行得更快的化合物。在氨合成中，使用的催化剂一般是铁。使用的铁是还原磁铁矿。还有其他化学物质可以用作催化剂，但铁是最常见的。
氢气的来源通常是天然气，也称为甲烷，CH4。介绍了氨合成的基本工艺。在合成氨厂还有许多其他步骤。硫化合物首先通过与氧化锌反应从天然气中除去，氧化锌转化为硫化锌。这就剩下了游离的甲烷，甲烷再经过几次转化生成氢气。
使用的温度约为400°C，使用的压力小于最佳的反应。出于安全考虑，使用的压力约为200个大气压。在此条件下，产率约为10-20%。当混合物离开反应堆时，它被冷却，这样氨就会变成液体。热量被捕获并重新用于加热进入的气体。
这种氨合成方法被称为哈伯法，因为它是由德国化学家弗里茨•哈伯发明的，他开发了化学反应的条件。20世纪初，他在含氮化肥短缺的情况下研制出了氨。当时德国需要为第一次世界大战制造炸药。目前，全世界都在大规模生产氨。
另一种制备反应所需氢的方法是电解水。电解利用电来分解化合物。在这种情况下，水被分解成氢和氧。这已经与水力发电厂的电力生产结合起来了。早在1911年，电解水就被用来为合成氨提供氢气。
有些微生物能够利用空气中的氮气生产氨。这个过程叫做固氮。在这种情况下，催化剂是称为固氮酶的复合酶。进行这一过程的细菌生活在豆科植物的根部，如豌豆。固氮显著改善了许多土壤的养分状况。
--合成氨流程
--氢的制备
如前所述，氨是一种无机分子，由三个氢和一个氮组成。氢是氨中的主要元素之一。问题是，氢分子是如何分离和得到的?传统的制氢方法有两种，分别是电解水和甲烷与蒸汽的反应。
--水的电解
电解水是利用电流将水分子分解为氢分子和氧分子的方法。很简单，水分子被分解成氧和氢。这种生产方法使用电解槽，电解槽是由电解液、阳极和阴极组成的单元。每个电解槽都有独特的功能，但最终，它们都提供了相同的结果——水分子的分解。
在聚合物电解质膜电解槽(PEM)中，采用塑料固体作为电解液。本单元的内容如下:
--水在阳极形成质子(带正电的氢离子)和氧。
--质子到达阴极(氧气留在阳极)。
--阳极产生的电子通过一个外部电路传到阴极。
--质子和电子在阴极上结合形成氢气。
--阳极和阴极上的反应。
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