《合成氨生产技术:第1讲 氨的发现与制取.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《合成氨生产技术:第1讲 氨的发现与制取.docx(4页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、氨的发现与制取氮肥对农药生产的重要性就相当于鱼儿离不开水。第一次世界 大战之前,欧洲的氮肥主要来自智利硝石(NaNCh)。当时估计1925 年硝石将会采光,收成将会一落千丈。因此,设法要把大气里的氮 变成氮肥,保证粮食生产彻底消除饥荒迫在眉睫。一、氨的发现1754年,发现氨J.普里斯特利(Priestley)加热氯化铉和石灰混 合物,发现了氨。1784年,确定氨的组成C.L.伯托利(Berthollet)第一个以相当 高的精确度证明了氨是由氮和氢组成。20世纪初,很多化学家积极从事氨合成的理论基础研究和工 艺条件试验,德国物理化学家F.哈伯和工程师C.博施于高压、高温 和有催化剂存在时,利用氮
2、气和氢气成功地直接合成了氨。1913 年,世界上第一座日产30t氨的装置在德国建成投产,从而在工业上 第一次实现了利用高压,由元素直接合成无机产品的生产过程。后来德国的化学工程师博施通过合成氨催化剂优化找到了理 想的铁催化剂来合成氨。普利斯特里英国化学家。1733年3月13 B生于约克郡兹市 郊区的菲尔德黑德农庄,1804年2月6日卒于美国宾夕法尼亚州 诺森伯兰。1765年获爱丁堡大学法学博士学位。他的职业是牧师(神学家),化学只是他的业余爱好。1766年当选为英国皇家学会 会员。1782年当选为巴黎皇家科学院的外国院士。早在1771年,普利斯特里把硝石加热对,已经制得了氧气。 他在题为”各种
3、空气的观察”一文中,曾提到:”在我从硝石得到 的一定量(的空气)中,不仅蜡烛能点燃,而且火焰增大,还听到 了响声,好像硝石在明火中烧爆的声音。但由于他当时把这种气 体,混同于一般空气,所以未能发现氧。普利斯特里认为空气是单 一的气体,助燃能力之所以不同,其区别仅在于其中含燃素量的不 同。从汞烧渣中分解出来的是新鲜的、不含一点燃素的空气,所以 吸收燃素的能力和助燃能力都特别强。因此他把这种气体叫做脱 燃素空气。而寻常的空气,由于经过动物呼吸、植物的燃烧和腐 烂,已经吸收了不少燃素,所以助燃能力就差了:一旦空气被燃素 饱和,那么它就不再助燃,变成被燃素饱和了的空气(指氮气) 或叫燃素化空气”。弗里
4、茨哈伯,德国化学家,1868年12月9日出生在德国西 里西亚布雷斯劳(现为波兰的弗罗茨瓦夫)的一个犹太人家庭。1909 年,成为第一个从空气中制造出氨的科学家,使人类从此摆脱了依 靠天然氮肥的被动局面,加速了世界农业的发展,因此获得1918 年瑞典科学院诺贝尔化学奖。1908年7月,德国化学家弗里茨哈伯在实验室用N2和H2 在600Cs 200个大气压,以饿为催化剂的条件下合成了氨,虽然 产率仅有8%,却也是一项重大突破。并成功地设计了原料气的循 环工艺,这就是合成氨的哈伯法。1913年,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
5、施,进行了多达6500次试验,测试了 2500种不同配方的催 化剂后,最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂,将哈伯的合成氨设 想变为现实,一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。博施1874年8月27日出生于德国科隆,从1894年到1896 年就读于查诺顿堡的工业学院(现在的柏林工业大学)与莱比锡大 学化学系,1898年毕业,1899年开始在BASF公司工作。他比较感兴趣的是有关固氮的问题,且他在这领域的第一个实 验室利用金属曷化物和氮化物来完成的。而1907年后他开始了 一个小规模实验性工厂生产氤化钗的化合物。1908年时,博施在 BASF开始有了真正大规模的工作,主要是弗里茨哈伯所研究出的 利用
6、高压方式合成氨的过程,而他被赋予的任务是要去开发一个 能够在大规模工厂生产的流程,而这项任务包括厂房和设备的设 置,且必演能够承受高温高压的环境,哈伯的含饿催化剂 中不得 采用便宜且更容易使用的物质代替。博施和他的合作研究人员发现 了可使用纯铁以及其他某些添加剂来解决此问题。但是除此之外还 必须解决是高压炉的制造,希望能以便宜的方式来制造和清洁合成 时所得到的氨气。这些经过努力都得到了解决。二、氨的制取()氤氨法1898年弗兰克(A . Frank)等人发现。碳化钙加热时与氮气反 应生成割氨化钙,割氨化钙在200C下碱性介质中水解成氨。CaC2+N2 一 CaCN2+CCaCN2+H2O 一CaCO3+2NH3(二)直接合成法1905年,德国化学家F哈伯(Haber)最终证实了氢气和氮气在 一定条件高压、高温和有催化剂存在时,(饿催化剂、17.5-20MPa、 500-600C )下能直接合成氨,出口氨达6%。N2 + 3H2 f 2NH3