合成氨的反应过程

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下：

N2+3H2=2NH3

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：

N2+3H2→2NH3(g) =-924kJ/mol

国际上有关的研究成果认为，温和条件下的固氮作用一般包含以下三个环节：

①络合过程。它是用某些过渡金属的有机络合物去络合N2，使它的化学键削弱；②还原过程。它是用化学还原剂或其他还原方法输送电子给被络合的N2，来拆开N2中的N—N键；③加氢过程。它是提供H+来和负价的N结合，生成NH3。

德国化学家哈伯(FHaber，1868-1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6上。这是工业普遍采用的直接合成法。

反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式如下(该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下为：“催化剂”) ：

扩展资料：

氨的主要用途：

氨的主要用途是氮肥、制冷剂、化工原料。无机方面主要用于制氨水、液氨、氮肥（尿素、碳铵等）、硝酸、铵盐、纯碱。有机方面广泛应用于合成纤维、塑料、染料、尿素等。

合成氨工业的特点：

1、农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。世界人口不断增长给粮食供应带来压力，而施用化学肥料是农业增产的有效途径。

氨水（即氨的水溶液）和液氨体本身就是一种氮肥；农业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥，和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料，都是以合成氨加工生产为主。

2、与能源工业关系密切。合成氨生产通常以各种燃料为原料，同时生产过程还需燃料供给能量,因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。每吨液氨的理论能耗为 2128GJ,实际能耗远比理论能耗多，随着原料、工厂规模、流程与管理水平不同而有差异。

日产 1000t氨的大型合成氨装置生产液氨的实际能耗约为理论能耗的两倍（表2[ 大型氨厂生产合成氨的实际能耗]）。

3、工艺复杂、技术密集。氨合成是在高压高温和催化剂存在下进行的，为气固相催化反应过程。由于氨合成催化剂（见无机化工催化剂）很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸气毒害（见催化剂中毒）。

而从各种燃料制取的原料气中都含有不同数量的这些物质，故在原料气送往氨合成前，需将有害物质除去。因此合成氨生产总流程长，工艺也比较复杂，根据不同原料及不同的净化方法而有多种流程（见氨）。

参考资料来源：百度百科—合成氨

合成氨工业生产中所用的催化剂是铁触媒，其主要成分是FeO和Fe2O3，当FeO和Fe2O3中铁元素质量比为1：2时该催化剂的催化效果最好，此时FeO和Fe2O3的质量比为9：20（最简比）。

合成氨的用途：

主要用于制造氮肥和复合肥料，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料。是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位，其中约有80%氨用来生产化学肥料，20%为其它化工产品的原料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的1/2。

除此之外，在其他工业用途也十分广泛，一般是使用高压液化钢瓶存储，也是冷库设备常用的制冷剂。它的发展将对国民经济的发展产生重大影响。

百度百科-合成氨

1、铁触媒是在合成氨工业中的主要催化剂，在500℃时活性最大。

2、目前，合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒在500 ℃左右时的活性最大，这也是合成氨反应一般选择在500 ℃左右进行的重要原因之一。即使是在500 ℃和30 MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只为264％，即转化率仍不够大。在实际生产中，还需要考虑浓度对化学平衡的影响等，例如，采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合气体中分离出去，以促使化学平衡向生成NH3的方向移动。

3、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，为一种基本无机化工流程。现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务，第一次世界大战结束后，转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。

分析 合成氨是一个放热且体积减小的可逆反应，高压、低温有利于合成氨反应的进行，但温度低时反应速率减小，且催化剂活性降低。所以合成氨一般采用适宜温度（500℃）、高压（20Mpa～50MPa）、催化剂（以铁为主体的多成分催化剂——铁触媒），D正确。 点评 由于合成氨反应难以进行，又不能反应彻底，在工业化产生过程中又必须考虑如何提高产率、如何提高原料利用率、如何节约能源、对设备的要求又不能过高等诸多问题，所以选择合成氨适宜的条件既要从理论上又要从实际生产的角度进行讨论。

实验室制法有：

1 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+ 2H2O+2NH3(气体符号)

2 加热浓氨水：NH3H2O=NH3(气体符号)+H2O(别忘了加热符号)

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