氨（ Ammonia，即阿摩尼亞），或稱“氨氣”，氮和氫的化合物，分子式為NH?，是一種無(wú)色氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味。極易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解700倍體積氨，水溶液又稱氨水。降溫加壓可變成液體，液氨是一種制冷劑。氨也是制造硝酸、化肥、炸藥的重要原料。氨對(duì)地球上的生物相當(dāng)重要，它是許多食物和肥料的重要成分。氨也是所有藥物直接或間接的組成。氨有很廣泛的用途，同時(shí)它還具有腐蝕性等危險(xiǎn)性質(zhì)。由于氨有廣泛的用途，氨是世界上產(chǎn)量最多的無(wú)機(jī)化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。由于氨可以提供孤對(duì)電子，所以它也是一種路易斯堿。

哈柏法 ---是透過(guò)氮?dú)饧皻錃猱a(chǎn)生氨氣(NH3)的過(guò)程。

氮?dú)饧皻錃庠?/span> 200個(gè)大氣氣壓及攝氏400度，通過(guò)一個(gè)鐵化合物的催化劑(Fe3+)，會(huì)發(fā)生化學(xué)作用，產(chǎn)生氨氣。在這個(gè)情況下，產(chǎn)量一般是10-20%。

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) (該反應(yīng)是可逆反應(yīng))

ΔHo, 反應(yīng)熱為-92.4 kJ/mol。

選擇高溫的條件是為了提高反應(yīng)速率，但因?yàn)榇朔磻?yīng)是放熱反應(yīng)，在此條件下平衡后的產(chǎn)率反而較低溫時(shí)為低。

(一)原料的制備

 (1)合成氨的原料氮?dú)鈦?lái)自于空氣(以液態(tài)空氣的分餾取得)，氫氣來(lái)自于水和燃料。原料氣包含雜質(zhì)，因此在參與反應(yīng)前需要去除雜質(zhì)，即原料氣的凈化。

 (2)氫的制備

天然氣 (取其甲烷成分)，液化石油氣(取其丙烷及丁烷成分)及石油(取其石腦油等碳?xì)浠衔?可以用來(lái)制造合成氨的原料氫氣。

 

第一步先把原料中的硫化物清除，是為硫化物會(huì)毒害哈伯 -博施法所使用的催化劑。催化加氫可以把有機(jī)硫化物變成硫化氫:

 H2 + RSH → RH + H2S(g)

產(chǎn)生的硫化氫會(huì)被氧化鋅吸收，變成水和硫化鋅 :

 H2S + ZnO → ZnS + H2O

在鎳的催化下與水反應(yīng)，經(jīng)脫硫的碳?xì)浠衔?/span> (如甲烷)轉(zhuǎn)變成氫氣和一氧化碳的混合物:

 CH4 + H2O → CO + 3 H2

一氧化碳與水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成二氧化碳及制造更多的氫氣 :

 CO + H2O → CO2 + H2 (可逆反應(yīng))

接下來(lái)二氧化碳可經(jīng) 2-氨基乙醇溶液吸收或使用變壓吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA,在此使用具有專利的固態(tài)吸附媒介)清除。

制備氫的最后步驟是以使用催化劑的甲烷化 (methanation)移除在氫氣中殘留的少量一氧化碳及二氧化碳:

 CO + 3 H2 → CH4 + H2O

 CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O

水蒸氣重組 , 一氧化碳變換，清除二氧化碳及甲烷化的步驟在25 至 35 Pa的壓強(qiáng)進(jìn)行。

在氨生產(chǎn)中需要監(jiān)測(cè)油的含量，而系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源為潤(rùn)滑油壓縮機(jī)，壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，小部分潤(rùn)滑油進(jìn)入合成氨和循環(huán)氣中，不去除的話，將造成氨質(zhì)量不合格。

另一個(gè)問(wèn)題在于脫碳工藝中，通常用胺液或熱堿脫碳，而吸附后的脫碳液為酸性，極易腐蝕系統(tǒng)。腐蝕性物質(zhì)將造成脫碳系統(tǒng)結(jié)垢，降低二氧化碳移除效率，提高胺液或熱堿液的損耗。

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