化工基础 第六章合成氨工业 概述 $2 氨合成的热力学基础 83 氨合成的动力学基础 氨的合成 65 原料气生产 氨生产的原则流程 ☑✉D☒？
第六章 合成 工氨工业 业 §1 概 述 §2 氨工业合成的热力学基础 §3 氨工业合成的动力学基础 §4 氨工业的合成 §5 原料气生产 §6 氨工业生产的原则流程
化工基础 概述 氨的重要性及发展概况 1.合成氨工业的发展史 Fritz Haber(1868~193 植物生长：需氮25~30kg/亩 4) 氨的合成是人类从自然界制取含氮化合物的最重要的方法。 将空气中丰富的游离氮固定下来一大气固氮 F.哈伯(Fritz Haber)成为“哈伯合成氨”的发明者 ☑✉D☒？
§ 1 概 述 一、氨工业的重要性及发展概况 1 ．合成氨工业工业的发展史 植物生长：需氮 25 ～ 30kg/ 亩 氨工业的合成是人类从自然界制取含氮化合物的最重要的方法。 将空气中丰富的游离氮固定下来——大气固氮 F· 哈伯（ Fritz Haber ）成为 “哈伯合成氨工业” 的发明者 Fritz Haber （ 1868 ～ 193 4 ）
化工基础 1795年一一失败： 19世纪下半叶一一由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反 应推向生成氨的方向：提高温度会将反应移向相反的方向，然而温 度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。 能斯特指出：氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了 一些实验数据。 勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验，但是由于氮氢混 和气中混进了氧气，引起了爆炸，放弃。 哈伯一一首先制得了较纯净的氢气、氮气。 1909年—— 600℃的高温、200个大气压和锇为催化剂的条 件下，得到产率约为8%的合成氨。 成功地设计了原料气的循环工艺。一一 合成氨的哈伯法 网qc☒？
1795 年——失败。 19 世纪下半叶——由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反 应推向生成氨的方向；提高温度会将反应移向相反的方向，然而温 度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。 能斯特指出：氮和氢在高压条件下是能够合成氨工业的，并提供了 一些实验数据。 勒夏特里第一个试图进行高压合成氨工业的实验，但是由于氮氢混 和气中混进了氧气，引起了爆炸，放弃。 哈伯——首先制得了较纯净的氢气、氮气。 1909 年 —— 600℃ 的高温、 200 个大气压和锇为催化剂的条 件下，得到产率约为 8 ％的合成氨工业。 成功地设计了原料气的循环工艺。——合成氨工业的哈伯法
化工基础 两年间，他们进行了多达6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后 选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。 开发了适用的高压设备。 1913年：一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。从此合成氨成为化学 工业中发展较快，十分活跃的一个部分。 合成氨生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径，更重要的是 这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。合成氨 的研究来自正确的理论指导，反过来合成氨生产工艺的研试又推动了科 学理论的发展。 1918年诺贝尔化学奖授子哈伯。 ✉D☒？
两年间，他们进行了多达 6500 次试验，测试了 2500 种不同的配方，最后 选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。 开发了适用的高压设备。 1913 年：一个日产 30 吨的合成氨工业工厂建成并投产。从此合成氨工业成为化学 工业中发展较快，十分活跃的一个部分。 合成氨工业生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径，更重要的是 这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。合成氨工业 的研究来自正确的理论指导，反过来合成氨工业生产工艺的研试又推动了科 学理论的发展。 1918 年诺贝尔化学奖授予哈伯
化工基础 合成氨的发展阶段： ·第一阶段(1913~1945年)：以焦炭或无烟煤为原料，压强：100~ 1000atm。 第二阶段(1946~60's初)：合成氨的原料由固体转化为以气、液燃料 为主，尤其是天然气受到重视。62年，天然气原料已占38%。此时， 原料气的制备及净化技术大大发展。 ·第三阶段(60s初至今)：原料基本上是油、气，到80's,天然气原料 已占80%左右。同时，生产技术进展迅速： ·生产规模趋向大型化，30~50万吨/年，甚至更大。大型装置 效率提高，生产成本大大降低。 ·热能充分综合利用，制氨能耗降低。 。生产过程高度自动化。 合成氨是当今世界上除硫酸外产量最大的化工产品。 M网☒？
合成氨工业的发展阶段： 第一阶段（ 1913 ～ 1945 年）：以焦炭或无烟煤为原料，压强： 100 ～ 1000atm 。 第二阶段（ 1946 ～ 60’s 初）：合成氨工业的原料由固体转化为以气、液燃料 为主，尤其是天然气受到重视。 62 年，天然气原料已占 38% 。此时， 原料气的制备及净化技术大大发展。 第三阶段（ 60’s 初至今）：原料基本上是油、气，到 80’s ，天然气原料 已占 80% 左右。同时，生产技术进展迅速： 生产规模趋向大型化， 30 ～ 50 万吨 / 年，甚至更大。∵大型装置 效率提高，生产成本大大降低。 热能充分综合利用，制氨工业能耗降低。 生产过程高度自动化。 合成氨工业是当今世界上除硫酸外产量最大的化工产品
化工基础 2.我国的合成氨工业 解放前只有两个合成氨厂：永利宁厂、大连化肥厂。 1961年，我国自行设计的第一个年产5万吨的合成氨在四川化工厂 投产。 63年，我国第一次成套引进合成氨设备。 70's起，陆续引进以天然气、轻油、重油为原料，年产30万吨合 成氨的17套大型装置。 98年，我国的合成氨产量已跃居世界第一。我国的氮肥产量（按100 %有效氮计)： 年份 1949 1959 1986 1990 2006 氮肥产量 (万吨) 0.6 16.4 1160 2000 3412
2 ．我国的合成氨工业工业 解放前只有两个合成氨工业厂：永利宁厂、大连化肥厂。 1961 年，我国自行设计的第一个年产 5 万吨的合成氨工业在四川化工厂 投产。 63 年，我国第一次成套引进合成氨工业设备。 70’s 起，陆续引进以天然气、轻油、重油为原料，年产 30 万吨合 成氨工业的 17 套大型装置。 98 年，我国的合成氨工业产量已跃居世界第一。我国的氮肥产量（按 100 % 有效氮计）： 年份 1949 1959 1986 1990 2006 氮肥产量 （万吨） 0.6 16.4 1160 2000 3412
化工基础 ●2005年，世界合成氨产量：1.433亿吨。 ·目前，我国是世界上合成氨产量增长最快的地区 之一。2004年国内合成氨生产能力约4300 万吨，产量4222万吨。1998~2004年的 产量平均增长率4.9%。我国合成氨主要用于 加工单一氮肥产品，商品液氨的产量和贸易量不 到合成氨总产量的5%。 。“十一五”期间，我国合成氨产量将继续增加 ,2010年将达到5000万吨。 D☒？
2005 年，世界合成氨工业产量： 1.433 亿吨。 目前，我国是世界上合成氨工业产量增长最快的地区 之一。 2004 年国内合成氨工业生产能力约 4300 万吨，产量 4222 万吨。 1998 ～ 2004 年的 产量平均增长率 4.9% 。我国合成氨工业主要用于 加工单一氮肥产品，商品液氨工业的产量和贸易量不 到合成氨工业总产量的 5% 。 “ 十一五”期间，我国合成氨工业产量将继续增加 ， 2010 年将达到 5000 万吨
化工基础 。我国合成氨技术的基本状况 ·大型氮肥装置 大型合成氨装置共计34套，生产能力1000万t/a；下 游产品除1套装置生产硝酸磷肥之外，均为尿素。按原料类型分 以天然气（油田气）为原料的17套，以轻油为原料的6套，以 重油为原料的9套，以煤为原料的2套。除上海吴泾化工厂外， 其他均系从国外引进，荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术。 天然气合成氨能耗由41.87GJt降至33.49GJt,生产能 力提高了15%~22%；轻油型能耗降至37.2GJt,生产能力提 高了15%左右。渣油型合成氨装置也进行过增产10%的改造。 开始进行以"原料结构和产品结构调整"为核心内容的技 术改造
我国合成氨工业技术的基本状况 大型氮肥装置 大型合成氨工业装置共计 34 套，生产能力 1 000 万 t/a ；下下 游产品除 1 套装置生产硝酸磷肥之外，均为尿素。按原料类型分 ：以天然气 ( 油田气 ) 为原料的 17 套，以轻油为原料的 6 套，以 重油为原料的 9 套，以煤为原料的 2 套。除上海吴泾化工厂外， 其他均系从国外引进，荟萃了当今世界上主要的合成氨工业工艺技术。 天然气合成氨工业能耗由 41.87GJ/t 降至 33.49GJ/t ，生产能 力提高了 15% ～ 22% ；下轻油型能耗降至 37.2GJ/t ，生产能力提 高了 15% 左右。渣油型合成氨工业装置也进行过增产 10% 的改造。 开始进行以 " 原料结构和产品结构调整 " 为核心内容的技 术改造
化工基础 中、小型氮肥装置 中型合成氨装置55套，生产能力约为500万t/a;其下 游产品主要是尿素和硝酸铵；其中以煤、焦为原料的装 置有34套，以渣油为原料的装置有9套，以气为原料的 装置有12套。 。小型合成氨装置700多套，生产能力约为3000万ta; 其下游产品原来主要是碳酸氢铵，现有112套经过改造 生产尿素。原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的 占96%，以气为原料的仅占4%。 ·我国引进大型合成氨装置的总生产能力只占我国合成氨总能 力的114左右，因此可以说我国氮肥工业主要是依靠自力更 生建设起来的。在此过程中，研究开发了许多工艺技术，促 进了氮肥生产的发展和技术水平的提高。 网☒？
中、小型氮肥装置 中型合成氨工业装置 55 套，生产能力约为 500 万 t/a ；下其下 游产品主要是尿素和硝酸铵；下其中以煤、焦为原料的装 置有 34 套，以渣油为原料的装置有 9 套，以气为原料的 装置有 12 套。 小型合成氨工业装置 700 多套，生产能力约为 3 000 万 t/a ；下 其下游产品原来主要是碳酸氢铵，现有 112 套经过改造 生产尿素。原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的 占 96% ，以气为原料的仅占 4% 。 我国引进大型合成氨工业装置的总生产能力只占我国合成氨工业总能 力的 1/4 左右，因此可以说我国氮肥工业主要是依靠自力更 生建设起来的。在此过程中，研究开发了许多工艺技术，促 进了氮肥生产的发展和技术水平的提高
化工基础 。3.氨的用途 化肥工业一 铵盐一氨 硝酸→ 染料工业 机械工业 炸药 国防工业 石油加工业 氰化物 磺胺 冷冻 尿素 食品工业 治金工业 制药工业 塑料 合成纤维 丁腈橡胶 高分子工业 ✉D☒？
3 ．氨工业的用途