氨氣製法

氨氣製法

氨氣製法,是一種化學製作氨氣的方法,反應原理:2NH4Cl+Ca(OH)2==△== CaCl2+2NH3↑+2H2O。

氨氣的三種實驗室製法

一.加熱固體胺鹽和鹼的混合物
反應原理:2NH4Cl+Ca(OH)2==△== CaCl2+2NH3↑+2H2O
反應裝置:固體+固體==△==氣體
淨化裝置;用鹼石灰 乾燥
收集裝置: 向下排空氣法,驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口,試紙變藍色;或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口,有白煙產生。
尾氣裝置:收集時,一般在管口塞一團棉花球,可減少NH3與空氣的對流速度,收集到純淨的NH3.
實驗室,氨常用銨鹽與鹼作用或利用氮化物易水解的特性製備:
2NH4Cl(固態) + Ca(OH)2(固態)===2NH3↑+ CaCl2 + 2H2O
Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑
(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣
硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸,且產物與溫度有關,可能產生NH3、N2、N2O、NO
(2)實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2
因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
(3)用試管收集氨氣為什麼要堵棉花
因為NH3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純淨。
(4)實驗室制NH3除水蒸氣為什麼用鹼石灰,而不採用濃H2SO4和固體CaCl2
因為濃H2SO4與NH3反應生成(NH4)2SO4
NH3與CaCl2反應能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化鈣
CaCl2+8NH3==CaCl2·8NH3
(5)實驗室快速製得氨氣的方法
用濃氨水加固體NaOH(或加熱濃氨水)二,加熱濃氨水

反應原理:NH3*H2O==△==NH3↑+H2O
裝置:

三,濃氨水中加固態鹼性物質

裝置:

反應原理:濃氨水中存在以下平衡:
NH3+H2O=(可逆)=NH3·H2O=(可逆)=NH4+ +OH- ,
加入固態鹼性物質(如CaO,NaOH,鹼石灰等),消耗水且使c(OH-)增大,使平衡移動,同時反應放熱,促使NH3*H2O的分解。

氨氣工業製法

空氣中的氮氣加氫
工藝特點:高壓催化
工藝流程有很多方案,世界各國採用的也不盡相同。目前世界上比較先進的有布朗三塔三廢鍋氨合成圈、伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡薩里軸徑向氨合成工藝。
合成與冷凍工段的有效能損耗占全裝置的15%左右。流體流動、壓縮、傳熱、冷凍、化學反應等諸方面的有效能損耗相當。降低這些能耗的關鍵在於催化劑,如能找到一種低溫高活性催化劑,則操作壓力就可降低,壓縮功和循環功也可降低。氨合成反應是放熱反應,合理回收能量是降低能耗的一個方面,適當增大一些反應設備和通氣截面,就可降低傳熱、流動和化學反應的不可逆損耗。減少弛放氣,降低新鮮氣的單耗是降低能耗的重要方面。
隨著大型化的發展,氨合成圈已成為降低合成氨能耗的主要單元之一。近代大型氨合成裝置的代表設計有三種:
1)布朗的三塔三廢鍋氨合成圈
布朗三塔三廢鍋氨合成圈由3個合成塔和3個廢鍋組成。塔內有催化劑筐,氣體由外殼與筐體的間隙從底部向上流過,再由上向下軸向流過催化劑床。三塔催化劑裝填量比二塔多,最終出口氨含量可以從16.5%提高到21%以上,減少了循環氣量,節省了循環壓縮功。合成塔控制系統非常簡單,各塔設有旁路用閥門調節氣體入塔溫度。由於氨合成反應平衡的限制,決定了催化劑溫度,不需要調節催化劑床層反應溫度。
2)伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈
伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈採用兩個較小的合成塔,3個催化劑床,兩塔塔後各連一個廢鍋。這種結構使反應溫度分布十分接近最優的反應溫度,氣體的循環量和壓降小,投資和能耗節省,副產高壓蒸汽多。
3)托普索兩塔三床兩廢鍋氨合成圈
托普索S-250系統採用無下部換熱的S-200合成塔和S-50合成塔組成。還包括:(1)廢鍋和鍋爐給水換熱器回收廢熱;(2)合成塔進出氣換熱器,水冷器,氨冷器和冷交換器,氨分離器及新鮮氣氨冷器等。合成塔為徑向流動催化劑床,採用1.5mm~3mm小催化劑,壓降為0.3MPa。由S-200型塔出來的合成氣,經廢熱鍋爐回收熱量,並保證入S-50型塔的合適溫度,以提高單程合成率。
此外還有:
生產方法: 生產合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質油和煤(或焦炭)等。
①天然氣制氨。天然氣先經脫硫,然後通過二次轉化,再分別經過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序,得到的氮氫混合氣,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1%~0.3%(體積),經甲烷化作用除去後,製得氫氮摩爾比為3的純淨氣,經壓縮機壓縮而進入氨合成迴路,製得產品氨。以石腦油為原料的合成氨生產流程與此流程相似。
②重質油制氨。重質油包括各種深度加工所得的渣油,可用部分氧化法製得合成氨原料氣,生產過程比天然氣蒸氣轉化法簡單,但需要有空氣分離裝置。空氣分離裝置製得的氧用於重質油氣化,氮作為氨合成原料外,液態氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。
③煤(焦炭)制氨。隨著石油化工和天然氣化工的發展,以煤(焦炭)為原料製取氨的方式在世界上已很少採用。
用途 氨主要用於製造氮肥和複合肥料,氨作為工業原料和氨化飼料,用量約占世界產量的12%。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚醯胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作製冷劑。
貯運 商品氨中有一部分是以液態由製造廠運往外地。此外,為保證製造廠內合成氨和氨加工車間之間的供需平衡,防止因短期事故而停產,需設定液氨庫。液氨庫根據容量大小不同,有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類型。液氨的運輸方式有海運、駁船運、管道運、槽車運、卡車運。

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