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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) )

Δ Ho, 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?/span> ) 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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