炼厂气、轻油、重油，以及煤、焦等与水蒸气作用。 原则流程合成
原料→ 造气 净化 合成 分离 氨
循环气
§2 原料气的生产
以煤或焦炭为原料——固体燃料气化法 原理： 2C+O2+3.76N2==2CO+3.76N2+248.7kJ +) 5C+5H2O==5CO+5H2-657.0kJ 7C+3.76N2+5H2O+O2==7CO+3.76N2+5H2-408.3kJ 补充热量： C+O2（N2）=CO2
01.5R0.5(1(R1)2R)R41.52(1R)
1.5R0.5(1R)2R1.5
(1R)3
0
1.5R0.5(1R)2R1.5 0 1.5(1R)2R0 R3
P增加，kp随R变化，y最大时的 R值为2.68-2.90
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➢T的影响：T升高，Kp减小，L减小，y下降。 ➢P的影响：P增加，L增加，y增大。
250
2000
脱碳
变换气中有大量CO2，将影响合成，另外，CO2 是尿素、碳酸钠、碳酸氢铵的原料，必须分离、回
收。
物理吸收：加压水洗，低温甲醇洗(CO2含量从 33%降到10μg/g)等。
化学吸收：氨水（小厂）、有机胺、改良热钾碱
法（大中型厂, CO2含量从20-28%降到0.2-0.4%） 等吸收。
+ + 4C3 ) u 4 2(+N 22 O H HQ
+ 2Cu 3)2 ( +NHH-S
+ + C2S u 2N 4+H2N 3 H
➢ 甲烷化法—CO+H2生成甲烷（镍催化剂，碳化物量 为10μg/g）
➢ 低温净化法—如液氨洗涤
§4 氨合成的热力学基础
反应 0 .5 N 2 + 1 .5 H 2 N H 3 + 4 6 .2 2 k J
吸收 2-3MPa,85-100
+ + K2CO 3 CO2 H2O
2KH3CO
解 吸 10-30KPa,105-110
精制 ➢ 铜洗法—醋酸铜氨液洗涤法（碳化物量为100μg/g）
+ + CO Cu3 ( )2A Nc HN H 3
+ [Cu3)3 (CNOH)Q Ac
+ ++ 4C3 u ) 2 A (c N 44 H N + H 43 NO H 2
令：L
Kp
p
R1.5
1 R2
L1yy yi2
若：yi=0，则
yL1yyi2
y L 1 y 2 L ( 1 2 y y 2 ) L 2 L L y 2 y
L(2L1)yL2y0 (2L1) (2L1)24L2
y 2L
y是T、P、R及yi的函 数
影响y的因素
➢ 氢氮比R：当y有极大值时，dy/dR＝
R(1 y yi) R1
p py N3H ,T
K p 0.5 1.5 p p py py N2T , H2,T
0.5 N2
1.5 H2
y
py y 1.5 0.5 H2 N2
pR(1 Ry1 yi)y1.51Ry1yi0.5
p
R1.5
1R2
y
1
y
yi
2
R1.5
Kpp1R2
1yyyi2
特点：可逆、放热、体积缩小 反应热与温度、压力和气体组成有关。随压力增 大而增加，随温度提高而增加。
平衡常数：
f p NH3,T
K f
0.5 1.5
f f p p N2 H2,T
NH3,T
0.5 1.5 N2 H2,T
NH3,T
0.5 1.5 N2 H2,T
KKp
压强很小时，Kγ≈1，Kf≈Kp
1 烟道气预热器；2 脱硫槽；3 一段反应管；4 一段转化炉；
5 二段转化炉；6 废热锅炉
6
以重质油为原料——部分氧化法
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§3 原料气的净化
脱硫 硫将使催化剂中毒、腐蚀设备管道等 脱硫的方法 干法：ZnO，活性炭，分子筛等。效果好但 处理量小。 湿法：碱性物质或氧化剂溶液洗涤（氨水、 碳酸盐、乙醇胺、蒽醌二磺酸钠、砷碱法 等）。处理量大，但效果差，特别是有机硫 的脱除能力差。
1912年，德国建成第一个日产30吨的合成氨厂。
我国1997年生产3008万吨，2010年生产5221万吨 （全球1.57亿吨）
2
原料：氮气、氢气
原料制取 电解制氢法：电解水制氢。此法耗电极多。 低温分离法：以空气和焦炉气为原料，通过低温
去杂质而获得氢氮混合气。 燃料高温转化法：燃料可以是天然气、油田气、
合成氨生产
§1 概述
氨的合成是人类从自然界制取含氮化合物的最重要 方法。
氨是肥料，又是生产化肥（尿素、硫酸铵、硝酸铵、 碳酸氢铵等）、无机物（硝酸、纯碱等）、有机物、 燃料、炸药（硝酸铵、硝化甘油、硝化纤维等）、 医药、合成纤维、塑料等的原料或工作介质。
1901年，法国物理化学家吕.查得利提出氨的合成条 件是高温、高压、催化剂存在。
4
生产流程 空气吹风—送风 发热 39-48.6 S 上吹制气—制气 43.2-50.4 S 下吹制气—制气 64.8-72.0 S 二次上吹—制气 10.8 S 空气吹净—制气 5.4 S
5
以天然气为原料——烃类蒸汽转化法 优点：含氢量高，含CO低，杂质少，后继过程负担轻； 二级转化的转化率高（99％）；加压转化，节能。
➢惰气含量的影响：L不变时，yi 减小，y增大。
0pKpddR(1R 1R .5)2
(1yyi)22y(1yyi)(1)dy
(1yyi)4
dR
(1(1yyyi)yi)32yddR y
d d R y0(1( 1 y y yi)yi )3 2ypp K d d(R 1R 1 R .5)2
1 y y i 0 p 0 K p 0
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d R1.5 dR(1R)2
平衡时氨的浓度
设yH2,yN2,yi,y分别表示H2、N2 、惰气、NH3的摩 尔2+yN2+yi+y＝1, y＝1-yH2-yN2-yi
yN2 1yyiyH2 1yyiRN y2
yN2
1yyi R1
yH2
1 y yi
yH2 R
yH2
1 y yi 11/ R
8
原料气的变换
+ COH 2O
+ + C2 O H 2 41kJ/m ol
操作条件:
催化剂组成
活性 H2O/CO 空速 转化率 温度
Fe2O3,MgO, Cr2O3,K2O
380- 3-5 550
300- 80-90 400
CuO,ZnO,Cr2O3 180- 6-10 1000- 96-99