高中NH3的制取

氨气制法 - 氨气的三种实验室制法
.加热固体胺盐和碱的混合物
 
反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2==== CaCl2+2NH3+2H2O

  反应装置:固体+固体====气体


  净化装置;用碱石灰 干燥

  收集装置: 向下排空气法,验满方法是用湿润的红石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。

  尾气装置:收集时,一般在管口塞一团棉花球,可减少NH3与空气的对流速度,收集到纯净的NH3.

  实验室,氨常用铵盐与碱作用或利用氮化物易水解的特性制备:

  2NH4Cl(固态) + Ca(OH)2(固态)===2NH3+ CaCl2 + 2H2O

  Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3

  (1)不能用NH4NO3Ca(OH)2反应制氨气

  硝酸铵受撞击、加热易爆炸,且产物与温度有关,可能产生NH3N2N2ONO

  (2)实验室制NH3不能用NaOHKOH代替Ca(OH)2

  因为NaOHKOH是强碱,具有吸湿性(潮解)易结块,不易与铵盐混合充分接触反应。又KOHNaOH具有强腐蚀性在加热情况下,对玻璃仪器有腐蚀作用,所以不用NaOHKOH代替Ca(OH)2NH3

  (3)用试管收集氨气为什么要堵棉花

  因为NH3分子微粒直径小,易与空气发生对流,堵棉花目的是防止NH3空气对流,确保收集纯净。

  (4)实验室制NH3除水蒸气为什么用碱石灰,而不采用浓H2SO4和固体CaCl2

虚拟房间>制鞋  因为浓H2SO4s100无人机NH3反应生成(NH4)2SO4

  NH3CaCl2反应能生成CaCl2·8NH3八氨合氯化钙

  CaCl2+8NH3==CaCl2·8NH3

  (5)实验室快速制得氨气的方法

  用浓氨水加固体NaOH(或加热浓氨水)
二,加热浓氨水
  反应原理:NH3*H2O====NH3+H2O

  装置:

 
三,浓氨水中加固态碱性物质
  装置:


 
反应原理:浓氨水中存在以下平衡:

  NH3+H2O=(可逆)=NH3·H2O=(可逆)=NH4+ +OH-

  加入固态碱性物质(如CaONaOH,碱石灰等),消耗水且使c(OH-)增大,使平衡移动,同时反应放热,促使NH3*H2O的分解。
氨气制法 - 氨气工业制法
  空气中的氮气加氢

  工艺特点:高压催化

  工艺流程有很多方案,世界各国采用的也不尽相同。目前世界上比较先进的有布朗三塔三废锅氨合成圈、伍德两塔两废锅氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡萨里轴径向氨合成工艺。

  合成与冷冻工段的有效能损耗占全装置的15%左右。流体流动、压缩、传热、冷冻、化学反应等诸方面的有效能损耗相当。降低这些能耗的关键在于催化剂,如能到一种低温高活性催化剂,则操作压力就可降低,压缩功和循环功也可降低。氨合成反应是放热反应,合理回收能量是降低能耗的一个方面,适当增大一些反应设备和通气截面,就可降低传热、流动和化学反应的不可逆损耗。减少弛放气,降低新鲜气的单耗是降低能耗的重要方面。


  随着大型化的发展,氨合成圈已成为降低合成氨能耗的主要单元之一。近代大型氨合成装置的代表设计有三种:

  1)布朗的三塔三废锅氨合成圈

  布朗三塔三废锅氨合成圈由3个合成塔和3个废锅组成。塔内有催化剂筐,气体由外壳与筐体的间隙从底部向上流过,再由上向下轴向流过催化剂床。三塔催化剂装填量比二塔多,最终出口氨含量可以从16.5%提高到21%以上,减少了循环气量,节省了循环压缩功。合成塔控制系统非常简单,各塔设有旁路用阀门调节气体入塔温度。由于氨合成反应平衡的限制,决定了催化剂温度,不需要调节催化剂床层反应温度。

  2)伍德两塔三床两废锅氨合成圈

FOSY  伍德两塔三床两废锅氨合成圈采用两个较小的合成塔,3个催化剂床,两塔塔后各连一个
废锅。这种结构使反应温度分布十分接近最优的反应温度,气体的循环量和压降小,投资和能耗节省,副产高压蒸汽多。

  3)托普索两塔三床两废锅氨合成圈

  托普索S-250系统采用无下部换热的一次性台布S-200合成塔和S-50合成塔组成。还包括:(1)废锅和锅炉给水换热器回收废热;(2)合成塔进出气换热器,水冷器,氨冷器和冷交换器,氨分离器及新鲜气氨冷器等。合成塔为径向流动催化剂床,采用1.5mm3mm小催化剂,压降为0.3MPa。由S-200型塔出来的合成气,经废热锅炉回收热量,并保证入S-50型塔的合适温度,以提高单程合成率。

  此外还有:

  生产方法: 生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。

  天然气制氨。天然气先经脱硫,然后通过二次转化,再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序,得到的氮氢混合气,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%0.3%(体积),经甲烷化作用除去后,制得氢氮摩尔比为3的纯净气,经压缩机压缩而进入氨合成回路,制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。

  重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料气,生产过程比天然气蒸气转化法简单,但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外,液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。

  自动跟踪煤(焦炭)制氨。随着石油化工和天然气化工的发展,以煤(焦炭)为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

  用途 氨主要用于制造氮肥和复合肥料,氨作为工业原料和氨化饲料,用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和橡
胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。

  贮运 商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外,为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡,防止因短期事故而停产,需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同,有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。

本文发布于:2024-09-22 23:27:38,感谢您对本站的认可!

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