德國化學(xué)家哈伯(F.Haber，1868-1934)從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。于1908年申請專利，即“循環(huán)法”，在此基礎(chǔ)上，他繼續(xù)研究，于1909年改進(jìn)了合成，氨的含量達(dá)到6上。這是工業(yè)普遍采用的直接合成法。

反應(yīng)過程中為解決氫氣和氮氣合成轉(zhuǎn)化率低的問題，將氨產(chǎn)品從合成反應(yīng)后的氣體中分離出來，未反應(yīng)氣和新鮮氫氮氣混合重新參與合成反應(yīng)。

合成氨反應(yīng)式如下(該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，等號上反應(yīng)條件為：“高溫高壓”，下為：“催化劑”)?：

擴(kuò)展資料：

氨的主要用途：

氨的主要用途是氮肥、制冷劑、化工原料。無機(jī)方面主要用于制氨水、液氨、氮肥（尿素、碳銨等）、硝酸、銨鹽、純堿。有機(jī)方面廣泛應(yīng)用于合成纖維、塑料、染料、尿素等。

合成氨工業(yè)的特點：

1、農(nóng)業(yè)對化肥的需求是合成氨工業(yè)發(fā)展的持久推動力。世界人口不斷增長給糧食供應(yīng)帶來壓力，而施用化學(xué)肥料是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的有效途徑。

氨水（即氨的水溶液）和液氨體本身就是一種氮肥；農(nóng)業(yè)上廣泛采用的尿素、硝酸銨、硫酸銨等固體氮肥，和磷酸銨、硝酸磷肥等復(fù)合肥料，都是以合成氨加工生產(chǎn)為主。

2、與能源工業(yè)關(guān)系密切。合成氨生產(chǎn)通常以各種燃料為原料，同時生產(chǎn)過程還需燃料供給能量,因此,合成氨是一種消耗大量能源的化工產(chǎn)品。每噸液氨的理論能耗為 21.28GJ,實際能耗遠(yuǎn)比理論能耗多，隨著原料、工廠規(guī)模、流程與管理水平不同而有差異。

日產(chǎn) 1000t氨的大型合成氨裝置生產(chǎn)液氨的實際能耗約為理論能耗的兩倍（表2[ 大型氨廠生產(chǎn)合成氨的實際能耗]）。

3、工藝復(fù)雜、技術(shù)密集。氨合成是在高壓高溫和催化劑存在下進(jìn)行的，為氣固相催化反應(yīng)過程。由于氨合成催化劑（見無機(jī)化工催化劑）很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸氣毒害（見催化劑中毒）。

而從各種燃料制取的原料氣中都含有不同數(shù)量的這些物質(zhì)，故在原料氣送往氨合成前，需將有害物質(zhì)除去。因此合成氨生產(chǎn)總流程長，工藝也比較復(fù)雜，根據(jù)不同原料及不同的凈化方法而有多種流程（見氨）。

參考資料來源：百度百科―合成氨

在探索合成氨崎嶇的道路上，它不僅使兩位杰出的化學(xué)家勒夏特列和能斯特折戟蒙羞，而且使一位對人類社會發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)，并因此獲得諾貝爾化學(xué)獎的哈伯墮落成為助紂為虐與人民為敵的可恥下場。后來人們把合成氨稱為化學(xué)發(fā)展史上的“水門事件”。 1900年，法國化學(xué)家勒夏特列在研究平衡移動的基礎(chǔ)上通過理論計算，認(rèn)為N2和H2在高壓下可以直接化合生成氨，接著，他用實驗來驗證，但在實驗過程中發(fā)生了爆炸。他沒有調(diào)查事故發(fā)生的原因，而是覺得這個實驗有危險，于是放棄了這項研究工作，他的合成氨實驗就這樣夭折了。后來才查明實驗失敗的原因，是他所用混合氣體中含有O2，在實驗過程中H2和O2發(fā)生了爆炸的反應(yīng)。 稍后，德國化學(xué)家能斯特通過理論計算，認(rèn)為合成氨是不能進(jìn)行的。因此人工合成氨的研究又慘遭厄運。后來才發(fā)現(xiàn)，他在計算時誤用一個熱力學(xué)數(shù)據(jù)，以致得到錯誤的結(jié)論。 在合成氨研究屢屢受挫的情況下，哈伯知難而進(jìn)，對合成氨進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究和實驗，終于在1908年7月在實驗室用N2和H2在600℃、200個大氣壓下合成氨，產(chǎn)率僅有2%，卻也是一項重大突破。當(dāng)哈伯的工藝流程展示之后，立即引起了早有用戰(zhàn)爭吞并歐洲稱霸世界野心的德國軍政要員的高度重視，為了利用哈伯，德國皇帝也屈尊下駕請哈伯出任德國威廉研究所所長之職。而惡魔需要正好迎合了哈伯想成百萬富翁的貪婪心理。從1911年到1913年短短的兩年內(nèi)，哈伯不僅提高了合成氨的產(chǎn)率，而且合成了1000噸液氨，并且用它制造出3500噸烈性炸藥TNT。到1913年的第一次世界大戰(zhàn)時，哈伯已為德國建成了無數(shù)個大大小小的合成氨工廠，為侵略者制造了數(shù)百萬噸炸藥，因而導(dǎo)致并蔓延了這場殃禍全球的世界大戰(zhàn)。這就是第一次世界大戰(zhàn)德國為什么能夠堅持這么久的不解之謎謎底。 當(dāng)事實真相大白于天下時，哈伯愛到了世界各國科學(xué)家的猛烈抨擊，尤其當(dāng)他獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎時，更激起世界人民的憤怒。 人工合成氨實驗的成功令人歡欣鼓舞，它對工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國際科技的重大意義是不言而喻的，但對三位杰出的科學(xué)家而言則是黑色的“水門事件”。 1949年前，全國僅在南京、大連有兩家合成氨廠，在上海有一個以水電解法制氫為原料的小型合成氨車間，年生產(chǎn)能力共為46kt氨。中華人民共和國成立以后，合成氨的產(chǎn)量增長很快。為了滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切需要，除了恢復(fù)并擴(kuò)建舊廠外，50年代建成吉林、蘭州、太原、四川四個氨廠。以后在試制成功高壓往復(fù)式氮氫氣壓縮機(jī)和高壓氨合成塔的基礎(chǔ)上，于60年代在云南、上海、衢州、廣州等地先后建設(shè)了20多座中型氨廠。此外，結(jié)合國外經(jīng)驗，完成“三觸媒”流程（氧化鋅脫硫、低溫變換、甲烷化）氨廠年產(chǎn)50kt的通用設(shè)計，并在石家莊化肥廠采用。與此同時開發(fā)了合成氨與碳酸氫銨聯(lián)合生產(chǎn)新工藝，興建大批年產(chǎn)5～20kt氨的小型氨廠，其中相當(dāng)一部分是以無煙煤代替焦炭進(jìn)行生產(chǎn)的。70年代開始到80年代又建設(shè)了具有先進(jìn)技術(shù)，以天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤為原料的年產(chǎn)300kt氨的大型氨廠，分布在四川、江蘇、浙江、山西等地。1983、1984年產(chǎn)量分別為16770kt、18373kt（不包括臺灣省），僅次于蘇聯(lián)而占世界第二位?，F(xiàn)在已擁有以各種燃料為原料、不同流程的大型裝置15座，中型裝置57座，小型裝置1200多座，年生產(chǎn)能力近20Mt氨。 目前，中國是世界上最大的化肥生產(chǎn)和消費大國，合成氨年生產(chǎn)能力已達(dá)4222萬噸。但合成氨一直是化工產(chǎn)業(yè)的耗能大戶。6月7日～8日，全國合成氨節(jié)能改造項目技術(shù)交流會在北京召開，明確了“十一五”期間合成氨節(jié)能工程在降耗、環(huán)保等方面要達(dá)到的具體目標(biāo)。 會議根據(jù)“十一五”期間《合成氨能量優(yōu)化節(jié)能工程實施方案》規(guī)劃，確定的這一重點節(jié)能工程的目標(biāo)是：大型合成氨裝置采用先進(jìn)節(jié)能工藝、新型催化劑和高效節(jié)能設(shè)備，提高轉(zhuǎn)化效率，加強余熱回收利用；以天然氣為原料的合成氨推廣一段爐煙氣余熱回收技術(shù)，并改造蒸汽系統(tǒng)；以石油為原料的合成氨加快以潔凈煤或天然氣替代原料油改造；中小型合成氨采用節(jié)能設(shè)備和變壓吸附回收技術(shù)，降低能源消耗。煤造氣采用水煤漿或先進(jìn)粉煤氣化技術(shù)替代傳統(tǒng)的固定床造氣技術(shù)。到2010年，合成氨行業(yè)節(jié)能目標(biāo)是：單位能耗由目前的1700千克標(biāo)煤／噸下降到1570千克標(biāo)煤／噸；能源利用效率由目前的42.0％提高到45.5％；實現(xiàn)節(jié)能570萬～585萬噸標(biāo)煤，減少排放二氧化碳1377萬～1413萬噸。 據(jù)了解，十多年來，我國合成氨裝置先后經(jīng)過油改煤、煤改油、油改氣和無煙煤改粉煤等多次反復(fù)的原料路線改造和節(jié)能改造，先后在烴類蒸汽轉(zhuǎn)化工段、變換工段、脫碳工段、控制系統(tǒng)等進(jìn)行了數(shù)十項大型改造。其中造氣爐、爐況監(jiān)測與系統(tǒng)優(yōu)化、脫硫系統(tǒng)等技改始終是重點。但是，由于裝置原料路線、資源供應(yīng)、運輸、資金與技術(shù)成熟度等諸多方面原因，合成氨節(jié)能技術(shù)改造的效果始終未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。到2004年底，合成氨單位能耗平均為1700千克標(biāo)煤／噸，噸氨平均水平與國際先進(jìn)水平相差600～700千克標(biāo)煤。據(jù)了解，合成氨節(jié)能改造項目的具體實施由中國化工節(jié)能技術(shù)協(xié)會負(fù)責(zé)。

標(biāo)簽：合成氨歷程怎樣