合成氨生產設備

❶ 合成氨和制鹼生產工藝及相關設備的介紹

工藝流程
1.合成氨的工藝流程
(1)原料氣制備 將煤和天然氣等原料製成含氫和氮的粗原料氣。對於固體原料煤和焦炭，通常採用氣化的方法製取合成氣；渣油可採用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對氣態烴類和石腦油，工業中利用二段蒸汽轉化法製取合成氣。
(2)凈化 對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精製過程。
① 一氧化碳變換過程
在合成氨生產中，各種方法製取的原料氣都含有CO，其體積分數一般為12%~40%。合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換反應如下：
CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ
由於CO變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利於回收反應熱，並控制變換段出口殘余CO含量。第一步是高溫變換，使大部分CO轉變為CO2和H2；第二步是低溫變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應既是原料氣製造的繼續，又是凈化的過程，為後續脫碳過程創造條件。
② 脫硫脫碳過程
各種原料製取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉化法，第一道工序是脫硫，用以保護轉化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據一氧化碳變換是否採用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業脫硫方法種類很多，通常是採用物理或化學吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。
粗原料氣經CO變換以後，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是製造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。
一般採用溶液吸收法脫除CO2。根據吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一類是化學吸收法，如熱鉀鹼法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法，MEA法等。 4
③ 氣體精製過程
經CO變換和CO2脫除後的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規定CO和CO2總含量不得大於10cm3/m3(體積分數)。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的最終凈化，即精製過程。
目前在工業生產中，最終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍(<-100℃)條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分數)一般應小於0.7%。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物(CO+CO2)含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，並且增加了惰性氣體CH4的含量。甲烷化反應如下：
CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ
CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ
(3)氨合成 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產品的工序，是整個合成氨生產過程的核心部分。氨合成反應在較高壓力和催化劑存在的條件下進行，由於反應後氣體中氨含量不高，一般只有10%~20%，故採用未反應氫氮氣循環的流程。氨合成反應式如下：
N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol
2.合成氨的催化機理
熱力學計算表明，低溫、高壓對合成氨反應是有利的，但無催化劑時，反應的活化能很高，反應幾乎不發生。當採用鐵催化劑時，由於改變了反應歷程，降低了反應的活化能，使反應以顯著的速率進行。目前認為，合成氨反應的一種可能機理，首先是氮分子在鐵催化劑表面上進行化學吸附，使氮原子間的化學鍵減弱。接著是化學吸附的氫原子不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最後氨分子在表面上脫吸而生成氣態的氨。上述反應途徑可簡單地表示為：
xFe + N2→FexN
FexN +〔H〕吸→FexNH
FexNH +〔H〕吸→FexNH2
FexNH2 ＋〔H〕吸FexNH3xFe+NH3
在無催化劑時，氨的合成反應的活化能很高，大約335 kJ/mol。加入鐵催化劑後，反應以生成氮化物和氮氫化物兩個階段進行。第一階段的反應活化能為126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二階段的反應活化能為13 kJ/mol。由於反應途徑的改變（生成不穩定的中間化合物），降低了反應的活化能，因而反應速率加快了。
3.催化劑的中毒
催化劑的催化能力一般稱為催化活性。有人認為：由於催化劑在反應前後的化學性質和質量不變，一旦製成一批催化劑之後，便可以永遠使用下去。實際上許多催化劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達到正常水平，這就是催化劑的成熟期。接著，催化劑活性在一段時間里保持穩定，然後再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持穩定的時間即為催化劑的壽命，其長短因催化劑的制備方法和使用條件而異。
催化劑在穩定活性期間，往往因接觸少量的雜質而使活性明顯下降甚至被破壞，這種現象稱為催化劑的中毒。一般認為是由於催化劑表面的活性中心被雜質占據而引起中毒。中毒分為暫時性中毒和永久性中毒兩種。例如，對於合成氨反應中的鐵催化劑，O2、CO、CO2和水蒸氣等都能使催化劑中毒。但利用純凈的氫、氮混合氣體通過中毒的催化劑時，催化劑的活性又能恢復，因此這種中毒是暫時性中毒。相反，含P、S、As的化合物則可使鐵催化劑永久性中毒。催化劑中毒後，往往完全失去活性，這時即使再用純凈的氫、氮混合氣體處理，活性也很難恢復。催化劑中毒會嚴重影響生產的正常進行。工業上為了防止催化劑中毒，要把反應物原料加以凈化，以除去毒物，這樣就要增加設備，提高成本。因此，研製具有較強抗毒能力的新型催化劑，是一個重要的課題。
4.我國合成氨工業的發展情況
解放前我國只有兩家規模不大的合成氨廠，解放後合成氨工業有了迅速發展。1949年全國氮肥產量僅0.6萬噸，而1982年達到1021.9萬噸，成為世界上產量最高的國家之一。
近幾年來，我國引進了一批年產30萬噸氮肥的大型化肥廠設備。我國自行設計和建造的上海吳涇化工廠也是年產30萬噸氮肥的大型化肥廠。這些化肥廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料，生產中能量損耗低、產量高，技術和設備都很先進。
5.化學模擬生物固氮的研究
目前，化學模擬生物固氮的重要研究課題之一，是固氮酶活性中心結構的研究。固氮酶由鐵蛋白和鉬鐵蛋白這兩種含過渡金屬的蛋白質組合而成。鐵蛋白主要起著電子傳遞輸送的作用，而含二個鉬原子和二三十個鐵和硫原子的鉬鐵蛋白是絡合N2或其他反應物（底物）分子，並進行反應的活性中心所在之處。關於活性中心的結構有多種看法，目前尚無定論。從各種底物結合物活化和還原加氫試驗來看，含雙鉬核的活性中心較為合理。我國有兩個研究組於1973—1974年間，不約而同地提出了含鉬鐵的三核、四核活性中心模型，能較好地解釋固氮酶的一系列性能，但其結構細節還有待根據新的實驗結果精確化。
國際上有關的研究成果認為，溫和條件下的固氮作用一般包含以下三個環節：
①絡合過程。它是用某些過渡金屬的有機絡合物去絡合N2，使它的化學鍵削弱；②還原過程。它是用化學還原劑或其他還原方法輸送電子給被絡合的N2，來拆開N2中的N—N鍵；③加氫過程。它是提供H+來和負價的N結合，生成NH3。
目前，化學模擬生物固氮工作的一個主要困難是，N2絡合了但基本上沒有活化，或絡合活化了，但活化得很不夠。所以，穩定的雙氮基絡合物一般在溫和條件下通過化學還原劑的作用只能析出N2，從不穩定的雙氮絡合物還原制出的NH3的量相當微少。因此迫切需要從理論上深入分析，以便找出突破的途徑。
固氮酶的生物化學和化學模擬工作已取得一定的進展，這必將有力地推動絡合催化的研究，特別是對尋找催化效率高的合成氨催化劑，將是一個有力的促進。
[編輯本段]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的純凈氣，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，但隨著能源格局的變化，現在煤制氨又被重視起來，外國主要是粉煤氣化技術發展很快，國內則轉向型煤制氣技術已非常成熟。
用途 氨主要用於製造氮肥和復合肥料，氨作為工業原料和氨化飼料，用量約佔世界產量的12％。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺葯、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，需設置液氨庫。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。

制鹼法 一、聯合制鹼法
(侯氏制鹼法)
NH3+CO2+H20+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓ (NaHCO3 因溶解度較小,故為沉澱,使反應得以進行)
2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O ("="上應有加熱的符號)
其要點是在索爾維制鹼法的濾液中加入食鹽固體，並在30 ℃～40 ℃下往濾液中通入氨氣和二氧化碳氣，使它達到飽和，然後冷卻到10℃以下，根據 NH4Cl 在常溫時的溶解度比 NaCl 大，而在低溫下卻比 NaCl 溶解度小的原理，結晶出氯化銨(一種化肥)，其母液又可重新作為索爾維制鹼法的制鹼原料。
此法優點：保留了氨鹼法的優點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到 96 ％； NH4Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯合，使合成氨的原料氣 CO 轉化成 CO2 ，革除了 CaCO3 制 CO2 這一工序。
碳酸鈉用途非常廣泛。雖然人們曾先後從鹽鹼地和鹽湖中獲得碳酸鈉，但仍不能滿足工業生產的需要。
1862年，比利時人索爾維（Ernest Solvay 1838—1922）發明了以食鹽、氨、二氧化碳為原料製取碳酸鈉的「索爾維制鹼法」（又稱氨鹼法）。此後，英、法、德、美等國相繼建立了大規模生產純鹼的工廠，並組織了索爾維公會，對會員以外的國家實行技術封鎖。
第一次世界大戰期間，歐亞交通梗塞。由於我國所需純鹼都是從英國進口的，一時間，純鹼非常缺乏，一些以純鹼為原料的民族工業難以生存。1917年，愛國實業家范旭東在天津塘沽創辦了永利鹼業公司,決心打破洋人的壟斷，生產出中國的純鹼。他聘請正在美國留學的侯德榜先生出任總工程師。
1920年，侯德榜先生毅然回國任職。他全身心地投入制鹼工藝和設備的改進上，終於摸索出了索爾維法的各項生產技術。1924年8月,塘沽鹼廠正式投產。1926年，中國生產的「紅三角」牌純鹼在美國費城的萬國博覽會上獲得金質獎章。產品不但暢銷國內，而且遠銷日本和東南亞。
針對索爾維法生產純鹼時食鹽利用率低，制鹼成本高，廢液、廢渣污染環境和難以處理等不足，侯德榜先生經過上千次試驗，在1943年研究成功了聯合制鹼法。這種方法把合成氨和純鹼兩種產品聯合生產，提高了食鹽利用率，縮短了生產流程，減少了對環境的污染，降低了純鹼的成本。聯合制鹼法很快為世界所採用。
侯氏制鹼法的原理是依據離子反應發生的原理進行的，離子反應會向著離子濃度減小的方向進行。也就是很多初中高中教材所說的復分解反應應有沉澱，氣體和難電離的物質生成。他要制純鹼（Na2CO3），就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度較小，所以先製得NaHCO3。再利用碳酸氫鈉不穩定性分解得到純鹼。要製得碳酸氫鈉就要有大量鈉離子和碳酸氫根離子，所以就在飽和食鹽水中通入氨氣，形成飽和氨鹽水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的鈉離子，銨根離子，氯離子和碳酸氫根離子，這其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其餘產品處理後可作肥料或循環使用。
二、氨鹼法
1862年，比利時人索爾維（Ernest Solvay,1832-1922）以食鹽、氨、二氧化碳為原料，製得了碳酸鈉，是為氨鹼法（ammomia soda process）。
反應分三步進行：
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl===NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3===Na2CO3+CO2 +H2O
反應生成的CO2可以回收再用，而NH4Cl又可以與生石灰反應，產生NH3，重新作為原料使用：2NH4Cl+CaO===2NH3+CaCl2+H2O
氨鹼法使生產實現了連續性生產，食鹽的利用率得到提高，產品質量純凈，因而被稱為純鹼，但最大的優點還在於成本低廉。1867年索爾維設廠製造的產品在巴黎世界博覽會上獲得銅制獎章，此法被正式命名為索爾維法。此時，純鹼的價格大大下降。消息傳到英國，正在從事路布蘭法制鹼的英國哈琴森公司取得了兩年獨占索爾維法的權利。1873年哈琴森公司改組為卜內門公司，建立了大規模生產純鹼的工廠，後來，法、德、美等國相繼建廠。這些國家發起組織索爾維公會，設計圖紙只向會員國公開，對外絕對保守秘密。凡有改良或新發現，會員國之間彼此通氣，並相約不申請專利，以防泄露。除了技術之外，營業也有限制，他們採取分區售貨的辦法，例如中國市場由英國卜內門公司獨占。由於如此嚴密的組織方式，凡是不得索爾維公會特許權者，根本無從問津氨鹼法生產詳情。多少年來，許多國家要想探索索爾維法奧秘的廠商，無不以失敗而告終。消息傳到英國，正在從事路布蘭法制鹼的英國哈琴森公司取得了兩年獨占索爾維法的權利。1873年哈琴森公司改組為卜內門公司，建立了大規模生產純鹼的工廠，後來，法、德、美等國相繼建廠。

❷ 合成氨的工藝流程是什麼

第一步是原料氣的制備。採用合成法生產氨，首先必須制備含氫和氮的原料氣。它可以由分別製得的氫氣和氮氣混合而成，也可同時製得氫氮混合氣。

第二步是原料氣的凈化。製取的氫氮原料氣中都含有硫化合物、一氧化碳、二氧化碳等雜質。這些雜質不僅能腐蝕設備，而且能使氨合成催化劑中毒。因此，把氫氮原料氣送入合成塔之前，必須進行凈化處理，除去各種雜質，獲得純凈的氫氮混合氣。

第三步是原料氣的壓縮和氨的合成。將純凈的氫氮混合氣壓縮到高壓，並在高溫和有催化劑存在的條件下合成為氨。

生產合成氨的原料主要焦炭、煤、天然氣、重油、輕油等燃料，以及水蒸氣和空氣；生產合成氨的主要過程一般如下圖所示。

原料 →原料氣的制備 → 脫 硫→ 一氧化碳的變換→ 脫 碳→ 少量一氧化碳及二氧化碳的清除→壓 縮 →氨的合成→ 產品氨。

(2)合成氨生產設備擴展閱讀：

氨分子式為NH₃，是一種無色氣體，有強烈的刺激氣味。極易溶於水，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，液氨是一種製冷劑。

氨也是製造硝酸、化肥、炸葯的重要原料。氨對地球上的生物相當重要，它是許多食物和肥料的重要成分。氨也是所有葯物直接或間接的組成。

氨有很廣泛的用途，同時它還具有腐蝕性等危險性質。由於氨有廣泛的用途，氨是世界上產量最多的無機化合物之一，多於八成的氨被用於製作化肥。由於氨可以提供孤對電子，所以它也是一種路易斯鹼。

❸ 合成氨生產過程一般要用到哪些設備

1. 工藝路線： 以無煙煤為原料生成合成氨常見過程是: 造氣 -> 半水煤氣脫硫 -> 壓縮機1，2工段 -> 變換 -> 變換氣脫硫 ->壓縮機3段 -> 脫硫 ->壓縮機4，5工段 -> 銅洗 -> 壓縮機6段 -> 氨合成 -> 產品NH3 採用甲烷化法脫硫除原料氣中CO. CO2 時,。

❹ 合成氨工藝流程

不要意思，我不能把流程圖畫出來。學了四年的大學化學，現把一些理論寫下來，希望對你有點幫助。
在200MPa的高壓和500℃的高溫和催化劑作用下，N2+3H2====2NH3,經過壓縮冷凝後，將余料在送回反應器進行反應，
合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收副產外，絕大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷凍劑和化工原料。
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的純凈氣，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復合肥料，氨作為工業原料和氨化飼料，用量約佔世界產量的12％。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺葯、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，需設置液氨庫。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
合成氨是以碳氨為主要原料, 我司可承包的 合成氨生成成套項目, 規模有 4×104 噸/年, 6×104 噸/年, 10×104 噸/年, 30×104 噸/年, 其產品質量符合中國國家標准.
1. 工藝路線：
以無煙煤為原料生成合成氨常見過程是:
造氣 -> 半水煤氣脫硫 -> 壓縮機1，2工段 -> 變換 -> 變換氣脫硫 ->壓縮機3段 -> 脫硫 ->壓縮機4，5工段 -> 銅洗 -> 壓縮機6段 -> 氨合成 -> 產品NH3

採用甲烷化法脫硫除原料氣中CO. CO2 時, 合成氨工藝流程圖如下:
造氣 ->半水煤氣脫硫 ->壓縮機1,2段 ->變換 -> 變換氣脫硫 -> 壓縮機3段 ->脫碳 -> 精脫硫 ->甲烷化 ->壓縮機4,5,6段 ->氨合成 ->產品NH3

2. 技術指標:
(1) 原料煤: 無煙煤: 粒度15-25mm 或25-100mm
固定75%蒸汽: 壓力0.4MPa, 1-3MPa
(2) 產品: 合成氨：氨含量（99.8%） 殘留物含量（0.2%）

3. 消耗定額: ( 以4×104 噸/年計算)
(1) 無煙煤( 入爐) : 1,300kg
(2) 電: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脫碳流程)
(3) 循環水: 100M3
(4) 佔地: 29,000M2

4. 主要設備:
(1) 造氣爐
(2) 壓縮機
(3) 銅洗
(4) 合成塔

❺ 前輩，我剛畢業現在在合成氨的工廠里，請問有關於合成氨造氣車間的資料嗎，最好是設備分別圖

合成氨造氣車間的工藝流程及設備由造氣的原料的不同而不同，如用煤作原料，則主要設備為鼓風機、煤氣發生爐、余熱鍋爐、冷卻洗滌塔、氣櫃、脫硫塔等。煤在煤氣發生爐與空氣反應，放出大量熱量，生成二氧化碳與氮氣，回收其氮所作合成氨的原料，並通入蒸氣，生成氫氣與一氧化碳，在後工段把一氧化碳加蒸氣生成氫氣與二氧化碳，3個氫與1個氮氣合成為2個氨氣，因此造氣車間要把其嚴格把氮氣與氫氣的比例配成1比3的比例。如用天然氣、石油等作原料，雖然其目的一樣，其設備就不一樣，因此，你應另找資料學習，特別是合成氨生產工藝中節能技術改造措施的推廣應用，新工藝、新技術、新設備、新材料及計算機控制技術等的採用，生產操作條件發生了巨大的變化。特別是循環流化床鍋爐的實施、吹風氣回收技術、新型煤氣化技術的運用等在這里無法詳細說明。

❻ 合成氨工業所用設備

合成塔
要催化劑（鐵觸煤）
壓強20MPA~50MPA
溫度500左右

❼ 合成氨廠需要哪些電氣設備

里邊就是高溫高壓的東西，溫度壓力儀表和感測器肯定用，變頻器估計就是用在輸出氣體上

❽ 氮肥廠主要生產設備有哪些，非常感謝各位

生產氮肥首先要生產合成氨，傳統工藝生產其主要設備有：造氣爐、氣櫃、鼓風機、脫硫塔、羅茨風機、變換爐、氮氫氣壓縮機、脫碳塔、合成塔、循環機等等。而生產氮肥產品需看是碳酸氫銨還是尿素，設備又有不同。

❾ 工業合成氨的主要設備是什麼

最主要的就是合成塔。

❿ 合成氨是什麼時候實現工業化生產的呢

3.實現工業化生產

1908年，在巴登苯胺純鹼公司工作的博施，已從一個無名之輩，躋身於世界著名化學家行列。當時，他正從事氮固定法工業化的研究。當他得到哈柏氨合成成功的消息後，就在巴登苯胺純鹼公司的大力支持下，開始把哈柏氨合成法發展為工業規模生產的工作。

此時，擺在博施面前主要有兩項工作：一項是製造能經受住100至200個大氣壓和500℃左右高溫的反應容器；另一個問題是找到適於大量生產的催化劑，因為鋨和鈾是稀有金屬，尤其是它在500℃左右時變成氣體狀態，容器也許會爆炸，不適於工業化生產。

製造反應容器的工作是由博施本人承擔的，他領導的實驗室里有上千人的龐大科研隊伍，他原來又是一位金屬學專家，所以，他滿懷信心。尋找催化劑的任務是由米塔希承擔的，他是奧斯特瓦爾德的得意學生，加上BASF公司具有在工業上利用催化劑的豐富經驗，早年從萘製造合成染料靛藍的原料時，曾使用過水銀催化劑。另外，該公司高純度的硫酸也是用鉑催化劑製造的。由於有這樣一些優勢，在博施和米塔希的面前，合成氨的工業化變得十分可能了。

這時，博施遇到的困難是製造耐高壓反應塔的進展緩慢，若是實驗室用的小型的反應器還比較容易，一旦製成工業用的大型反應塔，鋼壁雖然厚達3厘米，但也僅僅使用3天就破裂了。

博施查看了破片後大為吃驚，他發現：由於在100~200個大氣壓下，氫氣滲進鋼里同其中的碳化物反應，生成了甲烷氣而減弱了鋼的內部組織，因而發生了破裂。博施現在更加驚嘆高壓的可怕了。

為了防止這一現象，就應改良反應塔內壁的結構，使高壓氫氣在那裡緩和下來，找出使它不能滲入鋼內部結構的辦法。首先，博施在內壁襯上銅、青銅、純銀等各種金屬進行試驗，但立即就變成破破爛爛了，他提議用「熟鐵」襯在裡面再進行實驗，也沒有獲得成功。研製工作陷入了僵局。

1911年2月的某一個晚上，博施在俱樂部里一邊喝酒一邊思考著解決的辦法。因為熟鐵是軟的，由於高壓的作用而使它緊貼在內壁上，就像通過口罩的氫氣仍會使反應塔的強度削弱，怎樣解決這個問題呢?在去往工廠的路上，他突然領悟到一個好的辦法：在反應塔的壁上鑽出許多小孔，讓透過熟鐵而進來的氫氣跑掉。為此，反應塔製成雙層結構就可以了。

熟鐵襯里和在鋼壁上開許多小孔，這是個很好的主意，這樣，從前人們難以處理的耐高溫、高壓的反應塔——雙層反應塔終於誕生了。這個反應塔，用雙壁管代替了哈柏的單壁反應器，就是一個管子套在另一個管子裡面，外管用普通鋼製成，內管用合金鋼製成。博施通過用合金鋼代替碳鋼解決了高溫、高壓下鋼材脆裂的問題，也解決了反應室不能經受這么高的壓力的難題，避免了爆炸事故的發生。

「氨合成的整個發展，很大程度上是依靠這個簡單的解決辦法。」這是博施在20年後獲得諾貝爾化學獎的受獎演說中所說的。至此，實現工業化的障礙已經全部排除了。

接著，博施又進行了大量的實驗，尋找適合既經濟又不對氣體雜質的作用過於敏感的催化劑。此時，他的助手米塔希已進行了大量試驗。米塔希認為工業用的催化劑就是鐵，為此，他試驗了各個地方的鐵。他用比銀的價錢還要貴的純鐵，搞成各種各樣的混合物，一個一個地試驗下去。人們有時看到，在他的實驗室里，排列著25~30個可以自由取出和裝進催化劑的高約503厘米的實驗用高壓釜。在不到半年的時間里，即到1910年1月初，米塔希和博施發現，在天然磁鐵礦中摻入少量鹼金屬和其他金屬就能得到優良的催化劑。後來，他們又發現了氧化鐵與少量的氧化鋁混合物更為優良。1913年，經過2萬次的反復實驗，博施和米塔希終於成功地改進了哈柏的高壓合成氨的裝置和催化方法。為此，他們對2500種樣品進行了6500次試驗。

在博施和米塔希尋找催化劑的同時，1911年，巴登苯胺純鹼公司正式開始在路易港郊外奧帕烏建造世界上第一座合成氨工廠。到1913年9月，博施終於建成了整個工廠，包括從製造煤氣發生爐起直到從壓縮機出來的成品的裝運設備的連續裝置。曾在哈柏實驗室里看起來像玩具似的反應塔，此時已成為高達8米、甚至12米的雙層反應塔。

1913年9月9日，巴登苯胺純鹼公司建成的第一個合成氨工廠開始投入生產，實現了合成氨工業化的生產，獲得了年產3.6萬噸硫酸銨的成果。人工合成的硫酸銨被運往期待收獲的農村裡，從而促進了農業的發展。由於哈柏的合成氨理論，以及博施把哈柏氨合成法發展成工業化，因此，後來把該種氨生產法稱為「哈柏—博施」法。