合成氨生产需要的原料气是什么?
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发布时间：2022-06-18 11:53
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时间：2024-11-16 16:56
氮气及氢气在200个大气气压及摄氏400度，通过一个铁化合物的催化剂（Fe3+），会发生化学作用，产生氨气。在这个情况下，产量一般是10-20%。
N2(g)
+
3H2(g)
→
2NH3(g)
（该反应是可逆反应）
ΔHo,
反应热为-92.4
kJ/mol。
选择高温的条件是为了提高反应速率，但因为此反应是放热反应，在此条件下平衡后的产率反而较低温时为低。
(一)原料的制备
(1)合成氨的原料氮气来自于空气(以液态空气的分馏取得)，氢气来自于水和燃料。原料气包含杂质，因此在参与反应前需要去除杂质，即原料气的净化。
(2)氢的制备
天然气(取其甲烷成分)，液化石油气(取其丙烷及丁烷成分)及石油(取其石脑油等碳氢化合物)可以用来制造合成氨的原料氢气。
第一步先把原料中的硫化物清除，是为硫化物会毒害哈伯-博施法所使用的催化剂。催化加氢可以把有机硫化物变成硫化氢：
H2
+
RSH
→
RH
+
H2S(g)
产生的硫化氢会被氧化锌吸收，变成水和硫化锌：
H2S
+
ZnO
→
ZnS
+
H2O
在镍的催化下与水反应，经脱硫的碳氢化合物（如甲烷）转变成氢气和一氧化碳的混合物：
CH4
+
H2O
→
CO
+
3
H2
一氧化碳与水反应，转化成二氧化碳及制造更多的氢气：
CO
+
H2O
→
CO2
+
H2
（可逆反应）
接下来二氧化碳可经2-氨基乙醇溶液吸收或使用变压吸附(Pressure
Swing
Adsorption,PSA,在此使用具有专利的固态吸附媒介)清除。
制备氢的最后步骤是以使用催化剂的甲烷化(methanation)移除在氢气中残留的少量一氧化碳及二氧化碳:
CO
+
3
H2
→
CH4
+
H2O
CO2
+
4
H2
→
CH4
+
2
H2O
水蒸气重组,
一氧化碳变换，清除二氧化碳及甲烷化的步骤在25
至
35
Pa的压强进行。
