如何制取氨气?
1、铵盐与碱加热制取氨气,常用NH4Cl与Ca(OH)2反应,固体与固体反应,试管要向下倾斜。
2、在浓氨水中加碱或生石灰,因为氨水中存在下列平衡:
NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-加入碱平衡左移,同时放出大量的热促进氨水的挥发。
3、加热浓氨水,加快氨水挥发。
扩展资料
氨气工业制法
空气中的氮气加氢
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
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1.5mm~3mm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。
参考资料来源:百度百科:氨气制法
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工业上氨是以哈伯法通过N2和H2在高温高压和催化剂存在下直接化合而制成:
N2+3H2⇌2NH3 △rHθ =-92.4kJ/mol (反应条件为高温、高压、催化剂)
一般为铁触媒作催化剂,压强20-50mPa,温度450℃左右。
工业制备流程
工业制氨绝大部分是在高压、高温和催化剂存在下由氮气和氢气合成制得。氮气主要来源于空气;氢气主要来源于含氢和一氧化碳的合成气(纯氢也来源于水的电解)。由氮气和氢气组成的混合气即为合成氨原料气。从燃料化工来的原料气含有硫化合物和碳的氧化物,它们对于合成氨的催化剂是有毒物质,在氨合成前要经过净化处理。
1、哈伯法制氨:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △rHθ=-92.4kJ/mol (反应条件为高温、高压、催化剂)
2、天然气制氨[3]: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。
3、重质油制氨[3]: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汽转化法简单,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,氮用于氨合成原料。
4、煤(焦炭)制氨 :煤直接气化(见煤气化)有常压固定床间歇气化、加压氧-蒸汽连续气化等多种方法。例如早期的哈伯-博施法合成氨流程,以空气和蒸汽为气化剂,在常压、高温下与焦炭作用,制得含(CO+H2)/N2摩尔比为3.1~3.2的煤气,称为半水煤气。半水煤气经洗涤除尘后,去气柜,经过一氧化碳变换,并压缩到一定压力后,用加压水洗涤除去二氧化碳,再进一步用压缩机压缩后用铜氨液进行洗涤,以除去少量一氧化碳、二氧化碳,然后送去合成氨。
实验制备
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)=加热= 2NH3↑+ CaCl2 + 2H2O
Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑
实验室快速制得氨气的方法:用浓氨水和固体NaOH反应制备氨气
②在浓氨水中加碱或生石灰,因为氨水中存在下列平衡:
NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-加入碱平衡左移,同时放出大量的热促进氨水的挥发。
③加热浓氨水,加快氨水挥发。