作业帮合成氨生产需要的原料气是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/29 05:49:35
合成氨生产需要的原料气是什么?
合成氨生产需要的原料气是什么?
合成氨生产需要的原料气是什么?
哈柏法---是透过氮气及氢气产生氨气（NH3）的过程.
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.