氮肥制造原理

点击次数:   更新时间:2020-06-14 20:10     来源:澳门威尼斯人网址

  氮肥制造原理_其它技巧_PPT制作技巧_实用文档。第一章 氮肥制造 世界化肥商品从历史发 展看是以磷-钾-氮的 顺序出现的。 19世纪末采用电弧法将空气中的氮氧化成 硝酸,但成本太高。1898年德国发明的氰 氨法,即将氮气通过高热的碳化钙而制造

  第一章 氮肥制造 世界化肥商品从历史发 展看是以磷-钾-氮的 顺序出现的。 19世纪末采用电弧法将空气中的氮氧化成 硝酸,但成本太高。1898年德国发明的氰 氨法,即将氮气通过高热的碳化钙而制造 成氰氨化钙(石灰氮CaCN2),并于1905 年建立了世界第一座氰氨制造厂。 1910年德国化学家弗利茨哈伯发明了合成 氨法,并于1913年建立第一个合成氨厂。 1 当时日产27吨。 第一节 氨的合成原理 一、自然界中分子氮的固定: – 1、闪电:通过放电直接使氮氧化,这早已由 Cavendish于1766年实验室用电火花击穿两种 气体的混合物得到证实,人们很早就以此为 原理进行氮的工业化生产。即电弧法。 ? N2+O2---- NO----NO2 ? NO2+H2O----2HNO3+NO ? 大约每年因闪电随雨水降下来的氮平均为10公斤/ 公顷左右。 – 2、生物固氮:如根瘤菌、蓝绿藻等。 2 二、世界合成氨工业的发展史 ? 早期氰化法 – 1898年,德国A.弗兰克等人发现空气中的 氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙(又称石 灰氮),进一步与过热水蒸气反应即可获得 氨:CaCO3→CaO+C →CaC2+N2 →CaCN2 – CaCN2+3H2O→2NH3+CaCO3 3 二、世界合成氨工业的发展史 ? 早期氰化法 – 1905年,德国氮肥公司建成世界上第一座生 产氰氨化钙的工厂,这种制氨方法称为氰化 法。第一次世界大战期间,德国、美国主要 采用该法生产氨,满足了军工生产的需要。 氰化法固定每吨氮的总能耗为153GJ,由于 成本过高,到30年代被淘汰。 4 ? 合成氨法 –利用氮气与氢气直接合成氨的工业生产曾是 一个较难的课题。合成氨从实验室研究到实 现工业生产,大约经历了150年。直至1909 年,德国物理化学家F.哈伯用锇催化将氮 气与氢气在17.5~20MPa和500~600℃下 直接合成,反应器出口得到6%的氨,并于 卡尔斯鲁厄大学建立一个每小时80g合成氨 的试验装置。 5 ? 但是,在高压、高温及催化剂存在的条件下,氮氢混合气每次 通过反应器仅有一小部分转化为氨。哈伯又提出将未参与反应 的气体返回反应器的循环方法。由于金属锇稀少、价格昂贵, 问题又转向寻找合适的催化剂。在德国化学家A.米塔斯提议 下,于1912年用2500种不同的催化剂进行了6500次试验,并终 于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化 剂。而在工业化过程中碰到的一些难题,如高温下氢气对钢材 的腐蚀、碳钢制的氨合成反应器寿命仅有80h以及合成氨用氮氢 混合气的制造方法,都被该公司的工程师C.博施bosch所解决。 此时,德国国王威廉二世准备发动战争,急需大量炸药,而由 氨制得的硝酸是生产炸药的理想原料,于是巴登苯胺纯碱公司 于1912年在德国奥堡建成世界上第一座日产30t合成氨的装置, 1913年9月9日开始运转,氨产量很快达到了设计能力。人们称 这种合成氨法为哈伯-博施法,它标志着工业上实现高压催化反 应的第一个里程碑。由于哈伯和博施的突出贡献,他们分别获 得1918、1931年度诺贝尔化学奖金。其他国家根据德国发表的 论文也进行了研究,并在哈伯-博施法的基础上作了一些改进, 6 先后开发了合成压力从低压到高压的很多其他方法(表1)。 7 8 合成氨的原料 生产氨的原料气为氢气和氮气,或是两者的混合气体。 氮气来自空气,氢气来自含有碳或碳氢化合物的各种燃料, 如焦炭、煤、天然气、轻油、重油等在高温下与水蒸气反 应获得,也可以从焦炉气或天然气中获得. 。 ①煤造气时期 ? 第一次世界大战结束,很多国家建立了合成氨 厂,开始以焦炭为原料。20年代,随着钢铁工 业的兴起,出现了用焦炉气深冷分离制氢的方 法。焦炭、焦炉气都是煤的加工产物。第二次 世界大战结束,以焦炭、煤为原料生产的氨约 占一半以上。 9 ? ②烃类燃料造气时期 –早在20~30年代,甲烷蒸汽转化制氢已研究成 功。50年代,天然气、石油资源得到大量开采, 由于以甲烷为主要组分的天然气便于输送,适 于加压操作,能降低氨厂投资和制氨成本,在 性能较好的转化催化剂、耐高温的合金钢管相 继出现后,以天然气为原料的制氨方法得到广 泛应用。接着抗积炭的石脑油蒸汽转化催化剂 研制成功,缺乏天然气的国家采用了石脑油为 原料. – 60年代以后,又开发了重质油部分氧化法制氢。 到1965年,焦、煤在世界合成氨原料中的比例 仅占5.8%。从此,合成氨工业的原料构成由 固体燃料转向以气,液态烃类燃料为主的时期。 10 ? 目前世界上的合成氨有70%以天然气为原 料,10%以重油为原料,8%以轻油为原料, 以煤为原料的约占7%。 ? 而我国65.6%以上的合成氨以煤(或焦炭) 为原料,22.6%以天然气为原料,9%以轻 油为原料,11.8%以重油为原料,其它还 有以油田气、焦炉气等为原料。 11 ? (一)煤和焦炭 (用焦炭比有无烟煤理想, 但是贵。)煤的固定炭(可燃性物质)含量大 于 70% ,粒度要求为 25-75mm. 并有一定的机械 强度。 ? (二)气态烃 主要有天然气(气田气)、油 田气、炼厂气和焦炉气,天然气和油田气含甲 烷较高,含氢气低,而炼厂气和焦炉气中甲烷 较低,但含氢较高。 ? (三)轻油 原油在30—220度蒸馏所得的馏分 称为轻油,又称石脑油。主要成分为石蜡烃、 环烷烃、芳香烃以及少量的烯烃,为高分子量 12 液态烃。 ? (四)重油 常压蒸馏原油所得的馏出点在350 度以上的塔底产品为重油。重油再经减压蒸馏 所得的 520 度以上的馏分称为渣油。重油由碳 氢氧氮硫及灰分组成,其分子式可用通式CnHm 表示,一般含氢 11%-13% ,含碳 85-88% ,含氧 和氮都不超过 1% ,含硫 0.1-1.5%. 构成灰分的 有钠、镁、钒、镍、铁和硅等元素。重油 C/H 较低的重油密度较小、热值也高。热

澳门威尼斯人网址
CopyRight 澳门威尼斯人网址 ALL Rights Reserved