氨合成催化劑化學成分分析方法

『壹』 何謂預還原氨合成催化劑有何優缺點

預還原催化劑就是催化劑生產廠家有一套觸媒還原裝置，在觸媒生產出來後，直接將觸媒在還原裝置內進行還原，觸媒使用廠家將觸媒裝入塔內，直接升溫並簡單還原進行輕負荷生產。其優點是減少觸媒使用單位的升溫還原時間，增加有效生產時間（特別是在化肥銷售旺季），另外就是整塔觸媒不完全更換的情況下，使用預還原觸媒減少了新舊觸媒還原時的矛盾；缺點就是預還原觸媒運輸、裝填過程非常麻煩，密封措施解決不好，會造成觸媒氧化。

『貳』 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。

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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。

『叄』 氨合成催化劑活性組分與助劑的作用

簡述氨合成催化劑活性組分與助劑的作用。 
鐵系催化劑其活性組分為金屬鐵，促進劑作用如下：Al2O3能與氧化鐵生成FeAl2O4晶體，其晶體結構與Fe2O3*FeO相同，可增加催化劑表面積，提高活性。MgO:增強催化劑對硫化物的抗毒能力，延長催化劑壽命。CaO:降低熔融物的熔點和粘度，提高催化劑熱穩定性。K2O：促使催化劑的電子逸出功的降低。SiO2:中和鹼性組分，提高催化劑抗水毒害和耐燒結的作用
比較凱洛格和托普索氨合成工藝的優缺點？ 答：凱洛格和托普索的最大區別其實還是在合成塔的內件上的區別，其次就是合成迴路中冷凍系統的設置，一個一般為三級氨冷；一個為二級氨冷

『肆』 合成氨的催化劑有哪些成分組成

主要是鐵鎳活性催化劑，5oO℃活性最

『伍』 什麼是催化劑以合成氨為例，簡述催化劑反映的特點和原理

催化劑是一種它能夠加速反應的速率而自身不改變物質。它能夠誘導化學反應發生改變，而使化學反應變快或者在較低的溫度環境下進行化學反應。在有催化劑的環境下，分子只需較少的能量即可完成化學反應。 催化劑在現代化學工業中佔有極其重要的地位，現在幾乎有半數以上的化工產品，在生產過程里都採用催化劑。例如，合成氨生產採用鐵催化劑，硫酸生產採用釩催化劑，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產中，都採用不同的催化劑。 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。

『陸』 制備氨氣有哪些方法

1、工業製法

工業上氨是以哈伯法通過N2和H2在高溫高壓和催化劑存在下直接化合而製成：

N2+3H2⇌2NH3△rHθ=-92.4 kJ/mol （反應條件為高溫、高壓、催化劑）

一般為鐵觸媒作催化劑，壓強20-50 mPa，溫度450℃左右。

2、實驗制備

實驗室，氨常用銨鹽與鹼作用或利用氮化物易水解的特性制備：

Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑

實驗室快速製得氨氣的方法：用濃氨水和固體NaOH反應制備氨氣；

噴泉實驗

在常溫，常壓下，一體積的水中能溶解700體積的氨。

在乾燥的圓底燒瓶里充滿氨氣，用帶有玻璃管和滴管（滴管里預先吸入水）的塞子塞緊瓶口。立即倒置燒瓶，使玻璃管插入盛水的燒杯里（水裡事先加入少量的酚酞試 液），把實驗裝置裝好後。

打開橡皮管的夾子，擠壓滴管 的膠頭，使少量的水進入燒瓶，觀察現象。 實驗的基本原理是使燒瓶內外在短時間內產生較大的壓強差，利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內，在尖嘴導管口形成噴泉。

『柒』 合成氨催化劑組成

合成氨反應的催化劑叫:鐵觸媒。
在人教版教材高二化學的49頁有以下說明：合成氧工業中普遍使用的主要是以鐵為主體的多成份催化劑，又稱鐵觸媒。

對高中生來說知道這些就足夠了，如果你另有興趣，還可以看看以下資料。http://www.cncatalyst.com/tiring_room/new/hynews/200612495222.htm

『捌』 合成氨的生產一般分為哪幾個步驟

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,。

『玖』 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。合成氨反應的機理，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335kJ/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126kJ/mol～167kJ/mol，第二階段的反應活化能為13kJ/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。
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。

『拾』 氨合成的工藝條件溫度和壓力應該如何確定分別從熱力學和動力學上進行分析。

氨合成反應是放熱、縮小體積的可逆反應，溫度、壓力對此反應的化學平衡有影響。當混合氣中氫氮摩爾比為3時，氨平衡濃度隨著溫度降低、壓力增加而提高。但在較低溫度下，氨合成的反應速度十分緩慢，需採用催化劑來加快反應。由於受到所用催化劑活性的限制，溫度不能過低，因此為提高反應後氣體中的氨含量，氨合成宜在高壓下進行。當工業上用鐵催化劑時，壓力大多選用15.2～30.4MPa(150～300atm)，即使在這樣壓力條件下操作，每次也只有一部分氮氣和氫氣反應為氨，因此氨合成塔出口氣體中氨濃度通常為10%～20%（體積）。決定反應的主要因素是鐵催化劑的活性，反應所產生的氨與氮氣、氫氣的分離以及氮、氫氣的循環使用。
反應催化劑
鐵催化劑的活性 氨合成採用添加有助催化劑的鐵催化劑。助催化劑的成分有氧化鉀、 氧化鋁、 氧化鎂、氧化鈣、氧化鈷等。開工前鐵催化劑的主要成分為四氧化三鐵(見金屬氧化物催化劑)，它對氨合成反應沒有催化作用，投用前需用氫氣將其還原成金屬鐵才有活性。不同還原條件下得到的催化活性有很大差異。正常生產時，鐵催化劑常因氮氫混合氣中含有少量硫化合物、碳的氧化物等氣體而降低活性，通常規定一氧化碳和二氧化碳不超過10ppm（體積）。鐵催化劑的壽命(見催化劑壽命)與其製造質量、使用條件有密切關系，短的1～2年，長的可達8～9年。
氨的分離
氨合成的單程轉化率不高，為了獲得產品氨，需將氨氣從氨合成反應器出口氣體中分離出來。工業上通常用兩種方法[1]：
①冷凝法 利用氨的臨界溫度比氮、氫高的特點，只需把含氨混合氣冷卻，其中的氨即可從氣態冷凝成液態。溫度越低，冷凝的氨越多。工業生產都採用產品液氨作製冷劑。為了節省製冷劑用量，混合氣先用水冷卻。
②吸收法 利用氨氣在水中的溶解度比氮、氫氣大的性質，在高壓下用水吸收，製成濃氨水。從濃氨水製取液氨尚需經過氨水精餾、氨氣冷凝等步驟，消耗熱能較多，工業上已很少採用。