《工业合成氨发展史》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业合成氨发展史（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、氨是一种制造化肥和工业用途众多的基本化工原料。随着农业发展和军 工生产的需要，20 世纪初先后开发并实 现了氨的工业生产。从 氰化法演变到 合成氨法以后，近 30 年来，原 料不断改变，余 热逐渐利用，单 系列装置迅速 扩大，推动了化学工业有关部门的发展以及化学工程进一步形成，也带动了 燃料化工中新的能源和资源的开发。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：Ca(CN) 2 + 3H 2 O2NH 3 + CaCO 31905 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
2、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。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.哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.520MPa和500600 C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。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。
3、 为此， 哈伯又提出将未参与反应的气体返回反应 器的循环方法。 这一工艺被德国巴登苯胺纯碱公司所接受和采用。 由于金属 锇稀少、 价格昂贵， 问题又转向寻找合适的催化剂。 该公司在德国化学家 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
4、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。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， 先后开发 了合成压力从低压到高压的很多其他方法。到 30 年 代 初 合 成 氨 成 为 广 泛 采 用 的 制 氨 方 法 。 70 年 代 以 来 ， 合 成 氨 的
5、生产不仅促进了如高压、低温、原料气制造、气体净化、特殊金属冶炼以及 催化剂研制等方面的发展，还对一些化学合成工业，如尿素、甲 醇和高级醇 石油加氢精制、高压聚合等起了巨大的推动作用。原料构成改变 自从合成氨工业化后，原 料构成经历了重大 的变化。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。为了扩大原料来源，曾对煤的 直接气化进行了研究 。1926 年，德国法本 公司采用温克勒炉气 化褐煤成功。 第二次世界大战结束，以焦炭、
6、煤为原料生产的氨约占一半以上。烃类燃料造气时期早在2030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。装置大
7、型化 由于高压设备尺寸的限制， 50 年代以前， 最大的氨合成 塔能力不超过日产 200t 氨， 60 年代初不超过日产 400t 氨。随着由汽轮机驱 动的大型、高压离心式压缩机研制成功， 为合成氨装置大型化提供了条件， 大型合成氨厂的数目也逐年增多。合成氨厂大型化通常指规模在日产 540t (600sh.t )以上的单系列装置。1963 和 1966 年美国凯洛格公司先后建成世 界上第一座日产 540t 和 900t 氨 的单系列装置， 显示出大型装 置具有投资少、 成本低、占地少和劳动生产率高等显著优点。从此， 大型化成为合成氨工业 的发展方向。近 20 多年来，新建装置大多为日产 10001500t 氨， 1972 年建 于日 本千叶的 日产 1540t(1700st.t) 氨厂是目 前世界上已 投入生产 的最 大单系 列装置。
