德國化學家哈伯(F.Haber，1868-1934)從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。于1908年申請專利，即“循環法”，在此基礎上，他繼續研究，于1909年改進了合成，氨的含量達到6上。這是工業普遍采用的直接合成法。

反應過程中為解決氫氣和氮氣合成轉化率低的問題，將氨產品從合成反應后的氣體中分離出來，未反應氣和新鮮氫氮氣混合重新參與合成反應。

合成氨反應式如下(該反應為可逆反應，等號上反應條件為：“高溫高壓”，下為：“催化劑”)?：

擴展資料：

氨的主要用途：

氨的主要用途是氮肥、制冷劑、化工原料。無機方面主要用于制氨水、液氨、氮肥（尿素、碳銨等）、硝酸、銨鹽、純堿。有機方面廣泛應用于合成纖維、塑料、染料、尿素等。

合成氨工業的特點：

1、農業對化肥的需求是合成氨工業發展的持久推動力。世界人口不斷增長給糧食供應帶來壓力，而施用化學肥料是農業增產的有效途徑。

氨水（即氨的水溶液）和液氨體本身就是一種氮肥；農業上廣泛采用的尿素、硝酸銨、硫酸銨等固體氮肥，和磷酸銨、硝酸磷肥等復合肥料，都是以合成氨加工生產為主。

2、與能源工業關系密切。合成氨生產通常以各種燃料為原料，同時生產過程還需燃料供給能量,因此,合成氨是一種消耗大量能源的化工產品。每噸液氨的理論能耗為 21.28GJ,實際能耗遠比理論能耗多，隨著原料、工廠規模、流程與管理水平不同而有差異。

日產 1000t氨的大型合成氨裝置生產液氨的實際能耗約為理論能耗的兩倍（表2[ 大型氨廠生產合成氨的實際能耗]）。

3、工藝復雜、技術密集。氨合成是在高壓高溫和催化劑存在下進行的，為氣固相催化反應過程。由于氨合成催化劑（見無機化工催化劑）很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸氣毒害（見催化劑中毒）。

而從各種燃料制取的原料氣中都含有不同數量的這些物質，故在原料氣送往氨合成前，需將有害物質除去。因此合成氨生產總流程長，工藝也比較復雜，根據不同原料及不同的凈化方法而有多種流程（見氨）。

參考資料來源：百度百科―合成氨

在探索合成氨崎嶇的道路上，它不僅使兩位杰出的化學家勒夏特列和能斯特折戟蒙羞，而且使一位對人類社會發展作出巨大貢獻，并因此獲得諾貝爾化學獎的哈伯墮落成為助紂為虐與人民為敵的可恥下場。后來人們把合成氨稱為化學發展史上的“水門事件”。 1900年，法國化學家勒夏特列在研究平衡移動的基礎上通過理論計算，認為N2和H2在高壓下可以直接化合生成氨，接著，他用實驗來驗證，但在實驗過程中發生了爆炸。他沒有調查事故發生的原因，而是覺得這個實驗有危險，于是放棄了這項研究工作，他的合成氨實驗就這樣夭折了。后來才查明實驗失敗的原因，是他所用混合氣體中含有O2，在實驗過程中H2和O2發生了爆炸的反應。 稍后，德國化學家能斯特通過理論計算，認為合成氨是不能進行的。因此人工合成氨的研究又慘遭厄運。后來才發現，他在計算時誤用一個熱力學數據，以致得到錯誤的結論。 在合成氨研究屢屢受挫的情況下，哈伯知難而進，對合成氨進行全面系統的研究和實驗，終于在1908年7月在實驗室用N2和H2在600℃、200個大氣壓下合成氨，產率僅有2%，卻也是一項重大突破。當哈伯的工藝流程展示之后，立即引起了早有用戰爭吞并歐洲稱霸世界野心的德國軍政要員的高度重視，為了利用哈伯，德國皇帝也屈尊下駕請哈伯出任德國威廉研究所所長之職。而惡魔需要正好迎合了哈伯想成百萬富翁的貪婪心理。從1911年到1913年短短的兩年內，哈伯不僅提高了合成氨的產率，而且合成了1000噸液氨，并且用它制造出3500噸烈性炸藥TNT。到1913年的第一次世界大戰時，哈伯已為德國建成了無數個大大小小的合成氨工廠，為侵略者制造了數百萬噸炸藥，因而導致并蔓延了這場殃禍全球的世界大戰。這就是第一次世界大戰德國為什么能夠堅持這么久的不解之謎謎底。 當事實真相大白于天下時，哈伯愛到了世界各國科學家的猛烈抨擊，尤其當他獲得1918年諾貝爾化學獎時，更激起世界人民的憤怒。 人工合成氨實驗的成功令人歡欣鼓舞，它對工業、農業生產和國際科技的重大意義是不言而喻的，但對三位杰出的科學家而言則是黑色的“水門事件”。 1949年前，全國僅在南京、大連有兩家合成氨廠，在上海有一個以水電解法制氫為原料的小型合成氨車間，年生產能力共為46kt氨。中華人民共和國成立以后，合成氨的產量增長很快。為了滿足農業發展的迫切需要，除了恢復并擴建舊廠外，50年代建成吉林、蘭州、太原、四川四個氨廠。以后在試制成功高壓往復式氮氫氣壓縮機和高壓氨合成塔的基礎上，于60年代在云南、上海、衢州、廣州等地先后建設了20多座中型氨廠。此外，結合國外經驗，完成“三觸媒”流程（氧化鋅脫硫、低溫變換、甲烷化）氨廠年產50kt的通用設計，并在石家莊化肥廠采用。與此同時開發了合成氨與碳酸氫銨聯合生產新工藝，興建大批年產5～20kt氨的小型氨廠，其中相當一部分是以無煙煤代替焦炭進行生產的。70年代開始到80年代又建設了具有先進技術，以天然氣、石腦油、重質油和煤為原料的年產300kt氨的大型氨廠，分布在四川、江蘇、浙江、山西等地。1983、1984年產量分別為16770kt、18373kt（不包括臺灣省），僅次于蘇聯而占世界第二位。現在已擁有以各種燃料為原料、不同流程的大型裝置15座，中型裝置57座，小型裝置1200多座，年生產能力近20Mt氨。 目前，中國是世界上最大的化肥生產和消費大國，合成氨年生產能力已達4222萬噸。但合成氨一直是化工產業的耗能大戶。6月7日～8日，全國合成氨節能改造項目技術交流會在北京召開，明確了“十一五”期間合成氨節能工程在降耗、環保等方面要達到的具體目標。 會議根據“十一五”期間《合成氨能量優化節能工程實施方案》規劃，確定的這一重點節能工程的目標是：大型合成氨裝置采用先進節能工藝、新型催化劑和高效節能設備，提高轉化效率，加強余熱回收利用；以天然氣為原料的合成氨推廣一段爐煙氣余熱回收技術，并改造蒸汽系統；以石油為原料的合成氨加快以潔凈煤或天然氣替代原料油改造；中小型合成氨采用節能設備和變壓吸附回收技術，降低能源消耗。煤造氣采用水煤漿或先進粉煤氣化技術替代傳統的固定床造氣技術。到2010年，合成氨行業節能目標是：單位能耗由目前的1700千克標煤／噸下降到1570千克標煤／噸；能源利用效率由目前的42.0％提高到45.5％；實現節能570萬～585萬噸標煤，減少排放二氧化碳1377萬～1413萬噸。 據了解，十多年來，我國合成氨裝置先后經過油改煤、煤改油、油改氣和無煙煤改粉煤等多次反復的原料路線改造和節能改造，先后在烴類蒸汽轉化工段、變換工段、脫碳工段、控制系統等進行了數十項大型改造。其中造氣爐、爐況監測與系統優化、脫硫系統等技改始終是重點。但是，由于裝置原料路線、資源供應、運輸、資金與技術成熟度等諸多方面原因，合成氨節能技術改造的效果始終未能達到預期目標。到2004年底，合成氨單位能耗平均為1700千克標煤／噸，噸氨平均水平與國際先進水平相差600～700千克標煤。據了解，合成氨節能改造項目的具體實施由中國化工節能技術協會負責。

標簽：合成氨歷程怎樣