重要的無機化學工業(yè)合成氨工業(yè)、硫酸工業(yè)、氯堿工業(yè)，是三個最重要的無機化學工業(yè)，它們都有各自的一整套從原料到各種化工產(chǎn)品的工業(yè)體系，為經(jīng)濟建設提供了大量的生產(chǎn)資料。高中化學教材上對這三個化學工業(yè)體系都有專門的章節(jié)介紹，也可見它們的重要性。下面就分別對它們進行簡單的總結(jié)。①合成氨工業(yè)高中課本上介紹的是德國化學家弗里茨-哈伯(F.Haber， 1868-1934)發(fā)明的，由氮氣和氫氣直接合成氨的方法。這是目前工業(yè)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(zhuǎn)化率低的問題，將氨產(chǎn)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。故此方法又稱“循環(huán)法”。反應原理： N2+3H2 2NH3合成氨工業(yè)簡易流程圖a. 原料氣的制備、凈化氮氣：從空氣中獲得。可用液化空氣分離法，將空氣液化后，因為氮氣的沸點比氧氣低，因而使液態(tài)空氣蒸發(fā)時，氮氣先揮發(fā)出來；或先用焦炭與空氣中的氧作用，生成CO2，再在高壓下使CO2大量溶于水而分離出氮氣。氫氣：由水和燃料獲得。可先將水蒸氣通過熾熱的煤層或焦炭層，使水蒸氣與碳發(fā)生反應，生成CO與H2，然后在催化劑作用下再使CO與水蒸氣作用轉(zhuǎn)化為CO2，除去CO2后即可得到所需的原料氣。反應方程式：C+H2O CO+H2 CO+H2O CO2+H2實際的工業(yè)生產(chǎn)中，二者的制備是同時進行的。工廠里常使用石油、天然氣、焦爐氣等氣體燃料，將其與空氣和水蒸氣共同作用制得含有氮氣和氫氣的粗原料氣。工業(yè)上常用高壓水吸法，使CO2大量溶于水中而得到粗原料氣。由于原料氣中含有的CO、CO2和一些含硫化合物會使合成氨的催化劑中毒，因而制得的粗原料氣還需要經(jīng)過一氧化碳變換、脫硫脫碳等步驟，進行凈化。最后制得的氮氫比約為1：3的純凈氣，經(jīng)壓縮機壓縮后進入氨合成回路。b. 氨的合成合成氨的反應是在高壓環(huán)境的合成塔中完成的，氮氣和氫氣混合后經(jīng)過壓縮從塔的上部進入合成塔。經(jīng)過合成塔下部的熱交換器，混合氣體的溫度升高，并進入放有觸媒（催化劑）的接觸室。在接觸室，一部分氮氣和氫氣發(fā)生反應，合成了氨，混有氮氣，氫氣和氨氣的混合氣體經(jīng)過熱交換器離開合成塔。混合氣體要經(jīng)由冷凝器，將氨液化，因而將氨分離出來，而氮氣和氫氣的混合氣體經(jīng)壓縮再次送入合成塔，形成循環(huán)。對合成氨的適宜條件的討論濃度：一般采用N2和H2的體積比1∶3當合成氨生產(chǎn)的原料氣循環(huán)使用時，兩種氣體仍應保持1∶3 的體積比循環(huán)。溫度：500℃左右。從三個方面――反應速率、氨的產(chǎn)率、催化劑活性考慮。合成氨是放熱反應，降低溫度雖有利于平衡向正反應方向移動，但溫度過低，反應速率過慢，所以溫度不宜太低，在500℃左右為宜，催化劑在這個溫度活性最大。壓強：一般采用2×107Pa～5×107Pa. 合成氨是體積縮小的可逆反應，所以壓強增大，有利于氨的合成，但壓強過高時，對設備的要求也就很高，制造設備的成本就高，而且所需的動力也越大，應選擇適當?shù)膲簭姟４呋瘎河描F觸媒作催化劑。催化劑能加快反應速率，縮短達到平衡時間.，但不會影響氨的產(chǎn)率。c. 氨的分離把混合氣體通過冷凝器，經(jīng)冷凝使氨液化，將氨分離出來，導入液氨貯罐，提高原料的利用率。同時將未反應的H2、N2循環(huán)送入合成塔，使其充分利用。

標簽：無機化學包括主要