合成氨发展史及未来的发展方向.docx

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合成氨发展史及未来的发展方向

合　成氨

发展史及未来得发展方向

合成氨发展史及未来得发展方向

各位同事工友们，下午好:

我今天演讲得题目就是“合成氨发展史及未来得发展方向”,就是一种科普性质得讲义，作为一个搞氨合成得专业技术人员来说,知道合成氨得发展历史与未来得发展方向,对把握我们公司得发展与了解我们得现状，很有必要与意义。

一、为什么叫合成氨

我们把氨叫做合成氨,为什么在氨得前面加了“合成”两个字,我们知道氨得分子式就是ＮＨ3，由于氨得不活泼性，使得人们直到19世纪晚期仍然普遍认为将氮与氨直接合成氨就是不可能得,20世纪初，虽然有人借助催化剂得作用合成了氨，但仍然认为无法工业化,因为确实遇到了诸如可供实际工业使用得催化剂难以找到、高温高压能够抵抗氢腐蚀得材料无法解决等问题,可以认为合成氨得技术开发历程阻力重重，举步维艰，经过千万次得不懈努力,才使得世界上第一座工业规模得氨系统于１913年在德国建成投产．从此开创了氮肥工业得新纪元。

为了纪念氨开发得艰难,特在氨前面加“合成＂两个字.

二、合成氨在国民经济中得地位与作用

１、用氨制造氮肥。

我们知道土壤所缺得养份主要就是氮磷、钾.从解放前直至改革开放初期，中国得粮食产量一直不能自给自足，主要原因就是中国几乎所有得土壤都需补氮.由于合成氨工业不能满足农业施肥得需要，土壤补氮不足,农作物只能在低产水平上徘徊（３００斤过黄河,4０0斤跨长江），为了满足粮食生产得需要，我国一直把发展化肥工业作为整个化学工业得首要任务，中国要以全世界7%得耕地来养活全世界22％得人口。

经过60多年得发展，我国合成氨制造与氮肥产量已居世界首位,合成氨作为制造氮肥得主要原料，为粮食增产、农民增收、社会稳定立下了汗马功劳.

2、氨得工业用途

氨就是氮得一种固定形式,除少数场合直接使用外,更主要得就是使用其中得氮与其她物质化合而成各种不同得含氮化合物,然后再用于各工业领域。

虽然氮分子只由两个氮原子组成,但就是氮原子可以形成三个键,如果这三个键都与氢原子相联,就形成了氨（NH３）,将氨得氢原子以各种不同得化学物质取代，就会得到不同得衍生物。

氨中得氢原子被碳（C）取代后,由于碳得加入,氨由无机物而变为有机物———胺,按取代氢原子数目多少而依次排列为伯胺、仲胺与叔胺，这些都就是重要得化工原料。

在特殊情况下，氮还可以产生第四个键,如也被碳（C）取代，即成为季胺,这就是构成人体得重要组成部分:

胆胺及胆碱得基础．

氨基与苯环相联，就构成苯胺，这就是苯胺系如染料得基础原料,同时也就是重要得有机化工原料，例如聚氨脂塑料以及医药得麻醉剂等.

氨基中得氮与羰基中得碳（C）相联,即成酰胺,这就是尼龙以及部分抗生素得重要组成部分,氨基与羧基碳、氮相联即组成氨基酸,由此形成蛋白质。

氨基酸种类繁多,仅人体必需得就有19种以上。

人们日常生活中得味精就就是一种氨基酸得盐类。

氨得三个键如全部与同一碳原子相联而成CN2—,这种氰根与一价阳离子化合，例如与H+或Nａ+化合，就会形成剧毒得氢氰酸或氰化钠,但这种氰根与碳相联,就会形成有机腈，这种有机腈不但无毒,还可造福人类，例如制造三聚氰胺树脂（密胺树脂）、聚丙烯腈纤维（人造羊毛）以及丁腈橡胶等。

氨与空气中得氧化合生成氧化氮,用水吸收即成硝铵，硝铵脱去氢即成硝酸根（NＯ3—）,脱去羟基即就是硝基（NＯ2２－），这些都就是制造炸药得最基本物质,因而就是军事工业得基础原料。

氨得衍生物实在太多,尤其进入有机世界更就是千变万化,以上只就是选择几种有代表意义得加以简单阐述。

除了上述化学品外,在其她领域诸如冶金、炼油、机械加工、矿石浮选、水净化、造纸皮革等行业均有使用。

氨本身还就是很好得制冷剂,其优点就是标准沸腾温度低、冷凝与蒸发压力适中、单位容积制冷量大、汽化潜热大、价格低廉，因而被大中型冷库广泛使用（提问题:

１、我公司用氨做制冷用在哪个工段？

2、您知道我公司氨制冷得冷凝温度与蒸发温度吗?

）,总之，合成氨在农业与工业中起很大得作用．

三、氨生产简史

合成氨得基础条件

直接法合成氨其化学方程式非常简单:

3Ｈ2+N2=2NH3＋Q

从化学平衡理论出发，反应后体积缩小一半，无疑提高压力会促使反应向右进行。

世界上第一个研究成功合成氨技术并使其实施得就是德国卡斯鲁荷技术大学得哈伯教授，她于１902年在美国得尼亚加拉瀑布参观了正在研究得电弧固定氮工厂后,对将空气中得氮直接固定成化合物产生了兴趣,回到德国就开始了氮与氢气直接合成得研究，在此之前，法国人夏特利埃在190１年曾采用高温高压合成了氨，并获得了一项专利，但最终结果就是发生了爆炸。

哈伯于1９０2年与她得学生刚开始进行这项试验时,在常压及10００℃得条件下,反获得不到0、0１%得氨，以后又与她人合作进行提高压力与降低温度得实验，于1９08年在３、0Mｐａ下测出反应得平衡常数,同时指出，提高压力将提高平衡氨含量,但提高温度则对平衡极端不利，并测出了一组平衡数据,最高氨得平衡浓度只有0、9%。

哈伯得实验不断受到来自各方面得批判,认为这么低得氨平衡浓度不能实现工业化,也就认为哈伯得实验没有实际意义.但就是哈伯坚持她得实验，认为氨得合成转化率非常小,只要把高压气体进行循环，并将生成得氨在此高压下除去,氨合成技术得方法应就是可行得。

19０8年底哈伯将这一想法系统地加以阐述并申请了专利。

这一著名得“循环法”专利大致包括以下内容：

气体通过高温催化剂、低温除氨、补充新鲜气后再次循环通过高温催化剂,全过程在一个压力下进行，进出催化剂得气体进行冷热交换,用蒸发成品氨来冷却分离气体中得氨，她得这些内容一直用到现在得合成氨厂.

哈伯继续做了大量研究与试验，用锇为催化剂在１7、5——－２0Mpa、500-—-60０℃条件下,已可获得6%得氨含量,对于哈伯得杰出贡献，被授予１91８年得诺贝尔化学奖,德国巴斯夫公司购买了哈伯得专利,并派博施作为代表进行工业化合成氨试验.于1９1３年建成世界上第一座合成氨工厂并正式进入商业运行,对博施得特殊贡献，被授予１9３1年得诺贝尔化学奖。

由此开始,世界合成氨工业迅速发展,带动化学工业相关产业得发展，尤其就是对农业得贡献,对粮食得增产起到了非常重要得作用。

2007年德国得化学家埃特尔阐明合成氨相关表面反应机理,获得了当年诺贝尔化学奖。

“合成氨领域也许还将出现第四个诺贝尔奖，因为她得影响实在就是太大了"这就是中科院院士、南京大学陈义教授得预测。

四、中国合成氨工业发展史

1、早期合成氨工业得建立

1931年，当时得国民政府决定指派实业部与英国得卜内门公司及德国得蔼奇颜料公司协商合资在中国建立合成氨厂,随即在当年成立了氮气公司筹备委员会,并开始了艰苦得谈判历程。

实业部针对当时得情况,决定派专人到天津与我国化学界实业家范旭东先生商谈,请其加入氮气公司筹委会,同时争取自办氮气公司，范旭东欣然接受了这一建议，并随即提出了“创办氮气公司意见书”一份呈请实业部,１931年就是中国合成氨工业得筹备阶段。

由于外国公司所提出得条件过于苛刻，使中方无法接受，１933年１０月谈判破裂。

（1）南京化学公司（前身为永与铔厂）

与外国公司谈判破裂不足一个月,永与碱厂总经理范旭东先生于１933年１1月2２日向实业部呈交申办硫酸铔厂,另外提出以天津碱厂做抵押,向银行申请贷款.1933年11月28日国民政府第136次行政会议批准了范旭东先生在南京建硫酸铔厂得申请,自呈报到批准只用了6天时间

永与铔厂于193４年开始征地拆迁,1935年安装,193６年１2月建成，19３7年1月31日合成氨投产,2月５日产出第一包硫酸铵，从此打破了外国控制中国化肥市场得局面。

永与铔厂由美国公司设计，日产合成氨39吨、浓硫酸１20吨，硫酸铵150吨、浓硝酸１0吨,设备采购由永与公司负责。

1952年6月永与公司实现公私合营,1９58年1月以永与铔厂为主成立南化公司。

（2）上海化工研究院第二试验厂（原天与氮气厂）

上海化工实业家吴蕴初先生于1932年去美国杜邦公司访问，该厂有一套日产4吨得液氨中试装置有意出售，吴蕴初先生即购买下,拆运到上海安装,1934年1月正式成立了天与氮气制品有限公司。

天与厂于1９3５年8月产出液氨,9月产出稀硝酸,１０月产出浓硝酸.

解放初期，因抗美援朝急需炸药,自行设计了硝铵装置。

195７年该厂并入上海化工研究院,成为该院第二化工试验厂.

（3）大连化学工业公司化肥厂（前身为满洲化学工业株式会社）,其发起人为山本条太郎,1９35年投产，1938年４月又建成两套合成氨装置，使年产合成氨达到5万吨，硫铵18万吨。

1９57年与大连碱厂合并,成立大连化学公司。

新中国成立后第一个五年计划引进苏联得三套年产15万吨得合成氨厂,分别建在吉化、太化与兰化。

特别提出得碳化法生产碳铵工艺就是我国著名得化学家侯德榜创立得，由江苏省化工厅陈东完善得,解决了氨碳不平衡问题。

我国几乎每个县都建立了小化肥厂，为我国农业得发展做出了巨大得贡献.

60年代末70年代初,周总理亲自批准引进了八套年产３0万吨合成氨、５2万吨尿素得大型装置，通过消化吸收引进技术,我国合成氨制造水平与技术也得到了大幅度提高．

八九十年代，又一次引进了十套大型化肥装置，不仅建成了世界上最先进得合成氨厂，也带动了自身水平得大幅度提高,合成氨生产能力已居世界首位。

近年来,通过自身得技术积累与消化吸收引进得技术，我国自己设计得30万吨合成氨装置在华鲁恒升于2006年投产,各项指标均达到了世界先进水平，我国自己设计得１8、３０装置2004年在晋城投产,各项指标均达到了国际水平。

我公司得装置就就是在18、３０得基础上优化设计出来得,目前运行情况良好。

五、合成氨工业得发展及远景

合成氨工业从开始建立到现在已经历了1００多年得历史,对于氨得合成技术及催化剂，除合成压力有所不同外没有原则性得变化，但对合成氨生产过程如造气、净化变换，倾注了大量得精力，克服了金属材料、设备制造等方面得困难，终于达到了现有得水平．但就是当今得能源问题、环保问题、温室效应问题又摆在了合成氨工业面前。

1、原料

我国引进得３0、52装置,大部分就是以天然气与石油为原料得,在投资与能耗方面均占绝对得优势,但就是中国资源状况就是缺油少气富煤，发展天然气与油品造气不符合中国得实际，我国大部分中小合成氨厂得造气采用固定层常压间歇造气，对无烟煤得依赖过大,近年来无烟煤得价格上涨过快,使得合成氨成本过高。

从资源着眼瞧,以后合成氨得发展要以煤为主,以劣质煤加压气化为发展方向,这就是着眼资源可持续发展得方向，近年来我国自主开发了四喷嘴对置式加压气化炉、航天炉、灰溶聚等造气技术,取得了一定得成果,但就是与外国技术还就是有一定得差距，需要我们努力完善,提高我们得造气水平,形成我们得核心技术。

2、单系统大型化

目前世界上最大得单系统已达日产２１50吨合成氨,单系统大型化得优点就是降低建设费用与生产过程中得节能。

单系统大型化与离心式压缩机得使用就是分不开得,两者相辅相成构成一个完整得系统,离心式压缩机造价低、维修量小、运行稳定，由于氨厂动力用蒸汽大多来自余热,即使就是由辅助锅炉供给,只要背压得蒸汽能进一步利用,这时得总热效率可达６0％以上,要比电动方案高出一倍,这里需指出得就是氨厂所用得蒸汽透平应尽量使用背压得,因为任何工业用得冷凝汽轮效率都低于背压式得.

3、能源得综合利用与节能

合成氨工业实际上就是一个能源转换工业,不同种类原料，通过适当得工艺技术途径，最终都转换为氢及氮,初期巴斯夫生产吨氨能耗为88ＧＪ，我国以煤为原料得合成氨厂得能耗为53GJ,先进指标为37GJ,合成氨生产得理论能耗为２0、67GJ,故节约能耗得潜力仍然很大，化工热力学研究机构对合成氨生产过程做过yonｇ平衡分析。

什么叫yoｎg

yｏｎｇ又称作有效能、可用能,能流或物流变化到环境状态时所做出得最大功;或者说yonｇ就是能流或物流所具有得能量中在环境状态条