專(zhuān)利名稱(chēng)：常壓合成氨的制作方法
常壓和高壓合成氨的區(qū)別常壓合成氨NH3是離子合成氨NH3。
高壓合成氨NH3是分子合成氨NH3。
氮?dú)釴2的性質(zhì)氮?dú)釴2和氫氣H2來(lái)比較，氮?dú)饩捅葰錃夥€(wěn)定的多，氮?dú)夂孟蠖栊詺怏w，在一般的情況下，不和任何物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。氮分子是兩個(gè)氮原子2N組成，氮分子N2中間有3根共價(jià)鍵N三N。因此結(jié)合的相當(dāng)牢固。但是在高溫800℃時(shí)，氮的化學(xué)性質(zhì)卻非常活潑。
催化劑Fe3O4催化劑四氧化三鐵Fe3O4，它有固定的溫度，(200℃)。在200℃時(shí)，合成氨的濃度最濃，高達(dá)15.3％。但催化劑每上升10℃，合成氨的濃度就下降2倍以上。合成氨的反應(yīng)速度加快2倍以上。
高壓合成氨高壓合成氨即分子合成氨，分子氮?dú)錃膺M(jìn)入200℃的催化劑時(shí)，必須停留一段時(shí)間才能合成氨。因?yàn)榈獨(dú)錃獾搅舜呋瘎├?，受到催化劑的吸附和排斥，使氮?dú)錃庾兂呻x子和原子然后才能合成氨。所以分子合成氨在200℃的催化劑里必須停留一段時(shí)間才能合成氨。
這種問(wèn)題怎樣解決呢？A首先把200℃的催化劑，提高到500℃，使氮?dú)浞肿犹幱谒神Y和激蕩狀態(tài)。B在激蕩狀態(tài)的基礎(chǔ)上，加上高壓很快的合成了氨，消除了氮?dú)錃庠诖呋瘎├锿Ａ舻臅r(shí)間，也相應(yīng)的提高了氨的濃度。
常壓合成氨常壓合成氨即離子合成氨，要想常壓合成氨又要消除在催化劑里停留的時(shí)間，就必須把氮?dú)浞肿幼兂呻x子。什么叫離子呢？氮?dú)馐怯蓛蓚€(gè)原子2N組成，在高溫時(shí)它就分裂成兩個(gè)原子N、N。兩個(gè)氮原子，有的多電子N-，有的少電子N+，總起來(lái)都叫離子，不多不少的叫原子。常壓就是不加壓。常壓合成氨，先把氮?dú)錃庠?00℃溫度下，分解成離子，然后進(jìn)入催化劑而合成氨。附圖
一為合成氨簡(jiǎn)易圖離子不能單獨(dú)存在，只要溫度一降低再遇到200℃的催化劑，就馬上合成了氨，沒(méi)有停留時(shí)間。氨的濃度達(dá)15.3％。附圖二為冷卻器簡(jiǎn)易圖化學(xué)平衡表如下表我們?cè)購(gòu)幕瘜W(xué)平衡表來(lái)看高壓與常壓的區(qū)別。
左邊第一豎格，是表示溫度的一格。
表的上面第二格是表示大氣壓的一格。
(合成氨的反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)混和物里氨的含量)。
(氮?dú)夂蜌錃獍凑?∶3的體積比混和反應(yīng)時(shí)有催化劑存在)。
(2)
化學(xué)平衡表溫度℃格的200℃的右邊，和上面的一大氣壓格的下面有個(gè)數(shù)字15.3。這15.3就是催化劑在200℃時(shí)，在常壓下氨的濃度，(一大氣壓是空氣的自然壓力，叫常壓)。用百分號(hào)表示就是15.3％。
溫度℃格的500℃的右邊和一大氣壓格的下面有個(gè)數(shù)字0.1。這0.1就是催化劑在500℃時(shí)，在常壓下氨的濃度。用百分號(hào)表示就是0.1％。
從化學(xué)平衡表上來(lái)看，200℃的催化劑和500℃的催化劑在合成氨的濃度上來(lái)比，200℃比500℃的效率高153倍。
200℃的催化劑在常壓下合成氨，必須把分子變成離子，否則就有停留的時(shí)間。
500℃的催化劑，是分子合成氨，要想把0.1％的氨的濃度提上去，就必須加高壓，如100個(gè)氣壓，氨的濃可以提到10.6％。請(qǐng)查化學(xué)平衡表和參考(四)高壓合成氨。
(七)、從成本上比較一般的來(lái)說(shuō)，常壓合成氨，催化劑固定在200℃，氮?dú)錃饧痈邷?00℃，分解成離子，然后再合成氨，氨的濃度15.3％。
高壓合成氨，催化劑固定在500℃，加上100個(gè)大氣壓，氨的濃度10.6％。
常壓合成氨，用煤20公斤，加溫800℃，可以維持一個(gè)小時(shí)。一公斤煤按0.30元計(jì)算，20公斤煤共6元錢(qián)；高壓合成氨，用100大氣壓，一個(gè)氣壓將近一安電，按80度電計(jì)算，每度電0.50元，合計(jì)40元。40÷6＝6倍余4。這就是說(shuō)，常壓合成氨比高壓合成氨成本低6倍多。
(八)、總結(jié)高壓合成氨是靠提高催化劑的溫度(合成塔)500℃而消除氮?dú)錃庠诖呋瘎├锿Ａ魰r(shí)間的，靠高壓100-320個(gè)大氣壓提高氨的濃度的；常壓合成氨是離子合成氨，是靠離子的高速反應(yīng)而消除在催化劑里停留時(shí)間的，是以200℃的催化劑為基礎(chǔ)，氮?dú)錃饧痈邷囟岣邼舛鹊摹?氮?dú)錃獾臏囟仍黾影钡臐舛纫苍黾?。
在效率上比常壓合成氨比高壓合成氨效率高153倍。
在成本上比常壓合成氨比高壓合成氨成本低6倍多。
注意常壓合成氨在壓力上存在著很大的潛力，如在自然的一大氣壓下，再加上一個(gè)人工大氣壓，氨的濃度就由15.3％上升到30.6％。如氣壓再增一倍，氨的濃度就升到61.2％，依次類(lèi)推。(壓力增一倍氨的濃度也增一倍)。
權(quán)利要求
常壓合成氨氨合成塔外有加溫管(高壓沒(méi)有)；加溫管所起的作用，就是把氮、氫氣分子，分解成離子和原子。氨合成塔內(nèi)有冷卻器(高壓沒(méi)有)；冷卻器使塔內(nèi)的催化劑永恒的保持200℃。合成氨催化劑為200℃(高壓500℃)；200℃的催化劑，使合成氨的濃度達(dá)到最高水平15.3％。(高壓500℃氨濃度0.1％)。
全文摘要
A:常壓合成NH
文檔編號(hào)C01C1/04GK1276342SQ9910816
公開(kāi)日2000年12月13日 申請(qǐng)日期1999年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月8日
發(fā)明者王立東 申請(qǐng)人:王立東