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合成氨项目用什么容器材料
发布时间：2022-05-21 22:19:291. 合成氨是什么时候实现工业化生产的呢
3.实现工业化生产
1908年，在巴登苯胺纯碱公司工作的博施，已从一个无名之辈，跻身于世界著名化学家行列。当时，他正从事氮固定法工业化的研究。当他得到哈柏氨合成成功的消息后，就在巴登苯胺纯碱公司的大力支持下，开始把哈柏氨合成法发展为工业规模生产的工作。
此时，摆在博施面前主要有两项工作：一项是制造能经受住100至200个大气压和500℃左右高温的反应容器；另一个问题是找到适于大量生产的催化剂，因为锇和铀是稀有金属，尤其是它在500℃左右时变成气体状态，容器也许会爆炸，不适于工业化生产。
制造反应容器的工作是由博施本人承担的，他领导的实验室里有上千人的庞大科研队伍，他原来又是一位金属学专家，所以，他满怀信心。寻找催化剂的任务是由米塔希承担的，他是奥斯特瓦尔德的得意学生，加上BASF公司具有在工业上利用催化剂的丰富经验，早年从萘制造合成染料靛蓝的原料时，曾使用过水银催化剂。另外，该公司高纯度的硫酸也是用铂催化剂制造的。由于有这样一些优势，在博施和米塔希的面前，合成氨的工业化变得十分可能了。
这时，博施遇到的困难是制造耐高压反应塔的进展缓慢，若是实验室用的小型的反应器还比较容易，一旦制成工业用的大型反应塔，钢壁虽然厚达3厘米，但也仅仅使用3天就破裂了。
博施查看了破片后大为吃惊，他发现：由于在100~200个大气压下，氢气渗进钢里同其中的碳化物反应，生成了甲烷气而减弱了钢的内部组织，因而发生了破裂。博施现在更加惊叹高压的可怕了。
为了防止这一现象，就应改良反应塔内壁的结构，使高压氢气在那里缓和下来，找出使它不能渗入钢内部结构的办法。首先，博施在内壁衬上铜、青铜、纯银等各种金属进行试验，但立即就变成破破烂烂了，他提议用“熟铁”衬在里面再进行实验，也没有获得成功。研制工作陷入了僵局。
1911年2月的某一个晚上，博施在俱乐部里一边喝酒一边思考着解决的办法。因为熟铁是软的，由于高压的作用而使它紧贴在内壁上，就像通过口罩的氢气仍会使反应塔的强度削弱，怎样解决这个问题呢?在去往工厂的路上，他突然领悟到一个好的办法：在反应塔的壁上钻出许多小孔，让透过熟铁而进来的氢气跑掉。为此，反应塔制成双层结构就可以了。
熟铁衬里和在钢壁上开许多小孔，这是个很好的主意，这样，从前人们难以处理的耐高温、高压的反应塔——双层反应塔终于诞生了。这个反应塔，用双壁管代替了哈柏的单壁反应器，就是一个管子套在另一个管子里面，外管用普通钢制成，内管用合金钢制成。博施通过用合金钢代替碳钢解决了高温、高压下钢材脆裂的问题，也解决了反应室不能经受这么高的压力的难题，避免了爆炸事故的发生。
“氨合成的整个发展，很大程度上是依靠这个简单的解决办法。”这是博施在20年后获得诺贝尔化学奖的受奖演说中所说的。至此，实现工业化的障碍已经全部排除了。
接着，博施又进行了大量的实验，寻找适合既经济又不对气体杂质的作用过于敏感的催化剂。此时，他的助手米塔希已进行了大量试验。米塔希认为工业用的催化剂就是铁，为此，他试验了各个地方的铁。他用比银的价钱还要贵的纯铁，搞成各种各样的混合物，一个一个地试验下去。人们有时看到，在他的实验室里，排列着25~30个可以自由取出和装进催化剂的高约503厘米的实验用高压釜。在不到半年的时间里，即到1910年1月初，米塔希和博施发现，在天然磁铁矿中掺入少量碱金属和其他金属就能得到优良的催化剂。后来，他们又发现了氧化铁与少量的氧化铝混合物更为优良。1913年，经过2万次的反复实验，博施和米塔希终于成功地改进了哈柏的高压合成氨的装置和催化方法。为此，他们对2500种样品进行了6500次试验。
在博施和米塔希寻找催化剂的同时，1911年，巴登苯胺纯碱公司正式开始在路易港郊外奥帕乌建造世界上第一座合成氨工厂。到1913年9月，博施终于建成了整个工厂，包括从制造煤气发生炉起直到从压缩机出来的成品的装运设备的连续装置。曾在哈柏实验室里看起来像玩具似的反应塔，此时已成为高达8米、甚至12米的双层反应塔。
1913年9月9日，巴登苯胺纯碱公司建成的第一个合成氨工厂开始投入生产，实现了合成氨工业化的生产，获得了年产3.6万吨硫酸铵的成果。人工合成的硫酸铵被运往期待收获的农村里，从而促进了农业的发展。由于哈柏的合成氨理论，以及博施把哈柏氨合成法发展成工业化，因此，后来把该种氨生产法称为“哈柏—博施”法。
2. 尿素生产中使用的压力容器有什么特点
这类综述极少，为你找到点，应该比较全面地介绍了压力容器的特点。
1、应用的广泛性
压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、冶金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数是在压力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约有793台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅炉也属于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器，至于民用或工厂用的液化石油气瓶，更是到处可见。
2、操作的复杂性
压力容器的操作条件十分复杂，甚至近于苛刻。压力从1～2×10－5Pa的真空到高压、超高压，如石油加氢为10.5～21.0MPa；高压聚乙烯为100～200MPa；合成氨为10～100MPa；人造水晶高达140MPa；温度从-196ºC低温到超过一千摄氏度的高温；而处理介质则包罗爆、燃、毒、辐(照)、腐(蚀)、磨(损)等数千个品种。操作条件的复杂性使压力容器从设计、制造、安装到使用、维护都不同于一般机械设备，而成为一类特殊设备。
3、安全的高要求
压力容器因其承受各种静、动载荷或交变载荷，还有附加的机械或温度载荷；其次，大多数容器容纳压缩气体或饱和液体，若容器破裂，导致介质突然卸压膨胀，瞬间释放出来的破坏能量极大，加上压力容器极大多数系焊接制造，容易产生各种焊接缺陷，一旦检验、操作失误容易发生爆炸破裂，器内易爆、易燃、有毒的介质将向外泄漏，势必造成极具灾难性的后果。因此，对压力容器要求很高的安全可靠性。
4、量大面广
1996年12月的统计资料表明，国内在用固定式压力容器多达122.22万台，移动式压力容器中罐车16910辆，在用气瓶5498.7571万只；锅炉总台数也高达51.57万台。此外全国持有压力容器制造许可证的企业合计2432个，设计单位1380个。如此庞大且潜在隐患容器的存在，以及地域广泛的制造设计部门，自然成为国内外政府部门特别重视其安全管理和监察检查的原因。
5、事故率高
2015年，全国共发生特种设备事故和相关事故257起，死亡278人，受伤320人，与2014年相比，事故起数减少26起，同比下降9.19%；死亡人数减少4人，同比下降1.42%；受伤人数减少10人，同比下降3.03%，全国未发生特种设备重特大事故。2015年特种设备万台设备死亡率为0.36，较2014年下降7.69%，较好的实现了国务院安委会下达的万台设备死亡人数不超过0.38的控制目标。
截至2015年底，全国特种设备总量达1100.13万台，比2014年底上升6.14%。其中：锅炉57.92万台、压力容器340.66万台、电梯425.96万台、起重机械210.44万台、客运索道985条、大型游乐设施2.04万台、场（厂）内机动车辆63.02万台。另有：气瓶13698万只、压力管道43.63万公里。
3. 合成氨固氮法是如何发明与应用的
地球上倍增的人口，要求人类生产出更多的粮食来支撑。但是，地球的空间是固定的，人均的土地不会增加。解决问题的办法之一便是设法对粮食亩产量的提高。粮食作物的生长需要磷肥、钾肥和氮肥，没有这些肥料，就难有好收成。因此，各种肥料的重要性和氮肥在各种肥料中的关键作用逐渐被人们所认识。
过去，氮肥以硝酸钠和硫酸铵的形式被大量使用。由于需要量的迅速增加，人们不禁开始担心硝酸钠会很快用光，硫酸铵也将出现短缺现象。因此，固氮问题引起了科学界的高度重视。氮气约占地球整个空气的4/5。尽管空气中有大量的游离氮，但氮的化学性质很不活泼，直接利用很困难。科学家发现，在自然界常温状态下，游离氮只能被一种在豆科植物上生成的细菌直接利用，这种细菌叫做根瘤菌。根瘤菌有一种绝妙的本领，那就是它具有固氮的功能，能够在常温下将空气中的氮气转化成自身所需要的氮肥。
1902年，德国卡尔斯鲁厄工程学院化学教授哈柏开始了固定氮为氮氧化物和氨（氮的最普通的化合物）的研究这一划时代的科研工作。在化学平衡理论的指导下，他开始一点一点地、耐心地进行试验。他曾把能够经受数百个大气压的反应容器镶嵌在枪弹壳里，利用阿马埃尔社团的瓦斯灯公司提供的铂、钨、铀等稀有金属材料，冒着高温、高压的危险不断实验寻找着新的催化剂。
1907年，哈柏等人终于在约550℃和150至250个大气压的不寻常的高压条件下，成功地得到了8.25%的氮的化合物——氨，并第一次成功地制得了0.1公斤的合成氨，从而使合成氨的研制工作有可能突破实验室，开始进入实用领域转变成工业化生产。
1909年，哈柏又提出“循环”的概念。所谓“循环”，就是让没有发生化学反应的氮气和氢气重新回到反应器中去，而把已反应的氨通过冷凝分离出来。这样，周而复始，可以提高合成氨的获得率，使流程实用化。这一概念的提出，可以说是合成氨研制技术迈向工业化进程中具有决定性意义的重大突破。
1919年，瑞典科学院考虑到哈柏发明的合成氨已在经济生产中显示出巨大的作用，便决定为哈柏颁发1918年度的世界科学最高荣誉——诺贝尔化学奖，以表彰他在合成氨研究方面的卓越贡献。哈柏在领奖时发表的讲话中，曾将合成氨发明的特点说成是“将石头变成面包”，不想竟引起了全世界科学界的一致暴怒。一些评论家甚至将哈柏的发明与德国发动第一次世界大战联系起来，认为他的发明也使得德国战时炸药的生产能力大为增强。
不管哈柏本人的比喻是否恰当，但是他的发明的确开辟了人类直接利用游离状态氨的途径，也开创了高压合成氨的化学方法。它的意义不仅仅是使大气中的氮气变成了生产化肥“取之不尽、用之不竭”的廉价来源，而且使得农业生产发生了根本的变革。同时，这项发明也大大推动了与之有关的科学、技术的发展。如1923年，在100至200个大气压条件下甲醇的合成；1926年，在100个大气压条件下的人造石油；1937年，在1400个大气压条件下的高压聚乙烯生产等，无不与合成氨理论的建立和发展有关。从这一点来说，哈柏开创了化学科研事业的新时代。
4. 对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题，现有如下两种合成氨的途径：I．N2（g）+3H2（g）2NH3
（1）N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-90.0kJ/mol①
2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g）△H=+1530.0kJ/mol②
①×
| 2 |
| 3 |
| 1 |
| 3 |
| 2 |
| 3 |
| 1 |
| 2 |
故答案为：H2（g）+
| 1 |
| 2 |
（2）①根据题意：甲容器N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），
初始物质的量：0.4mol 1.2mol 0
变化物质的量：0.2mol 0.6mol 0.4mol
平衡物质的量：0.2mol 0.6mol 0.4mol
体积为2L，则C（N2）=0.1mol/L，C（H2）=0.3mol/L，C（NH3）=0.2mol/L，平衡常数为K=
| C2(NH3) |
| C(N2)×C3(H2) |
| (0.2mol/L)2 |
| 0.1mol/L×(0.3mol/L)3 |
| 400 |
| 27 |
| 1.2 |
| 1.6 |
| 3 |
| 4 |
故答案为：
| 400 |
| 27 |
| 3 |
| 4 |
②化学平衡常数只与温度有关，乙为恒温恒压，根据题意：乙容器2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g），
初始物质的量：1.6mol 6mol 0 0
变化物质的量：0.2mol 0.6mol 0.4mol0.3mol
平衡物质的量：1.4mol 5.4mol 0.4mol 0.3mol
体积为2L，则C（N2）=0.7mol/L，C（H2O）=2.7mol/L，C（NH3）=0.2mol/L，C（O2）=0.15mol/L，平衡常数为K=
| C3(O2)×C4(NH3) |
| C2(N2)×C6(H2O) |
| 5. 生产合成氨的原料是什么
1.合成氨的工艺流程 (1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。 (2)净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。 ① 一氧化碳变换过程 在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下： 由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。 6. 介质为氢气，工作温度450摄氏度，压力0.8Mpa，氢气占混合气体42.2%。请问容器材质选用碳钢可以吗 不行。此条件氢气环境可用1 1/4Cr-0.5Mo，但混合气体其他成分浓度需要知道，这很重要。 7. 合成氨生产工艺过程中的危险有害因素及重大危险源都有什么，要详细资料。。 1、高温高压的工作环境。 在400°C，压强超过200MPa时，不使用催化剂，氨便可以顺利合成。实际生产中，太大的压强需要的动力就大，对材料要求也会增高，这就增加了生产成本，因此，受动力材料设备影响，我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa。实际生产中，一般选用500°C。 2、有毒性催化剂的使用。 采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大。对于合成氨反应中的铁催化剂，氧气，一氧化碳，二氧化碳和水蒸气等都能使催化剂中毒。 3、有毒性的产物。 原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO。
(7)合成氨项目用什么容器材料扩展阅读 1、合成氨的主要初始原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。如天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。 2、氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。 8. 前辈，我刚毕业现在在合成氨的工厂里，请问有关于合成氨造气车间的资料吗，最好是设备分别图 合成氨造气车间的工艺流程及设备由造气的原料的不同而不同，如用煤作原料，则主要设备为鼓风机、煤气发生炉、余热锅炉、冷却洗涤塔、气柜、脱硫塔等。煤在煤气发生炉与空气反应，放出大量热量，生成二氧化碳与氮气，回收其氮所作合成氨的原料，并通入蒸气，生成氢气与一氧化碳，在后工段把一氧化碳加蒸气生成氢气与二氧化碳，3个氢与1个氮气合成为2个氨气，因此造气车间要把其严格把氮气与氢气的比例配成1比3的比例。如用天然气、石油等作原料，虽然其目的一样，其设备就不一样，因此，你应另找资料学习，特别是合成氨生产工艺中节能技术改造措施的推广应用，新工艺、新技术、新设备、新材料及计算机控制技术等的采用，生产操作条件发生了巨大的变化。特别是循环流化床锅炉的实施、吹风气回收技术、新型煤气化技术的运用等在这里无法详细说明。 9. 合成氨的原料组成 合成氨的主要初始原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。如天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。
10. 工业合成氨最适宜的条件是什么 1、压强 研究表明在400°C，压强超过200MPa时，不使用催化剂，氨便可以顺利合成，但实际生产中，太大的压强需要的动力就大，对材料要求也会增高，这就增加了生产成本，因此，受动力材料设备影响，目前我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa. 2、温度 从理想条件来看，氨的合成在较低温度下进行有利，但温度过低，反应速率会很小，并且在500°C时催化剂铁触媒的活性最大，故在实际生产中，一般选用500°C。 3、催化剂 采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大，这也是合成氨选在500°C的原因。最后，制得的氨量也不算多，还可以采取迅速冷却，使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。
(10)合成氨项目用什么容器材料扩展阅读： 催化剂 采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大，这也是合成氨选在500°C的原因。 最后，制得的氨量也不算多，还可以采取迅速冷却，使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。 但对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。 催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。 与合成氨项目用什么容器材料相关的资料
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