氮的固定：

1．定義：氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的方法。
2．方法：氮的固定主要方法有：
（1）人工合成氨 ：化學固氨法。其條件要求高、成本高、轉(zhuǎn)化率低、效率低。
（2）根瘤菌，生物固氨。常溫常壓下進行。成本低、轉(zhuǎn)化率高、效率高。
3．工業(yè)應用：模擬生物的功能，把生物的功能原理用于化學工業(yè)生產(chǎn)，借以改善現(xiàn)有的并創(chuàng)造嶄新的化學工藝過程。 二、合成氨的反應原理
1．加熱試管中的鐵絲絨至紅熱后注入氫氣和氨氣的混合氣體，可以看到濕潤的PH試紙變藍色
2．用氫 氣和氨氣合成氨的反應式是
N₂+3H₂2NH₃，屬放熱反應。
3．工業(yè)上，采用以鐵為主的催化劑，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的條件下合成氨。
（1）催化劑的主要作用：成千上萬倍地加快化學反應速率，縮短達平衡的時間，提高日產(chǎn)量。
（2）合成氨的適宜條件：以鐵為主的催化劑，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的條件
（3）選擇適宜生產(chǎn)條件的原則：有較高的反應速率和平衡轉(zhuǎn)化率，能最大限度地提高利潤。
（4）合成氨生產(chǎn)時，不采用盡可能高的壓強，通常采用10MPa~30MPa 的壓強，否則會增大設備的動力要求，增大成本。
（5）合成氨的反應為放熱反應，降低溫度促使平衡向有移動，有利于N2、H2轉(zhuǎn)化為NH3；但降溫必然減緩了反應速率，影響單位時間產(chǎn)率。生產(chǎn)中將二者綜合考慮，既要保證N₂、H₂的轉(zhuǎn)化率，又要保證較快的反應速率，只能選擇適中的溫度400～500℃左右。應注意該溫度為催化劑活化溫度，低于此溫度，催化劑不起作用。
（6）催化劑是影響反應速率的幾個因素中，對反應速率影響程度最大的。
催化劑的特點：
①選擇性：不 同的反應選擇不同的催化劑，如合成氨選擇了鐵觸媒。每種催化劑都是對特定的反應有催化作用，并非能改變?nèi)魏位瘜W反應的速率。
②靈敏性：催化劑中混入雜質(zhì)，常常會失去催化作 用，稱催化劑“中毒”，因此 反應氣體進入反應器前必須凈化。 ③催化劑只有在活化溫度以上才能起催化作用，如鐵觸媒活化溫度為400～500℃，因此該溫度為合成氨的適宜溫度。

人工固氮技術——合成氨：

1．生產(chǎn)原理

2．合成氨的基本生產(chǎn)過程
(1)原料氣的制備要實現(xiàn)合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，首先要解決氫氣和氮氣的來源問題。
①氮氣的制備合成氨所需要的氮氣都取自空氣。從空氣中制取氮氣通常有兩種方法：一是將空氣液化后蒸發(fā)分離出氧氣而獲得氮氣；二是將空氣中的氧氣與碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮氣。
②氫氣的制備氫氣主要來源于水和碳氫化合物。氫氣的制取有下表中的幾條途徑。

(2)原料氣的凈化
原料氣的凈化就是除去原料氣中的雜質(zhì)。在制取原料氣的過程中，�；煊幸恍╇s質(zhì)，其中的某些雜質(zhì)會使合成氨所用的催化劑“中毒”(所謂“中毒”即是催化劑失去催化活性)，所以必須除去。原料氣凈化的主要目的是防止催化劑“中毒”。
(3)氨的合成與分離
①氨的合成工業(yè)合成氨的主要設備是合成塔。將凈化后的原料氣經(jīng)過壓縮機壓縮后輸人合成塔，經(jīng)過下列化學反應合成氨：

②氨的分離從合成塔出來的混合氣體，通常約含15％(體積分數(shù))的氨。為了使氨從未反應的氮氣和氫氣里分離出來，要把混合氣體通過冷凝器使氨液化，然后在氣體分離器里把液態(tài)氨分離出來導入液氨貯罐。南氣體分離器出來的氣體，經(jīng)過循環(huán)壓縮機，再送到合成塔中進行反應。
3．合成氨適宜條件的選擇
外加條件要盡可能加快反應速率，提高反應物的轉(zhuǎn)化率.


4．合成氨的環(huán)境保護
隨著環(huán)境保護意識的增強，以及相關的法律、法規(guī)的嚴格實施，合成氨生產(chǎn)中可能產(chǎn)生的“三廢”的處理越來越成為技術改造的重要問題。
(1)廢渣
主要來自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤渣，用重油為原料產(chǎn)生的炭黑等，現(xiàn)在大都將它們用作建材和肥料的原料。
(2)廢氣
主要是H2S和CO2等氣體。對H2S氣體的處理，先后采用了直接氧化法(選擇性催化氧化)、循環(huán)法(使用溶劑將其吸收濃縮)等回收技術。對CO2 的處理，正在不斷研究和改進將其作為尿素和碳銨生產(chǎn)原料的途徑。
(3)廢液
主要是含氰化物和含氨的污水。目前，處理含氰化物污水主要有生化、加壓水解、氧化分解、化學沉淀、反吹回爐等方法；處理含氨廢水多以蒸餾的方法回收氨達到綜合利用的目的，對濃度過低的含氨廢水，可用離子交換法治理。

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