基础教育精品课
工业合成氨的生产流程
年 级：高中二年级 学 科：化学
学 校：华东师范大学第二附属中学
1 工业合成氨的生产条件
3 工业合成氨的未来和挑战
工业合成氨的生产流程
2 工业合成氨的生产流程
N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
工业合成氨的生产条件
目前工业上通常采用以铁为主的催化剂，
在500℃左右、20~50MPa、氢氮比为~的
条件下合成氨。
工业合成氨的生产流程
造气
净化
合成
1. 造气
工业合成氨的生产流程
（1）制取氮气
【思考】如何从空气中获得氮气？
工业合成氨的生产流程
N2 O2 稀有气体 CO2 其他
体积分数 78% 21% % % %
沸点/℃ -196 -183
方法一：
工业合成氨的生产流程
N2、O2、CO2、稀有气体、其他
液化、蒸发 O2、CO2、稀有气体、其他
N2（主要）
方法二：
工业合成氨的生产流程
N2、O2、CO2、稀有气体、其他
与碳反应
N2、CO2、稀有气体、其他
N2（主要）
除去CO2
（2）制取氢气
工业合成氨的生产流程
用水、煤、天然气、石油等为原料制得。
例如以天然气为原料制取氢气：
H2O + CH4 CO + 3H2
H2O + CO CO2 + H2
高温
高温
2. 净化
工业合成氨的生产流程
在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气
体，其中如H2S、CO等杂质会使合成氨所用催化
剂中毒，所以必须除去。
【思考】醋酸二氨合铜(Ⅰ)Cu(NH3)2CH3COO溶液常用来吸收原
料气中的CO，该反应ΔH<0，化学方程式为：
Cu(NH3)2CH3COO(aq) + CO(g) ⇌ Cu(NH3)2CH3COO·CO(aq)。
请分析欲充分吸收CO的适宜条件是什么？已吸收CO的溶液经过
适当处理后可再生循环使用，请分析再生的方法是什么？
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
【答案】
（1）充分吸收CO的适宜条件是高压和低温。
（2）吸收液再生的方法是减压和加热。
3. 合成
工业合成氨的生产流程
净化后的原料气经过压缩机压缩至高
压，加压后的氮气和氢气需加热到催化剂的活
性才能进入合成氨塔中的催化区，在催化剂表
面反应生成氨。
工业合成氨的生产流程
T↑
【思考】结合之前学习过的工业制硫酸的生产
流程，想一想在工业合成氨加热原料气过程中
如何实现能量的充分利用？
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
【思考】根据氨合成塔的结构，从
成分的角度分析图中蓝色箭头和红
色箭头的意义？
工业合成氨的生产流程
【答案】
蓝色箭头：低的原料气。
红色箭头：高的原料气和反应后
气体。
工业合成氨的生产流程
从合成塔出来的混合气体中氨含量为10% ~
20%，需要将氨和未反应的氮气和氢气分离，将
未反应的氮气和氢气作为循环气再返回合成塔。
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
工业合成氨的生产流程
【思考】结合上述合成氨工业的生产流程图，
用方框表示工业操作，箭头表示物质转移方向，
画出工艺流程图。
制备原料气 净化 压缩 合成 分离 液氨
氮气和氢气
工业合成氨的未来和挑战
【思考】结合上述合成氨工业的生产流程，分
析其中还有哪些可以优化改进的地方？
工业合成氨的未来和挑战
现在工业合成氨还在不断发展之中，
其中研制在更低压强下具有更高活性的催化剂、
研究化学模拟生物固氮等课题是目前各国都比
较关注的领域。
