毕业设计（论文）-工业合成氨研究进展

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1、毕业论文（设计）论文（设计）题目：工业合成氨研究进展系别：化学与生命科学系专业：应用化学学号：姓名：指导教师：时间：2012年5月目录摘要1关键词1前言11合成氨的催化剂21.1Fe3O4基传统熔铁催化剂21.2亚铁基氨合成催化剂21.3钌基合成氨催化剂31.4纳米合成氨催化剂41.5过渡金属氮化物催化剂41.6光催化合成氨51.7电化学合成氨51.8酶催化合成氨52合成氨工艺62.1依据合成条件—压力的不同的几种合成方法6（1）高压法6（2）中压法6（3）低压法62.2合成氨生产工艺流程73合成氨生产工艺83.1传统型蒸汽转化制氨工艺阶段83.2低能耗制氨工艺阶段93.2.1

2、低能耗制氨工艺93.2.2以部分氧化工艺为核心的重油或煤气化93.2.3传统型制氨装置的节能增产改造103.3装置单系列产量最大化阶段113.3.1装置单系列产量最大化113.3.2合成氨装置的结构调整134国内外合成氨工业发展状况和发展趋势154.1国内合成氨工业发展状况和发展趋势154.1.1国内合成氨工业发展状况154.1.2国内合成氨工业发展趋势154.2国外合成氨工业发展状况和发展趋势164.2.1国外合成氨工业发展状况164.2.2国外合成氨工业发展趋势175结论176展望18参考文献18Abstract19Keywords19工业合成氨研究进展应用化学专业詹小龙指

3、导老师[摘要]介绍了合成氨工业的发现、发展，重点介绍了从合成氨被发现以来，合成氨工业所使用的催化剂的发展变化，以及合成氨工艺技术，工艺流程的发展变化，最后提到了国内外合成氨工业生产状况及以后的发展趋势。[关键词]合成氨；催化剂；工艺；发展趋势前言1900年，法国化学家勒夏特列在研究平衡移动的基础上通过理论计算，认为N2和H2在高压下可以直接化合生成氨，接着，他用实验来验证，但是由于实验过程中发生了爆炸，他没有细究而是认为这个反应很危险然后放弃了。德国物理化学家能斯特（WalterNernst）通过理论计算，竟然认为合成氨是不能进行的。由于能斯特在物理化学领域的权威性，人工合氨的

4、研究又惨遭厄运。后来才发现，他在计算时误用一个热力学数据，以致得到错误的结论。在合成氨研究屡屡受挫的情况下，哈伯知难而进，对合成氨进行全面系统的研究和实验，终于在1908年7月在实验室用N2和H2在600℃、200个大气压下合成氨，产率仅有2%，却也是一项重大突破。人工合成氨实验的成功令人欢欣鼓舞，它对工业、农业生产和国际科技的重大意义是不言而喻的。而后合成氨终于走出了实验室，并于1912年在德国奥堡建成世界上第一座日产30t合成氨的装置。人工合成氨实验的成功令人欢欣鼓舞，它对工业、农业生产和国际科技的重大意义是不言而喻的。而后合成氨终于走出了实验室，并于1912年在德国奥堡建

5、成世界上第一座日产30t合成氨的装置。201合成氨的催化剂1.1Fe3O4基传统熔铁催化剂1913年，Harber和MittaschA等成功开发了铁基合成氨催化剂之后，人们对此进行了极其广泛和深入地研究，并且这些研究在一定程度上推动了多相催化科学和表面科学的发展。传统熔铁型催化剂主要由磁铁矿组成，加入不同的助剂（如A12O3、K2O、CaO、MgO、BaO等）构成了一系列不同型号的催化剂。通常认为Fe3O4为母体的催化剂具有的活性最高，火山形活性曲线便成为沿袭了几十年的经典结论。迄今为止世界上所有工业合成铁催化剂，无一例外，其主要化学组成都是Fe3O4。1979年英国ICI公司

6、率先添加氧化钴，研制成功Fe—Co催化剂，使活性有一定提高，并成功应用于ICI—AMV工艺。此后，不少学者曾添加稀土氧化物来改善催化剂的性能，但其活性均为能超过Fe–Co催化剂。试图通过助催化剂来提高传统融铁催化剂的活性已经变得十分困难。传统熔铁催化剂经过近一个世纪的发展，已相当成熟，催化剂种类繁多，应用面很广，HaldorTopse公司的KM及KMR型催化剂已有50多年的历史，由于该催化剂活性高、衰退缓慢，使得单程转化率高、寿命长、操作费用低，目前占有全世界合成氨催化剂市场的50%左右。挪威制氢公司（NorskHy2dro）的AS24和AS24F占全世界市场的10%。国内开发

7、研究的传统熔铁催化剂主要是A110系列，在大型化肥厂的用量占96.13%，在中型化肥厂占81.8%。其中的A11021型催化剂的各项指标已达到国际先进水平，在大型化肥厂采用该催化剂的占75%，中、小型化肥厂占45.5%。[1][2]1.2亚铁基氨合成催化剂FeO具有化学非整比性、氧化性和亚稳定性。在常温下FeO的氧化反应和歧化反应速度很缓慢。。含多种助剂的Fe1-XO基催化剂在动力学上是稳定的，母体中只有一种铁氧化物（Fe1-XO）和一种晶体结构（Wustite），只有维氏体单独存在于催化剂