❶ 合成氨產品規格及產品在國民經濟中的作用
合成氨工業在國民經濟中佔有重要地位，現有80%的氨用來製造化肥，其餘的作為生產其他化工產品的原料。合成氨是化學工業中產量很大的化工產品，是化肥工業和基本有機化工的主要原料。隨著科學技術的發展，對氨的需要量日益增長。50年代後氨的原料構成發生重大變化，近30年來合成氨工業發展很快。
①農業對化肥的需求是合成氨工業發展的持久推動力。世界人口不斷增長給糧食供應帶來壓力，而施用化學肥料是農業增產的有效途徑。氨水和液氨體本身就是一種氮肥；農業上廣泛採用的尿素、硝酸銨、硫酸銨等固體氮肥，和磷酸銨、硝酸磷肥等復合肥料，都是以合成氨加工生產為主。
②與能源工業關系密切。合成氨生產通常以各種燃料為原料，同時生產過程還需要燃料供給能量，因此，合成氨是一種消耗大量能源的化工產品。每噸液氨的理論能耗為21.28GJ,實際能耗遠比理論能耗多，隨著原料、工廠規模、流程與管理水平不同而有差異。日產1000t氨的大型合成氨裝置生產液氨的實際能耗約為理論能耗的兩倍。
③工藝復雜、技術密集。氨合成是在高壓高溫和催化劑存在下進行的，為氣固相催化反應過程。由於氨合成催化劑很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸氣毒害，而從各種燃料製取的原料氣中都含有不同數量的這些物質，故在原料氣送往氨合成前，需將有害物質除去。因此合成氨生產總流程長，工藝也比較復雜，根據不同原料及不同的凈化方法而有多種流程。
發展趨勢：
①原料路線的變化方向。從世界燃料儲量來看，煤的儲量約為石油、天然氣總和的10倍，自從70年代中東石油漲價後，從煤制氨路線重新受到重視，但因以天然氣為原料的合成氨裝置投資低、能耗低、成本低的緣故，預計到20世紀末，世界大多數合成氨廠仍將以氣體燃料為主要原料。
②節能和降耗。合成氨成本中能源費用佔比較重，合成氨生產的技術改進重點放在採用低能耗工藝、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研製性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等。如今已提出以天然氣為原料的節能型合成氨新流程多種，每噸液氨的設計能耗可降低到約29.3GJ。
③與其他產品聯合生產。合成氨生產中副產大量的二氧化碳，不僅可用於冷凍、飲料、滅火，也是生產尿素、純鹼、碳酸氫銨的原料。如果在合成氨原料氣脫除二氧化碳過程中能聯合生產這些產品，則可以簡化流程、減少能耗、降低成本。中國開發的用氨水脫除二氧化碳直接制碳酸氫銨新工藝，以及中國、義大利等國開發的變換氣提法聯合生產尿素工藝，都有明顯的優點。
❷ 尿素和合成氨的意義,催生了哪些化工的發展
合成氨和尿素，可以說是化學工業最偉大的發明，對人類的貢獻無論如何誇大都不為過。
民以食為天，人類從誕生到1900年，幾百萬年時間，人口只有16億。而1908年合成氨工業化，至現在100多年時間，人口增加到超過76億，無疑合成氨是起了巨大的作用的。合成氨，誕生了化學肥料，使土地的糧食產量翻了幾番，使地球才能養活這么多人口，而且不挨餓。這其中的意義是無法用語言來表達的。
同時氨還是重要的無機化工產品，在國民經濟中佔有重要地位。除了作為肥料，也是生產硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺葯、聚氨酯、聚醯胺纖維和丁腈橡膠等。
合成氨工業誕生以後，用氨作炸葯的原料，各種的炸葯都是以氨為原料合成的，從而發生了人類誕生以來兩次最大的戰爭，一戰和二戰，成為殺人的利器。
可以說，合成氨是帶著惡魔屬性的天使。
❸ 氨的主要用途和工業製法
合成氨
氨是重要的無機化工產品之一，在國民經濟中佔有重要地位。除液氨可直接作為肥料外，農業上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產品之一，世界每年合成氨產量已達到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產化學肥料，20%作為其它化工產品的原料。
德國化學家哈伯1909年提出了工業氨合成方法，即「循環法」，這是目前工業普遍採用的直接合成法。反應過程中為解決氫氣和氮氣合成轉化率低的問題，將氨產品從合成反應後的氣體中分離出來，未反應氣和新鮮氫氮氣混合重新參與合成反應。合成氨反應式如下：
N2+3H2≈2NH3
合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。經過近百年的發展，合成氨技術趨於成熟，形成了一大批各有特色的工藝流程，但都是由三個基本部分組成，即原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程。
1.合成氨的工藝流程
(1)原料氣制備 將煤和天然氣等原料製成含氫和氮的粗原料氣。對於固體原料煤和焦炭，通常採用氣化的方法製取合成氣；渣油可採用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對氣態烴類和石腦油，工業中利用二段蒸汽轉化法製取合成氣。
(2)凈化 對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精製過程。
① 一氧化碳變換過程
在合成氨生產中，各種方法製取的原料氣都含有CO，其體積分數一般為12%~40%。合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換反應如下：
CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ
由於CO變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利於回收反應熱，並控制變換段出口殘余CO含量。第一步是高溫變換，使大部分CO轉變為CO2和H2；第二步是低溫變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應既是原料氣製造的繼續，又是凈化的過程，為後續脫碳過程創造條件。
② 脫硫脫碳過程
各種原料製取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉化法，第一道工序是脫硫，用以保護轉化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據一氧化碳變換是否採用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業脫硫方法種類很多，通常是採用物理或化學吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。
粗原料氣經CO變換以後，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是製造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。
一般採用溶液吸收法脫除CO2。根據吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一類是化學吸收法，如熱鉀鹼法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法，MEA法等。 4
③ 氣體精製過程
經CO變換和CO2脫除後的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規定CO和CO2總含量不得大於10cm3/m3(體積分數)。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的最終凈化，即精製過程。
目前在工業生產中，最終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍(<-100℃)條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分數)一般應小於0.7%。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物(CO+CO2)含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，並且增加了惰性氣體CH4的含量。甲烷化反應如下：
CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ
CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ
(3)氨合成 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產品的工序，是整個合成氨生產過程的核心部分。氨合成反應在較高壓力和催化劑存在的條件下進行，由於反應後氣體中氨含量不高，一般只有10%~20%，故採用未反應氫氮氣循環的流程。氨合成反應式如下：
N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol
2.合成氨的催化機理
熱力學計算表明，低溫、高壓對合成氨反應是有利的，但無催化劑時，反應的活化能很高，反應幾乎不發生。當採用鐵催化劑時，由於改變了反應歷程，降低了反應的活化能，使反應以顯著的速率進行。目前認為，合成氨反應的一種可能機理，首先是氮分子在鐵催化劑表面上進行化學吸附，使氮原子間的化學鍵減弱。接著是化學吸附的氫原子不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最後氨分子在表面上脫吸而生成氣態的氨。上述反應途徑可簡單地表示為：
xFe + N2→FexN
FexN +〔H〕吸→FexNH
FexNH +〔H〕吸→FexNH2
FexNH2 ＋〔H〕吸FexNH3xFe+NH3
在無催化劑時，氨的合成反應的活化能很高，大約335 kJ/mol。加入鐵催化劑後，反應以生成氮化物和氮氫化物兩個階段進行。第一階段的反應活化能為126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二階段的反應活化能為13 kJ/mol。由於反應途徑的改變（生成不穩定的中間化合物），降低了反應的活化能，因而反應速率加快了。
3.催化劑的中毒
催化劑的催化能力一般稱為催化活性。有人認為：由於催化劑在反應前後的化學性質和質量不變，一旦製成一批催化劑之後，便可以永遠使用下去。實際上許多催化劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達到正常水平，這就是催化劑的成熟期。接著，催化劑活性在一段時間里保持穩定，然後再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持穩定的時間即為催化劑的壽命，其長短因催化劑的制備方法和使用條件而異。
催化劑在穩定活性期間，往往因接觸少量的雜質而使活性明顯下降甚至被破壞，這種現象稱為催化劑的中毒。一般認為是由於催化劑表面的活性中心被雜質占據而引起中毒。中毒分為暫時性中毒和永久性中毒兩種。例如，對於合成氨反應中的鐵催化劑，O2、CO、CO2和水蒸氣等都能使催化劑中毒。但利用純凈的氫、氮混合氣體通過中毒的催化劑時，催化劑的活性又能恢復，因此這種中毒是暫時性中毒。相反，含P、S、As的化合物則可使鐵催化劑永久性中毒。催化劑中毒後，往往完全失去活性，這時即使再用純凈的氫、氮混合氣體處理，活性也很難恢復。催化劑中毒會嚴重影響生產的正常進行。工業上為了防止催化劑中毒，要把反應物原料加以凈化，以除去毒物，這樣就要增加設備，提高成本。因此，研製具有較強抗毒能力的新型催化劑，是一個重要的課題。
主要用途:主要為製造尿素、磷銨、三聚氰胺、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨、硝酸銨、硝酸、丙烯腈等無機和有機化工產品以及冷凍、塑料、冶金、醫葯、國防等工業的原料。