工業準備
1.哈伯氨
大多數工業氨是在高壓、高溫和催化劑存在下由氮和氫合成的。氮氣主要來自空氣;氫主要來自含氫和一氧化碳的合成氣(純氫也來自水解)。氮和氫的混合物是合成氨的原料氣。燃料化工原料氣中含有對氨合成催化劑有毒的硫化物和碳氧化物,合成氨前必須進行凈化。
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△Rhθ=-92.4 kJ/mol(反應條件:高溫、高壓、催化劑)
催化劑一般為鐵催化劑,壓力20-50MPa,溫度450℃左右。
2.天然氣制氨
首先對天然氣進行脫硫,然后進行二次轉化,然后通過一氧化碳轉化、二氧化碳去除等,通過甲烷化去除仍含有約0.1-0.3%(體積分數)一氧化碳和二氧化碳的氮和氫混合物,生成氫氮摩爾比為3的凈化氣。經壓縮機壓縮后,進入氨合成回路,生成氨產品。石腦油制氨的工藝與此類似。
3.重油制氨
重油包括各種深加工殘渣,部分氧化可獲得氨原料氣。生產過程比氣-蒸汽轉換法簡單,但需要一個空氣分離裝置??諝夥蛛x裝置產生的氧氣用于重油氣化,氮氣用作合成氨的原料。
4.煤氣化法
煤的直接氣化方法有很多種,如常壓固定床氣化、加壓氧蒸汽連續氣化等,例如在哈伯-博世氨合成的早期階段。用空氣和蒸汽作為氣化劑,在常壓和高溫下與焦炭反應,生成摩爾(CO+H2)/N2比為3.1~3.2的氣體,稱為半水煤氣。半水煤氣經清洗除塵后進入儲氣罐。一氧化碳轉化壓縮到一定壓力后,用加壓水沖洗除去二氧化碳,再由壓縮機進一步壓縮,用銅氨溶液沖洗除去少量一氧化碳和二氧化碳,再送入合成氨。
實驗室準備
在實驗室里,氨通常是由銨鹽與堿反應或氮化物容易水解而成。
也可以用濃氨和固體氫氧化鈉制備。氨和氫氧化鈉不反應,但氫氧化鈉溶解在氨中釋放出大量熱量,分解氨。