氮肥的工业制备

一、氮肥的工业制备

合成氨的工艺流程

　　(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

　　(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

　　①一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有co，其体积分数一般为120合成氨需要的两种组分是h2和n2，因此需要除去合成气中的co。变换反应如下：co+h2o→h2+co2 δh=-41.2kj/mol

　　由于co变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余co含量。第一步是高温变换，使大部分co转变为co2和h2;第二步是低温变换，将co含量降至0.3右。因此，co变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

　　②脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(selexol)等。

　　粗原料气经co变换以后，变换气中除h2外，还有co2、co和ch4等组分，其中以co2含量最多。co2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中co2的脱除必须兼顾这两方面的要求。

　　一般采用溶液吸收法脱除co2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化mdea法，mea法等。

　　③气体精制过程经co变换和co2脱除后的原料气中尚含有少量残余的co和co2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定co和co2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。

　　在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量co，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量co、co2与h2反应生成ch4和h2o的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(co+co2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分h2，并且增加了惰性气体ch4的含量。甲烷化反应如下：

　　co+3h2→ch4+h2o=-206.2kj/mol0298hδ

　　co2+4h2→ch4+2h2o=-165.1kj/mol0298hδ

　　(3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有100故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：

　　n2+3h2→2nh3(g)=-92.4kj/mol

二、生产氮肥的主要原料

1、氮素化肥：使用硫酸铵、碳酸氢铵、尿素等物质配制而成。2、磷素化肥：主要用过磷酸钙、重过磷酸钙等混合配制而成。3、钾素化肥：由氯化钾、硫酸钾等原料配制而成。4、复合肥料：将氮肥、钾肥、磷肥以特定比例混合制作而成。

化肥是哪种原料做的

1、氮素化肥

氮是构成蛋白质的主要元素，而蛋白质是组成细胞原生质的基本物质，可以使用硫酸铵、碳酸氢铵、尿素等物质混合配制成氮素化肥，而施加氮肥能促进植株形成蛋白质和叶绿素，使其叶片更为深绿。

2、磷素化肥

磷素化肥主要是用过磷酸钙、重过磷酸钙等物质混合制作而成，其中过磷酸钙为灰白色或浅灰色粉末，重过磷酸钙又名为重钙，有效成分含量较高，而且磷肥能够加速植物细胞分裂，促进其根系快速生长。

3、钾素化肥

钾素化肥是由硫酸钾、氯化钾等物质混合制作而成，其中氯化钾为白色、淡黄色或紫红色的结晶，硫酸钾是白色结晶，施加钾肥可以提高植株光合作用的强度，增强作物的抗病能力。

4、复合肥料

复合肥料通常是将磷肥、钾肥、氮肥以固定比例混合配制而成的肥料，它含有多种元素，具有营养成分高，养分释放均匀，肥效较长的优点，而且复合肥便于贮存，可以将其放置在通风干燥环境中。

三、工业生产氮肥的原料

氮肥原料：尿素(46.4%)，硫酸铵(20%)，磷酸一铵(10%)，磷酸二铵(13%)，氯化铵(25%)，硝酸铵(31%)，液氨(80%)，碳酸氢铵(17%)等。

磷肥原料：磷酸一铵(46%)，磷酸二铵(38%)，磷酸氢钙，过磷酸钙(12%)，钙镁磷肥(13%)，普钙，重钙，硝铵磷肥(10)等

钾肥原料：氯化钾(57%)，硫酸钾(45%)和硫酸钾镁肥(21%)等。

四、氮肥工业原料有哪些

氨气是空气中的主要成分，它是不活泼的，也不支持燃烧。液氮，是氮气在低温下形成的液体形态。在工业中，液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后，在加压、冷却的环境下液化，借由空气中各组分之沸点不同加以分离。单纯从化学性质的角度来了解液氮，这是一种惰性的、无色、无臭、无腐蚀性、不可燃、温度极低的物质。今天我们要从液氮的用途出发，去了解一下其在生活中发挥的作用。

液氮有化学惰性，可以直接和生物组织接触，在立即冷冻的同时也不会破坏生物活性，因此在很多领域被广泛应用。如进行低温物理学的研究；在科学教育中演示低温状态；提供高温超导体显示超导性所需的温度；可作为工业生产氮肥的原材料；可作制冷剂，用来迅速冷冻生物组织，防止组织被破坏等。

但最为大众所熟知的应当是它在“吃”上面的巧妙运用。液氮可以迅速冷冻食品，或制作冰品。如我国进口的马来西亚榴莲，在储藏运输之前，采摘下的榴莲会马上进行液氮速冷(-80℃至-110℃不少于1小时)处理，之后在-18℃或以下条件中储藏和运输。这样的方式使得榴莲保鲜期更长。

不仅如此，液氮还在生物及医学领域占有一席之地。在外科手术中，可以用迅速冷冻的方法帮助止血和去除皮肤表面的浅层需要割除的部位；可以保存活体组织，用于生物样品以及精子和卵子的储存。与此同时，液氮还能治疗一些皮肤病，其原理是通过极度冷冻的状态下，将病区细胞迅速杀死，使得病区得到正常恢复，一般用来治疗瘊子、鸡眼以及皮肤性疾病等。

五、氮肥工业制作方法

氮是肥料三要素(氮、磷、钾)中首要一员，庄稼离不开氮。空气中虽有约五分之四的氮气，可惜不能直接被植物当作氧料吸收。

100多年前，化学家就设想把空气中的氮变成肥料。直到1908年，德国化学家哈柏才找到了用氮气和氢气直接化合生成氨的方法，也就是现在合成氨工业中的“哈柏法”。这种方法必须在高温高压下，才能把氮气和氢气经过催化而合成氨。

后来，人们从豆科植物的根瘤菌中得到启示，试图找到一种化合物，让氮气在常温常压的条件下，轻而易举地变成氮肥供植物吸收。

十多年前，我国科学家卢嘉锡在研究固氮酶固氮活性中心的结构模型方面取得成就。根据卢嘉锡教授的理论模型合成出的化合物，具有将氮气合成氨的能力，这项成果使我国在化学模拟生物固氮的研究上，达到了世界先进水平。生物固氮已成为“热门”课题。科学家们一方面要制造出一种能够在温和条件下合成氨的化合物，另一方面又想使其他植物像豆科植物那样自身具备固氮的能力。日本科学家发现了一种具有固氮能力的野生水稻，再用其他固氮遗传基因植入野生水稻，使其因固氮能力一下子提高三倍。

六、氮肥生产原料

氮肥

提供植物氮素营养的单元肥料

氮肥，是指以氮（N）为主要成分，具有N标明量，施于土壤可提供植物氮素营养的单元肥料。氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥料品种；适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。氮肥按含氮基团可分为氨态氮肥、铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵态氮肥、氰氨态氮肥和酰胺态氮肥。

化学氮肥生产的主要原料是合成氨（生成合成氨的哈伯法装置于1909年建成，并在德国首先实现工业化，成为氮肥工业的基础），20世纪四五十年代，硫酸铵是最主要的氮肥品种；60年代，增加了硝酸铵；70年代以来，尿素成为主导的氮肥品种。碳酸氢铵是中国80年代主要生产的氮肥品种之一。

七、氮肥原材料

花木同其它植物一样，需要大量的氮、磷、钾。一些花卉爱好者常常为养花的肥料发愁。其实，日常生活中许多废弃物都是花卉生长的好肥料，可利用厨房下脚料来制沤肥或堆肥。

氮肥是促进花卉根、茎、叶生长的主要肥料。那些已霉蛀而不能食用的豆类、花生米、瓜子等都是很好的氮肥原料。

若将这些东西敲碎煮烂，放在小坛子里加满水，再密封起来发酵腐熟，就是理想的氮肥，能促进花卉茁壮成长。

在夏季，十天后即可取出上层肥水施用，用后随即加满水再沤。

磷肥在生活中也很常见，如鱼肚肠、肉骨头、鱼骨头，剪掉的头发、指甲，鸡鸭毛、蟹壳等等。

这些杂物都含有非常丰富的磷质，发酵腐烂后用来浇花，就会使花卉色艳、光亮、果实丰满。

使用钾肥可以提高花卉抗倒伏和抵抗病虫害的能力。养花的钾肥可来源于淘米泔水，剩茶叶水，洗牛奶瓶子水等。 要搞好家庭绿化，种植盆花，在动手制作肥料时，不要怕麻烦，要把这些肥料加以沤制，一定要等到里面浸出来的肥水变成了黑颜色，才可倒出来掺上水（大约九份水加一份肥水），再浇到花盆里，不可用生肥。