氯化铵和熟石灰(氯化铵和熟石灰反应装置)
战乱中和战乱后,能恢复生产和工程技术方面最常提到的无外乎《土法炼钢》和《粗制氨水》 。 可以说,氨水的合成对战乱人类来说也是非常重要的突破,几乎可以和炼钢相提并论 。
【氯化铵和熟石灰反应装置 氯化铵和熟石灰】合成氨的究竟有怎样的意义呢?可以说这是人类首次彻底地采用化学合成的方式对自然循环进行干预,人类由此在自然循环中依靠自己的努力成为了类似造物主的角色,改变了过去靠天吃饭的状况 。
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氨是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位,其中约有80%氨用来生产化学肥料,20%为其它化工产品的原料 。 氨主要用于制造氮肥和复合肥料,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都是以氨为原料的 。 氨作为工业原料和氨化饲料,用量约占世界产量的1/2 。
硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料 。 液氨常用作制冷剂
人类通过一系列合成过程用他们合成了活性非常高的氨气,不得不说是一个奇迹 。 另外一点就是由于合成氨的出现才有了我们今天的合成化肥工业 。 直到今天,合成氨仍然是我们固定氮源的唯一方法 。 在这里世嘉就来说说合成氨是如何发展起来的 。
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自然界的氮循环,可以看到除了合成氨以外,自然界的固氮方式只有雷电作用与固氮菌的固氮作用,且后者占主导 。 在一个生态系统中,在存在生态平衡的情况下,固氮菌的固氮能力是有极限的,生态系统获得氮是有极限的,一片土地可以养育的人也是有极限的 。 合成氨的出现使人类突破这个限制,养育众多人口 。
在说合成氨之前,我们来说说氨气 。 和三酸两碱相比,氨的发现非常晚,准确地来说是氨的发现还是很早的,但是氨的分离非常晚 。 氨气的英文叫做ammonia,这个词如果换成拉丁文大概就是排泄物的意思,也就是说很早人类就知道动物的排泄物会散发出一种让人不快的气味 。 现在我们知道这是由于有机胺被微生物分解产生的 。
直到1774年(乾隆39年)英国化学家普利斯特利首次通过加热氯化铵与熟石灰制备了氨气(好像现在中学化学也是这么做氨气的),而且在那个时候他已经知道了氨气显碱性或者至少溶解在水里呈碱性,因此他把氨气叫做碱空气 。 十年以后也就是1784年(乾隆49年),还是法国科学家,贝托莱证明了氨是由氢与氮组成的 。
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著名的喷泉实验也是普利斯特利的杰作,此外此人还证明了空气是由两种成分组成的,其中一种成分能让小白鼠非常愉悦 。
十九世纪中期,也就是鸦片战争前后,随着农业科学的发展,人们已经认识到氮源对植物生长的重大意义,有意识地使用氨作为人工氮源提升农产品产量 。 这时候的氨来自于煤化工,因为煤里含有1%-2%的氮,在炼焦过程中,这些氮会转化为氨气,存在于煤气中,将这些煤气通入水中或者用硫酸吸收就得到了硫酸铵 。 这可以说这是人类最早制备铵肥的方法 。 想想很可笑的,今天这部分氨气被我们称为含氨废气,每年不知道有多少企业因为它面临着环保问题 。 可是在那个时代,这部分气体确是非常宝贵的资源 。 非常遗憾的是,这种方法得到的氨水浓度是非常低的,含氨量不到2%,这大大限制了它的应用范畴 。 所以后来针对这一类氨水开发出了精馏浓缩工艺,逐渐演化成了现代的蒸氨塔 。
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这是常见的蒸氨塔流程,含氨废水调减后进精馏塔,利用氨气相对挥发度大于水进行分离,可在塔顶得到15%-20%的氨水,塔釜氨水浓度500ppm左右 。 与常规精馏塔不同的是,蒸氨塔采用直接蒸气加热,同时塔顶有分缩器,部分冷凝气体,塔顶气体采出后再由氨水冷却器进一步冷却 。
到了1898年,德国化学家首先采用化学方法完成了合成氨,其具体的合成方法是把电石(碳化钙)与氮气在1000摄氏度的高温下加热合成氰氨化钙,再用过热水蒸汽进行水解,分解为碳酸钙与氨气 。 这种方法在20世纪头十年内非常盛行,年产量一度达到50万吨左右 。 但是这种方法缺点还是非常大的,电石不便宜,而且反应温度高,反应结束后还有碳酸钙作为废料产生 。
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