石油、天然气、焦炉气(炼焦厂副产的气体)、炼厂气(石油炼制厂副产的气体)等都含有大量的碳氢化合物,这些碳氢化合物在一定条件下,可以与氧气或水蒸气反应生成一氧化碳。二氧化碳和氢气。例如,在900-1000℃时,甲烷与水蒸气在催化剂(Al2O3+Ni)作用下发生化学反应:
CH4+H2O====3H2+CO (催化剂、高温)
CH4+2H2O====4H2+CO2 (催化剂、高温)
● 净化 原料气净化处理;
合成氨需要纯净的氮气和氢气。在制取原料气的过程当中,常混有一些杂质,其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂"中毒",所以必须除去,这一过程称为原料气的净化。例如用稀氨水吸收H2S杂质:
NH3·H2O+H2S====NH4HS+H2O
另外,制造原料气过程中产生的CO必须变成CO2除去。工业生产中在催化剂(如Fe2O3和CuO等)作用下,一氧化碳可以与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气:
CO+H2O====CO2+H2
要除去二氧化碳,常采用K2CO3溶液吸收
K2CO3+CO2+H2O====2KHCO3
最后,原料气还需要经过精制处理,如用醋酸、铜和氨配制成的溶液吸收CO、CO2、O2、H2S等少量有害气体。
● 合成 使原料气进行化学反应合成氨。
1、 意义:开辟了人工固氮的途径,对整个化工技术的发展产生了重大影响。
2、 研究方向:研制具有较强抗毒能力的催化剂;研制在较低温度下合成氨的催化剂;研究化学模拟生物固氮技术。
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【课题3 纯碱的生产】
三、纯碱工业
1、氨碱法(索尔维制碱法)生产纯碱: