|
|
ān shì zhòng yào de wú jī huà gōng chǎn pǐn zhī yī， zài guó mín jīng jì zhōng zhàn yòu zhòng yào dì wèi。 chú yè 'ān kě zhí jiē zuò wéi féi liào wài， nóng yè shàng shǐ yòng de dàn féi， lì rú niào sù、 xiāo suān 'ǎn、 lín suān 'ǎn、 lǜ huà 'ǎn yǐ jí gè zhǒng hán dàn fù hé féi， dōushì yǐ 'ān wéi yuán liào de。 hé chéng 'ān shì dà zōng huà gōng chǎn pǐn zhī yī， shì jiè měi nián hé chéng 'ān chǎn liàng yǐ dá dào 1 yì dūn yǐ shàng， qí zhōng yuē yòu 80% de 'ān yòng lái shēng chǎn huà xué féi liào， 20% zuò wéi qí tā huà gōng chǎn pǐn de yuán liào。
dé guó huà xué jiā hā bó 1909 nián tí chū liǎo gōng yè 'ān hé chéng fāng fǎ， jí “ xún huán fǎ ”， zhè shì mù qián gōng yè pǔ biàn cǎi yòng de zhí jiē hé chéng fǎ。 fǎn yìng guò chéng zhōng wéi jiě jué qīng qì hé dàn qì hé chéng zhuǎn huà shuài dī de wèn tí， jiāng 'ān chǎn pǐn cóng hé chéng fǎn yìng hòu de qì tǐ zhōng fēn lí chū lái， wèi fǎn yìng qì hé xīn xiān qīng dàn qì hùn hé chóngxīn cānyù hé chéng fǎn yìng。 hé chéng 'ān fǎn yìng shì rú xià：
n2+3h2 ╬ 2nh3
hé chéng 'ān de zhù yào yuán liào kě fēn wéi gù tǐ yuán liào、 yè tǐ yuán liào hé qì tǐ yuán liào。 jīng guò jìn bǎi nián de fā zhǎn， hé chéng 'ān jì shù qū yú chéng shú， xíng chéng liǎo yī dà pī gè yòu tè sè de gōng yì liú chéng， dàn dōushì yóu sān gè jī běn bù fēn zǔ chéng， jí yuán liào qì zhì bèi guò chéng、 jìng huà guò chéng yǐ jí 'ān hé chéng guò chéng。
1. hé chéng 'ān de gōng yì liú chéng
(1) yuán liào qì zhì bèi jiāng méi hé tiān rán qì děng yuán liào zhì chéng hán qīng hé dàn de cū yuán liào qì。 duì yú gù tǐ yuán liào méi hé jiāo tàn， tōng cháng cǎi yòng qì huà de fāng fǎ zhì qǔ hé chéng qì； zhā yóu kě cǎi yòng fēi cuī huà bù fēn yǎng huà de fāng fǎ huò dé hé chéng qì； duì qì tài tīng lèi hé shí nǎo yóu， gōng yè zhōng lì yòng 'èr duàn zhēng qì zhuǎn huà fǎ zhì qǔ hé chéng qì。
(2) jìng huà duì cū yuán liào qì jìn xíng jìng huà chǔlǐ， chú qù qīng qì hé dàn qì yǐ wài de zá zhì， zhù yào bāo kuò biàn huàn guò chéng、 tuō liú tuō tàn guò chéng yǐ jí qì tǐ jīng zhì guò chéng。
① yī yǎng huà tàn biàn huàn guò chéng
zài hé chéng 'ān shēng chǎn zhōng， gè zhǒng fāng fǎ zhì qǔ de yuán liào qì dū hán yòu co， qí tǐ jī fēn shù yī bān wéi 12%~40%。 hé chéng 'ān xū yào de liǎng zhǒng zǔ fēn shì h2 hé n2， yīn cǐ xū yào chú qù hé chéng qì zhōng de co。 biàn huàn fǎn yìng rú xià：
co+h2oh → 2+co2=-41.2kj/mol0298hΔ
yóu yú co biàn huàn guò chéng shì qiáng fàng rè guò chéng， bì xū fēn duàn jìn xíng yǐ lì yú huí shōu fǎn yìng rè， bìng kòng zhì biàn huàn duàn chū kǒu cán yú co hán liàng。 dì yī bù shì gāo wēn biàn huàn， shǐ dà bù fēn co zhuǎn biàn wéi co2 hé h2； dì 'èr bù shì dī wēn biàn huàn， jiāng co hán liàng jiàng zhì 0.3% zuǒ yòu。 yīn cǐ， co biàn huàn fǎn yìng jì shì yuán liào qì zhì zào de jì xù， yòu shì jìng huà de guò chéng， wéi hòu xù tuō tàn guò chéng chuàng zào tiáo jiàn。
② tuō liú tuō tàn guò chéng
gè zhǒng yuán liào zhì qǔ de cū yuán liào qì， dū hán yòu yī xiē liú hé tàn de yǎng huà wù， wèile fáng zhǐ hé chéng 'ān shēng chǎn guò chéng cuī huà jì de zhòngdú， bì xū zài 'ān hé chéng gōng xù qián jiā yǐ tuō chú， yǐ tiān rán qì wéi yuán liào de zhēng qì zhuǎn huà fǎ， dì yī dào gōng xù shì tuō liú， yòng yǐ bǎo hù zhuǎn huà cuī huà jì， yǐ zhòng yóu hé méi wéi yuán liào de bù fēn yǎng huà fǎ， gēn jù yī yǎng huà tàn biàn huàn shì fǒu cǎi yòng nài liú de cuī huà jì 'ér què dìng tuō liú de wèi zhì。 gōng yè tuō liú fāng fǎ zhǒng lèi hěn duō， tōng cháng shì cǎi yòng wù lǐ huò huà xué xī shōu de fāng fǎ， cháng yòng de yòu dī wēn jiá chún xǐ fǎ (rectisol)、 jù yǐ 'èr chún 'èr jiá mí fǎ (selexol) děng。
cū yuán liào qì jīng co biàn huàn yǐ hòu， biàn huàn qì zhōng chú h2 wài， hái yòu co2、 co hé ch4 děng zǔ fēn， qí zhōng yǐ co2 hán liàng zuì duō。 co2 jì shì 'ān hé chéng cuī huà jì de dú wù， yòu shì zhì zào niào sù、 tàn suān qīng 'ǎn děng dàn féi de zhòng yào yuán liào。 yīn cǐ biàn huàn qì zhōng co2 de tuō chú bì xū jiān gù zhè liǎng fāng miàn de yào qiú。
yī bān cǎi yòng róng yè xī shōu fǎ tuō chú co2。 gēn jù xī shōu jì xìng néng de bù tóng， kě fēn wéi liǎng dà lèi。 yī lèi shì wù lǐ xī shōu fǎ， rú dī wēn jiá chún xǐ fǎ (rectisol)， jù yǐ 'èr chún 'èr jiá mí fǎ (selexol)， tàn suān bǐng xī zhǐ fǎ。 yī lèi shì huà xué xī shōu fǎ， rú rè jiǎ jiǎn fǎ， dī rè hào běn fěi 'ěr fǎ， huó huà mdea fǎ， mea fǎ děng。 4
③ qì tǐ jīng zhì guò chéng
jīng co biàn huàn hé co2 tuō chú hòu de yuán liào qì zhōng shàng hán yòu shǎo liàng cán yú de co hé co2。 wèile fáng zhǐ duì 'ān hé chéng cuī huà jì de dú hài， guī dìng co hé co2 zǒng hán liàng bù dé dà yú 10cm3/m3( tǐ jī fēn shù )。 yīn cǐ， yuán liào qì zài jìn rù hé chéng gōng xù qián， bì xū jìn xíng yuán liào qì de zuì zhōng jìng huà， jí jīng zhì guò chéng。
mù qián zài gōng yè shēng chǎn zhōng， zuì zhōng jìng huà fāng fǎ fēn wéi shēn lěng fēn lí fǎ hé jiá wán huà fǎ。 shēn lěng fēn lí fǎ zhù yào shì yè dàn xǐ fǎ， shì zài shēn dù lěng dòng (<-100 ℃ ) tiáo jiàn xià yòng yè dàn xī shōu fēn lí shǎo liàng co， ér qiě yě néng tuō chú jiá wán hé dà bù fēn yà， zhè yàng kě yǐ huò dé zhǐ hán yòu duò xìng qì tǐ 100cm3/m3 yǐ xià de qīng dàn hùn hé qì， shēn lěng jìng huà fǎ tōng cháng yǔ kōng fēn yǐ jí dī wēn jiá chún xǐ jié hé。 jiá wán huà fǎ shì zài cuī huà jì cún zài xià shǐ shǎo liàng co、 co2 yǔ h2 fǎn yìng shēng chéng ch4 hé h2o de yī zhǒng jìng huà gōng yì， yào qiú rù kǒu yuán liào qì zhōng tàn de yǎng huà wù hán liàng ( tǐ jī fēn shù ) yī bān yìng xiǎo yú 0.7%。 jiá wán huà fǎ kě yǐ jiāng qì tǐ zhōng tàn de yǎng huà wù (co+co2) hán liàng tuō chú dào 10cm3/m3 yǐ xià， dàn shì xū yào xiāo hào yòu xiào chéngfèn h2， bìng qiě zēng jiā liǎo duò xìng qì tǐ ch4 de hán liàng。 jiá wán huà fǎn yìng rú xià：
co+3h2→ ch4+h2o=-206.2kj/mol0298hΔ
co2+4h2→ ch4+2h2o=-165.1kj/mol0298hΔ
(3) ān hé chéng jiāng chún jìng de qīng、 dàn hùn hé qì yā suō dào gāo yā， zài cuī huà jì de zuò yòng xià hé chéng 'ān 。 ān de hé chéng shì tí gōng yè 'ān chǎn pǐn de gōng xù， shì zhěng gè hé chéng 'ān shēng chǎn guò chéng de hé xīn bù fēn。 ān hé chéng fǎn yìng zài jiào gāo yā lì hé cuī huà jì cún zài de tiáo jiàn xià jìn xíng， yóu yú fǎn yìng hòu qì tǐ zhōng 'ān hán liàng bù gāo， yī bān zhǐ yòu 10%~20%， gù cǎi yòng wèi fǎn yìng qīng dàn qì xún huán de liú chéng。 ān hé chéng fǎn yìng shì rú xià：
n2+3h2→ 2nh3(g)=-92.4kj/mol
2. hé chéng 'ān de cuī huà jī lǐ
rè lì xué jì suàn biǎo míng， dī wēn、 gāo yā duì hé chéng 'ān fǎn yìng shì yòu lì de， dàn wú cuī huà jì shí， fǎn yìng de huó huà néng hěn gāo， fǎn yìng jīhū bù fā shēng。 dāng cǎi yòng tiě cuī huà jì shí， yóu yú gǎi biàn liǎo fǎn yìng lì chéng， jiàng dī liǎo fǎn yìng de huó huà néng， shǐ fǎn yìng yǐ xiǎn zhù de sù shuài jìn xíng。 mù qián rèn wéi， hé chéng 'ān fǎn yìng de yī zhǒng kě néng jī lǐ， shǒu xiān shì dàn fènzǐ zài tiě cuī huà jì biǎo miàn shàng jìn xíng huà xué xī fù， shǐ dàn yuán zǐ jiān de huà xué jiàn jiǎn ruò。 jiē zhe shì huà xué xī fù de qīng yuán zǐ bù duàn dì gēn biǎo miàn shàng de dàn fènzǐ zuò yòng， zài cuī huà jì biǎo miàn shàng zhú bù shēng chéng héng nh、 héng nh2 hé nh3， zuì hòu 'ān fēn zǐ zài biǎo miàn shàng tuō xī 'ér shēng chéng qì tài de 'ān。 shàng shù fǎn yìng tú jìng kě jiǎn dān dì biǎo shì wéi：
xfe+n2→ fexn
fexn+ ［ h ］ xī→ fexnh
fexnh+［ h］ xī→ fexnh2
fexnh2 ＋［ h］ xī fexnh3xfe+nh3
zài wú cuī huà jì shí， ān de hé chéng fǎn yìng de huó huà néng hěn gāo， dà yuē 335kj/mol。 jiā rù tiě cuī huà jì hòu， fǎn yìng yǐ shēng chéng dàn huà wù hé dàn qīng huà wù liǎng gè jiē duàn jìn xíng。 dì yī jiē duàn de fǎn yìng huó huà néng wéi 126kj/mol ～ 167kj/mol， dì 'èr jiē duàn de fǎn yìng huó huà néng wéi 13kj/mol。 yóu yú fǎn yìng tú jìng de gǎi biàn（ shēng chéng bù wěn dìng de zhōng jiān huà hé wù）， jiàng dī liǎo fǎn yìng de huó huà néng， yīn 'ér fǎn yìng sù shuài jiā kuài liǎo。
3. cuī huà jì de zhòngdú
cuī huà jì de cuī huà néng lì yī bān chēng wéi cuī huà huó xìng。 yòu rén rèn wéi： yóu yú cuī huà jì zài fǎn yìng qián hòu de huà xué xìng zhì hé zhì liàng bù biàn， yī dàn zhì chéng yī pī cuī huà jì zhī hòu， biàn kě yǐ yǒng yuǎn shǐ yòng xià qù。 shí jì shàng xǔ duō cuī huà jì zài shǐ yòng guò chéng zhōng， qí huó xìng cóng xiǎo dào dà， zhú jiàn dá dào zhèng cháng shuǐ píng， zhè jiù shì cuī huà jì de chéng shú qī。 jiē zhe， cuī huà jì huó xìng zài yī duàn shí jiān lǐ bǎo chí wěn dìng， rán hòu zài xià jiàng， yī zhí dào shuāi lǎo 'ér bù néng zài shǐ yòng。 huó xìng bǎo chí wěn dìng de shí jiān jí wéi cuī huà jì de shòu mìng， qí cháng duǎn yīn cuī huà jì de zhì bèi fāng fǎ hé shǐ yòng tiáo jiàn 'ér yì。
cuī huà jì zài wěn dìng huó xìng qī jiān， wǎng wǎng yīn jiē chù shǎo liàng de zá zhì 'ér shǐ huó xìng míng xiǎn xià jiàng shèn zhì bèi pò huài， zhè zhǒng xiàn xiàng chēng wéi cuī huà jì de zhòngdú。 yī bān rèn wéi shì yóu yú cuī huà jì biǎo miàn de huó xìng zhōng xīn bèi zá zhì zhàn jù 'ér yǐn qǐ zhòngdú。 zhòngdú fēn wéi zàn shí xìng zhòngdú hé yǒng jiǔ xìng zhòngdú liǎng zhǒng。 lì rú， duì yú hé chéng 'ān fǎn yìng zhōng de tiě cuī huà jì， o2、 co、 co2 hé shuǐ zhēng qì děngdōu néng shǐ cuī huà jì zhòngdú。 dàn lì yòng chún jìng de qīng、 dàn hùn hé qì tǐ tōng guò zhòngdú de cuī huà jì shí， cuī huà jì de huó xìng yòu néng huī fù， yīn cǐ zhè zhǒng zhòngdú shì zàn shí xìng zhòngdú。 xiāng fǎn， hán p、 s、 as de huà hé wù zé kě shǐ tiě cuī huà jì yǒng jiǔ xìng zhòngdú。 cuī huà jì zhòngdú hòu， wǎng wǎng wán quán shī qù huó xìng， zhè shí jí shǐ zài yòng chún jìng de qīng、 dàn hùn hé qì tǐ chǔlǐ， huó xìng yě hěn nán huī fù。 cuī huà jì zhòngdú huì yán zhòng yǐng xiǎng shēng chǎn de zhèng cháng jìn xíng。 gōng yè shàng wèile fáng zhǐ cuī huà jì zhòngdú， yào bǎ fǎn yìng wù yuán liào jiā yǐ jìng huà， yǐ chú qù dú wù， zhè yàng jiù yào zēng jiā shè bèi， tí gāo chéng běn。 yīn cǐ， yán zhì jù yòu jiào qiáng kàng dú néng lì de xīn xíng cuī huà jì， shì yī gè zhòng yào de kè tí。
4. wǒ guó hé chéng 'ān gōng yè de fā zhǎn qíng kuàng
jiě fàng qián wǒ guó zhǐ yòu liǎng jiā guī mó bù dà de hé chéng 'ān chǎng， jiě fàng hòu hé chéng 'ān gōng yè yòu liǎo xùn sù fā zhǎn。 1949 nián quán guó dàn féi chǎn liàng jǐn 0.6 wàn dūn， ér 1982 nián dá dào 1021.9 wàn dūn， chéng wéi shì jiè shàng chǎn liàng zuì gāo de guó jiā zhī yī。
jìn jǐ nián lái， wǒ guó yǐn jìn liǎo yī pī nián chǎn 30 wàn dūn dàn féi de dà xíng huà féi chǎng shè bèi。 wǒ guó zì xíng shè jì hé jiàn zào de shàng hǎi wú jīng huà gōng chǎng yě shì nián chǎn 30 wàn dūn dàn féi de dà xíng huà féi chǎng。 zhè xiē huà féi chǎng yǐ tiān rán qì、 shí yóu、 liàn yóu qì děng wéi yuán liào， shēng chǎn zhōng néng liàng sǔn hào dī、 chǎn liàng gāo， jì shù hé shè bèi dōuhěn xiān jìn。
5. huà xué mó nǐ shēng wù gù dàn de yán jiū
mù qián， huà xué mó nǐ shēng wù gù dàn de zhòng yào yán jiū kè tí zhī yī， shì gù dàn méi huó xìng zhōng xīn jié gòu de yán jiū。 gù dàn méi yóu tiě dàn bái hé mù tiě dàn bái zhè liǎng zhǒng hán guò dù jīn shǔ de dàn bái zhì zǔ hé 'ér chéng。 tiě dàn bái zhù yào qǐ zhe diàn zǐ chuán dì shū sòng de zuò yòng， ér hán 'èr gè mù yuán zǐ hé 'èr sān shí gè tiě hé liú yuán zǐ de mù tiě dàn bái shì luò hé n2 huò qí tā fǎn yìng wù（ dǐ wù） fènzǐ， bìng jìn xíng fǎn yìng de huó xìng zhōng xīn suǒ zài zhī chù。 guān yú huó xìng zhōng xīn de jié gòu yòu duō zhǒng kàn fǎ， mù qián shàng wú dìng lùn。 cóng gè zhǒng dǐ wù jié hé wù huó huà hé hái yuán jiā qīng shì yàn lái kàn， hán shuāng mù hé de huó xìng zhōng xīn jiào wéi hé lǐ。 wǒ guó yòu liǎng gè yán jiū zǔ yú 1973 héng 1974 nián jiān， bù yuē 'ér tóng dì tí chū liǎo hán mù tiě de sān hé、 sì hé huó xìng zhōng xīn mó xíng， néng jiào hǎo dì jiě shì gù dàn méi de yī xì liè xìng néng， dàn qí jié gòu xì jié hái yòu dài gēn jù xīn de shí yàn jiēguǒ jīng què huà。
guó jì shàng yòu guān de yán jiū chéng guǒ rèn wéi， wēn hé tiáo jiàn xià de gù dàn zuò yòng yī bān bāo hán yǐ xià sān gè huán jié：
① luò hé guò chéng。 tā shì yòng mǒu xiē guò dù jīn shǔ de yòu jī luò hé wù qù luò hé n2， shǐ tā de huà xué jiàn xuē ruò；② hái yuán guò chéng。 tā shì yòng huà xué hái yuán jì huò qí tā hái yuán fāng fǎ shū sòng diàn zǐ gěi bèi luò hé de n2， lái chāi kāi n2 zhōng de n héng n jiàn；③ jiā qīng guò chéng。 tā shì tí gōng h+ lái hé fù jià de n jié hé， shēng chéng nh3。
mù qián， huà xué mó nǐ shēng wù gù dàn gōng zuò de yī gè zhù yào kùn nán shì， n2 luò hé liǎo dàn jī běn shàng méi yòu huó huà， huò luò hé huó huà liǎo， dàn huó huà dé hěn bù gòu。 suǒ yǐ， wěn dìng de shuāng dàn jī luò hé wù yī bān zài wēn hé tiáo jiàn xià tōng guò huà xué hái yuán jì de zuò yòng zhǐ néng xī chū n2， cóng bù wěn dìng de shuāng dàn luò hé wù hái yuán zhì chū de nh3 de liàng xiāng dāng wēi shǎo。 yīn cǐ pò qiē xū yào cóng lǐ lùn shàng shēn rù fēn xī， yǐ biàn zhǎo chū tū pò de tú jìng。
gù dàn méi de shēng wù huà xué hé huà xué mó nǐ gōng zuò yǐ qǔ dé yī dìng de jìn zhǎn， zhè bì jiāng yòu lì dì tuī dòng luò hé cuī huà de yán jiū， tè bié shì duì xún zhǎo cuī huà xiàolǜ gāo de hé chéng 'ān cuī huà jì， jiāng shì yī gè yòu lì de cù jìn。 |
|
ān（ Ammonia， jiù chēng 'ā mò ní yà） shì zhòng yào de wú jī huà gōng chǎn pǐn zhī yī， zài guó mín jīng jì zhōng zhàn yòu zhòng yào dì wèi。 nóng yè shàng shǐ yòng de dàn féi， chú 'ān shuǐ wài， zhū rú niào sù、 xiāo suān 'ǎn、 lín suān 'ǎn、 lǜ huà 'ǎn yǐ jí gè zhǒng hán dàn fù hé féi dōushì yǐ 'ān wéi yuán liào shēng chǎn de。 hé chéng 'ān shì dà zōng huà gōng chǎn pǐn zhī yī， shì jiè měi nián hé chéng 'ān chǎn liàng yǐ dá dào 1 yì dūn yǐ shàng， qí zhōng yuē yòu 80% de 'ān yòng lái shēng chǎn huà xué féi liào， 20% zuò wéi qí tā huà gōng chǎn pǐn de yuán liào。
hé chéng 'ān zhǐ yóu dàn hé qīng zài gāo wēn gāo yā hé cuī huà jì cún zài xià zhí jiē hé chéng de 'ān。 bié míng 'ān qì， fènzǐ shì wéi NH3， yīng wén míng： syntheticammonia。 shì jiè shàng de 'ān chú shǎo liàng cóng jiāo lú qì zhōng huí shōu wài， jué dà bù fēn shì hé chéng de 'ān。
hé chéng 'ān zhù yào yòng yú zhì zào dàn féi hé fù hé féi liào。 ān zuò wéi gōng yè yuán liào hé 'ān huà sì liào， yòng liàng yuē zhàn shì jiè chǎn liàng de 12 ％。 xiāo suān、 gè zhǒng hán dàn de wú jī yán jí yòu jī zhōng jiān tǐ、 huáng 'àn yào、 jù 'ān zhǐ、 jù xiān 'àn xiān wéi hé dīng jīng xiàng jiāo děngdōu xū zhí jiē yǐ 'ān wéi yuán liào shēng chǎn。 yè 'ān cháng yòng zuò zhì lěng jì。 |
|
dé guó huà xué jiā hā bó (F.Haber， 1868-1934) cóng 1902 nián kāi shǐ yán jiū yóu dàn qì hé qīng qì zhí jiē hé chéng 'ān 。 yú 1908 nián shēn qǐng zhuān lì， jí“ xún huán fǎ”， zài cǐ jī chǔ shàng， tā jì xù yán jiū， yú 1909 nián gǎi jìn liǎo hé chéng， ān de hán liàng dá dào 6% yǐ shàng。 zhè shì mù qián gōng yè pǔ biàn cǎi yòng de zhí jiē hé chéng fǎ。 fǎn yìng guò chéng zhōng wéi jiě jué qīng qì hé dàn qì hé chéng zhuǎn huà shuài dī de wèn tí， jiāng 'ān chǎn pǐn cóng hé chéng fǎn yìng hòu de qì tǐ zhōng fēn lí chū lái， wèi fǎn yìng qì hé xīn xiān qīng dàn qì hùn hé chóngxīn cānyù hé chéng fǎn yìng。 hé chéng 'ān fǎn yìng shì rú xià：
N2+3H2 ≒ 2NH3( gāi fǎn yìng wéi kě nì fǎn yìng , děng hào shàng fǎn yìng tiáo jiàn wéi :" gāo wēn gāo yā ", xià wéi :" cuī huà jì ")
hé chéng 'ān de zhù yào yuán liào kě fēn wéi gù tǐ yuán liào、 yè tǐ yuán liào hé qì tǐ yuán liào。 jīng guò jìn bǎi nián de fā zhǎn， hé chéng 'ān jì shù qū yú chéng shú， xíng chéng liǎo yī dà pī gè yòu tè sè de gōng yì liú chéng， dàn dōushì yóu sān gè jī běn bù fēn zǔ chéng， jí yuán liào qì zhì bèi guò chéng、 jìng huà guò chéng yǐ jí 'ān hé chéng guò chéng。 |
|
1. hé chéng 'ān de gōng yì liú chéng
(1) yuán liào qì zhì bèi jiāng méi hé tiān rán qì děng yuán liào zhì chéng hán qīng hé dàn de cū yuán liào qì。 duì yú gù tǐ yuán liào méi hé jiāo tàn， tōng cháng cǎi yòng qì huà de fāng fǎ zhì qǔ hé chéng qì； zhā yóu kě cǎi yòng fēi cuī huà bù fēn yǎng huà de fāng fǎ huò dé hé chéng qì； duì qì tài tīng lèi hé shí nǎo yóu， gōng yè zhōng lì yòng 'èr duàn zhēng qì zhuǎn huà fǎ zhì qǔ hé chéng qì。
(2) jìng huà duì cū yuán liào qì jìn xíng jìng huà chǔlǐ， chú qù qīng qì hé dàn qì yǐ wài de zá zhì， zhù yào bāo kuò biàn huàn guò chéng、 tuō liú tuō tàn guò chéng yǐ jí qì tǐ jīng zhì guò chéng。
① yī yǎng huà tàn biàn huàn guò chéng
zài hé chéng 'ān shēng chǎn zhōng， gè zhǒng fāng fǎ zhì qǔ de yuán liào qì dū hán yòu CO， qí tǐ jī fēn shù yī bān wéi 12%~40%。 hé chéng 'ān xū yào de liǎng zhǒng zǔ fēn shì H2 hé N2， yīn cǐ xū yào chú qù hé chéng qì zhōng de CO。 biàn huàn fǎn yìng rú xià：
CO+H2O→ H2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ
yóu yú CO biàn huàn guò chéng shì qiáng fàng rè guò chéng， bì xū fēn duàn jìn xíng yǐ lì yú huí shōu fǎn yìng rè， bìng kòng zhì biàn huàn duàn chū kǒu cán yú CO hán liàng。 dì yī bù shì gāo wēn biàn huàn， shǐ dà bù fēn CO zhuǎn biàn wéi CO2 hé H2； dì 'èr bù shì dī wēn biàn huàn， jiāng CO hán liàng jiàng zhì 0.3% zuǒ yòu。 yīn cǐ， CO biàn huàn fǎn yìng jì shì yuán liào qì zhì zào de jì xù， yòu shì jìng huà de guò chéng， wéi hòu xù tuō tàn guò chéng chuàng zào tiáo jiàn。
② tuō liú tuō tàn guò chéng
gè zhǒng yuán liào zhì qǔ de cū yuán liào qì， dū hán yòu yī xiē liú hé tàn de yǎng huà wù， wèile fáng zhǐ hé chéng 'ān shēng chǎn guò chéng cuī huà jì de zhòngdú， bì xū zài 'ān hé chéng gōng xù qián jiā yǐ tuō chú， yǐ tiān rán qì wéi yuán liào de zhēng qì zhuǎn huà fǎ， dì yī dào gōng xù shì tuō liú， yòng yǐ bǎo hù zhuǎn huà cuī huà jì， yǐ zhòng yóu hé méi wéi yuán liào de bù fēn yǎng huà fǎ， gēn jù yī yǎng huà tàn biàn huàn shì fǒu cǎi yòng nài liú de cuī huà jì 'ér què dìng tuō liú de wèi zhì。 gōng yè tuō liú fāng fǎ zhǒng lèi hěn duō， tōng cháng shì cǎi yòng wù lǐ huò huà xué xī shōu de fāng fǎ， cháng yòng de yòu dī wēn jiá chún xǐ fǎ (Rectisol)、 jù yǐ 'èr chún 'èr jiá mí fǎ (Selexol) děng。
cū yuán liào qì jīng CO biàn huàn yǐ hòu， biàn huàn qì zhōng chú H2 wài， hái yòu CO2、 CO hé CH4 děng zǔ fēn， qí zhōng yǐ CO2 hán liàng zuì duō。 CO2 jì shì 'ān hé chéng cuī huà jì de dú wù， yòu shì zhì zào niào sù、 tàn suān qīng 'ǎn děng dàn féi de zhòng yào yuán liào。 yīn cǐ biàn huàn qì zhōng CO2 de tuō chú bì xū jiān gù zhè liǎng fāng miàn de yào qiú。
yī bān cǎi yòng róng yè xī shōu fǎ tuō chú CO2。 gēn jù xī shōu jì xìng néng de bù tóng， kě fēn wéi liǎng dà lèi。 yī lèi shì wù lǐ xī shōu fǎ， rú dī wēn jiá chún xǐ fǎ (Rectisol)， jù yǐ 'èr chún 'èr jiá mí fǎ (Selexol)， tàn suān bǐng xī zhǐ fǎ。 yī lèi shì huà xué xī shōu fǎ， rú rè jiǎ jiǎn fǎ， dī rè hào běn fěi 'ěr fǎ， huó huà MDEA fǎ， MEA fǎ děng。 4
③ qì tǐ jīng zhì guò chéng
jīng CO biàn huàn hé CO2 tuō chú hòu de yuán liào qì zhōng shàng hán yòu shǎo liàng cán yú de CO hé CO2。 wèile fáng zhǐ duì 'ān hé chéng cuī huà jì de dú hài， guī dìng CO hé CO2 zǒng hán liàng bù dé dà yú 10cm3/m3( tǐ jī fēn shù )。 yīn cǐ， yuán liào qì zài jìn rù hé chéng gōng xù qián， bì xū jìn xíng yuán liào qì de zuì zhōng jìng huà， jí jīng zhì guò chéng。
mù qián zài gōng yè shēng chǎn zhōng， zuì zhōng jìng huà fāng fǎ fēn wéi shēn lěng fēn lí fǎ hé jiá wán huà fǎ。 shēn lěng fēn lí fǎ zhù yào shì yè dàn xǐ fǎ， shì zài shēn dù lěng dòng (<-100℃ ) tiáo jiàn xià yòng yè dàn xī shōu fēn lí shǎo liàng CO， ér qiě yě néng tuō chú jiá wán hé dà bù fēn yà， zhè yàng kě yǐ huò dé zhǐ hán yòu duò xìng qì tǐ 100cm3/m3 yǐ xià de qīng dàn hùn hé qì， shēn lěng jìng huà fǎ tōng cháng yǔ kōng fēn yǐ jí dī wēn jiá chún xǐ jié hé。 jiá wán huà fǎ shì zài cuī huà jì cún zài xià shǐ shǎo liàng CO、 CO2 yǔ H2 fǎn yìng shēng chéng CH4 hé H2O de yī zhǒng jìng huà gōng yì， yào qiú rù kǒu yuán liào qì zhōng tàn de yǎng huà wù hán liàng ( tǐ jī fēn shù ) yī bān yìng xiǎo yú 0.7%。 jiá wán huà fǎ kě yǐ jiāng qì tǐ zhōng tàn de yǎng huà wù (CO+CO2) hán liàng tuō chú dào 10cm3/m3 yǐ xià， dàn shì xū yào xiāo hào yòu xiào chéngfèn H2， bìng qiě zēng jiā liǎo duò xìng qì tǐ CH4 de hán liàng。 jiá wán huà fǎn yìng rú xià：
CO+3H2→ CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ
CO2+4H2→ CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ
(3) ān hé chéng jiāng chún jìng de qīng、 dàn hùn hé qì yā suō dào gāo yā， zài cuī huà jì de zuò yòng xià hé chéng 'ān 。 ān de hé chéng shì tí gōng yè 'ān chǎn pǐn de gōng xù， shì zhěng gè hé chéng 'ān shēng chǎn guò chéng de hé xīn bù fēn。 ān hé chéng fǎn yìng zài jiào gāo yā lì hé cuī huà jì cún zài de tiáo jiàn xià jìn xíng， yóu yú fǎn yìng hòu qì tǐ zhōng 'ān hán liàng bù gāo， yī bān zhǐ yòu 10%~20%， gù cǎi yòng wèi fǎn yìng qīng dàn qì xún huán de liú chéng。 ān hé chéng fǎn yìng shì rú xià：
N2+3H2→ 2NH3(g)=-92.4kJ/mol
2. hé chéng 'ān de cuī huà jī lǐ
rè lì xué jì suàn biǎo míng， dī wēn、 gāo yā duì hé chéng 'ān fǎn yìng shì yòu lì de， dàn wú cuī huà jì shí， fǎn yìng de huó huà néng hěn gāo， fǎn yìng jīhū bù fā shēng。 dāng cǎi yòng tiě cuī huà jì shí， yóu yú gǎi biàn liǎo fǎn yìng lì chéng， jiàng dī liǎo fǎn yìng de huó huà néng， shǐ fǎn yìng yǐ xiǎn zhù de sù shuài jìn xíng。 mù qián rèn wéi， hé chéng 'ān fǎn yìng de yī zhǒng kě néng jī lǐ， shǒu xiān shì dàn fènzǐ zài tiě cuī huà jì biǎo miàn shàng jìn xíng huà xué xī fù， shǐ dàn yuán zǐ jiān de huà xué jiàn jiǎn ruò。 jiē zhe shì huà xué xī fù de qīng yuán zǐ bù duàn dì gēn biǎo miàn shàng de dàn fènzǐ zuò yòng， zài cuī huà jì biǎo miàn shàng zhú bù shēng chéng héng NH、 héng NH2 hé NH3， zuì hòu 'ān fēn zǐ zài biǎo miàn shàng tuō xī 'ér shēng chéng qì tài de 'ān。 shàng shù fǎn yìng tú jìng kě jiǎn dān dì biǎo shì wéi：
xFe+N2→ FexN
FexN+［ H］ xī→ FexNH
FexNH+［ H］ xī→ FexNH2
FexNH2＋［ H］ xī FexNH3xFe+NH3
zài wú cuī huà jì shí， ān de hé chéng fǎn yìng de huó huà néng hěn gāo， dà yuē 335kJ/mol。 jiā rù tiě cuī huà jì hòu， fǎn yìng yǐ shēng chéng dàn huà wù hé dàn qīng huà wù liǎng gè jiē duàn jìn xíng。 dì yī jiē duàn de fǎn yìng huó huà néng wéi 126kJ/mol～ 167kJ/mol， dì 'èr jiē duàn de fǎn yìng huó huà néng wéi 13kJ/mol。 yóu yú fǎn yìng tú jìng de gǎi biàn（ shēng chéng bù wěn dìng de zhōng jiān huà hé wù）， jiàng dī liǎo fǎn yìng de huó huà néng， yīn 'ér fǎn yìng sù shuài jiā kuài liǎo。
3. cuī huà jì de zhòngdú
cuī huà jì de cuī huà néng lì yī bān chēng wéi cuī huà huó xìng。 yòu rén rèn wéi： yóu yú cuī huà jì zài fǎn yìng qián hòu de huà xué xìng zhì hé zhì liàng bù biàn， yī dàn zhì chéng yī pī cuī huà jì zhī hòu， biàn kě yǐ yǒng yuǎn shǐ yòng xià qù。 shí jì shàng xǔ duō cuī huà jì zài shǐ yòng guò chéng zhōng， qí huó xìng cóng xiǎo dào dà， zhú jiàn dá dào zhèng cháng shuǐ píng， zhè jiù shì cuī huà jì de chéng shú qī。 jiē zhe， cuī huà jì huó xìng zài yī duàn shí jiān lǐ bǎo chí wěn dìng， rán hòu zài xià jiàng， yī zhí dào shuāi lǎo 'ér bù néng zài shǐ yòng。 huó xìng bǎo chí wěn dìng de shí jiān jí wéi cuī huà jì de shòu mìng， qí cháng duǎn yīn cuī huà jì de zhì bèi fāng fǎ hé shǐ yòng tiáo jiàn 'ér yì。
cuī huà jì zài wěn dìng huó xìng qī jiān， wǎng wǎng yīn jiē chù shǎo liàng de zá zhì 'ér shǐ huó xìng míng xiǎn xià jiàng shèn zhì bèi pò huài， zhè zhǒng xiàn xiàng chēng wéi cuī huà jì de zhòngdú。 yī bān rèn wéi shì yóu yú cuī huà jì biǎo miàn de huó xìng zhōng xīn bèi zá zhì zhàn jù 'ér yǐn qǐ zhòngdú。 zhòngdú fēn wéi zàn shí xìng zhòngdú hé yǒng jiǔ xìng zhòngdú liǎng zhǒng。 lì rú， duì yú hé chéng 'ān fǎn yìng zhōng de tiě cuī huà jì， O2、 CO、 CO2 hé shuǐ zhēng qì děngdōu néng shǐ cuī huà jì zhòngdú。 dàn lì yòng chún jìng de qīng、 dàn hùn hé qì tǐ tōng guò zhòngdú de cuī huà jì shí， cuī huà jì de huó xìng yòu néng huī fù， yīn cǐ zhè zhǒng zhòngdú shì zàn shí xìng zhòngdú。 xiāng fǎn， hán P、 S、 As de huà hé wù zé kě shǐ tiě cuī huà jì yǒng jiǔ xìng zhòngdú。 cuī huà jì zhòngdú hòu， wǎng wǎng wán quán shī qù huó xìng， zhè shí jí shǐ zài yòng chún jìng de qīng、 dàn hùn hé qì tǐ chǔlǐ， huó xìng yě hěn nán huī fù。 cuī huà jì zhòngdú huì yán zhòng yǐng xiǎng shēng chǎn de zhèng cháng jìn xíng。 gōng yè shàng wèile fáng zhǐ cuī huà jì zhòngdú， yào bǎ fǎn yìng wù yuán liào jiā yǐ jìng huà， yǐ chú qù dú wù， zhè yàng jiù yào zēng jiā shè bèi， tí gāo chéng běn。 yīn cǐ， yán zhì jù yòu jiào qiáng kàng dú néng lì de xīn xíng cuī huà jì， shì yī gè zhòng yào de kè tí。
4. wǒ guó hé chéng 'ān gōng yè de fā zhǎn qíng kuàng
jiě fàng qián wǒ guó zhǐ yòu liǎng jiā guī mó bù dà de hé chéng 'ān chǎng， jiě fàng hòu hé chéng 'ān gōng yè yòu liǎo xùn sù fā zhǎn。 1949 nián quán guó dàn féi chǎn liàng jǐn 0.6 wàn dūn， ér 1982 nián dá dào 1021.9 wàn dūn， chéng wéi shì jiè shàng chǎn liàng zuì gāo de guó jiā zhī yī。
jìn jǐ nián lái， wǒ guó yǐn jìn liǎo yī pī nián chǎn 30 wàn dūn dàn féi de dà xíng huà féi chǎng shè bèi。 wǒ guó zì xíng shè jì hé jiàn zào de shàng hǎi wú jīng huà gōng chǎng yě shì nián chǎn 30 wàn dūn dàn féi de dà xíng huà féi chǎng。 zhè xiē huà féi chǎng yǐ tiān rán qì、 shí yóu、 liàn yóu qì děng wéi yuán liào， shēng chǎn zhōng néng liàng sǔn hào dī、 chǎn liàng gāo， jì shù hé shè bèi dōuhěn xiān jìn。
5. huà xué mó nǐ shēng wù gù dàn de yán jiū
mù qián， huà xué mó nǐ shēng wù gù dàn de zhòng yào yán jiū kè tí zhī yī， shì gù dàn méi huó xìng zhōng xīn jié gòu de yán jiū。 gù dàn méi yóu tiě dàn bái hé mù tiě dàn bái zhè liǎng zhǒng hán guò dù jīn shǔ de dàn bái zhì zǔ hé 'ér chéng。 tiě dàn bái zhù yào qǐ zhe diàn zǐ chuán dì shū sòng de zuò yòng， ér hán 'èr gè mù yuán zǐ hé 'èr sān shí gè tiě hé liú yuán zǐ de mù tiě dàn bái shì luò hé N2 huò qí tā fǎn yìng wù（ dǐ wù） fènzǐ， bìng jìn xíng fǎn yìng de huó xìng zhōng xīn suǒ zài zhī chù。 guān yú huó xìng zhōng xīn de jié gòu yòu duō zhǒng kàn fǎ， mù qián shàng wú dìng lùn。 cóng gè zhǒng dǐ wù jié hé wù huó huà hé hái yuán jiā qīng shì yàn lái kàn， hán shuāng mù hé de huó xìng zhōng xīn jiào wéi hé lǐ。 wǒ guó yòu liǎng gè yán jiū zǔ yú 1973 héng 1974 nián jiān， bù yuē 'ér tóng dì tí chū liǎo hán mù tiě de sān hé、 sì hé huó xìng zhōng xīn mó xíng， néng jiào hǎo dì jiě shì gù dàn méi de yī xì liè xìng néng， dàn qí jié gòu xì jié hái yòu dài gēn jù xīn de shí yàn jiēguǒ jīng què huà。
guó jì shàng yòu guān de yán jiū chéng guǒ rèn wéi， wēn hé tiáo jiàn xià de gù dàn zuò yòng yī bān bāo hán yǐ xià sān gè huán jié：
① luò hé guò chéng。 tā shì yòng mǒu xiē guò dù jīn shǔ de yòu jī luò hé wù qù luò hé N2， shǐ tā de huà xué jiàn xuē ruò；② hái yuán guò chéng。 tā shì yòng huà xué hái yuán jì huò qí tā hái yuán fāng fǎ shū sòng diàn zǐ gěi bèi luò hé de N2， lái chāi kāi N2 zhōng de N héng N jiàn；③ jiā qīng guò chéng。 tā shì tí gōng H+ lái hé fù jià de N jié hé， shēng chéng NH3。
mù qián， huà xué mó nǐ shēng wù gù dàn gōng zuò de yī gè zhù yào kùn nán shì， N2 luò hé liǎo dàn jī běn shàng méi yòu huó huà， huò luò hé huó huà liǎo， dàn huó huà dé hěn bù gòu。 suǒ yǐ， wěn dìng de shuāng dàn jī luò hé wù yī bān zài wēn hé tiáo jiàn xià tōng guò huà xué hái yuán jì de zuò yòng zhǐ néng xī chū N2， cóng bù wěn dìng de shuāng dàn luò hé wù hái yuán zhì chū de NH3 de liàng xiāng dāng wēi shǎo。 yīn cǐ pò qiē xū yào cóng lǐ lùn shàng shēn rù fēn xī， yǐ biàn zhǎo chū tū pò de tú jìng。
gù dàn méi de shēng wù huà xué hé huà xué mó nǐ gōng zuò yǐ qǔ dé yī dìng de jìn zhǎn， zhè bì jiāng yòu lì dì tuī dòng luò hé cuī huà de yán jiū， tè bié shì duì xún zhǎo cuī huà xiàolǜ gāo de hé chéng 'ān cuī huà jì， jiāng shì yī gè yòu lì de cù jìn。 |
|
shēng chǎn hé chéng 'ān de zhù yào yuán liào yòu tiān rán qì、 shí nǎo yóu、 zhòng zhì yóu hé méi（ huò jiāo tàn） děng。
① tiān rán qì zhì 'ān。 tiān rán qì xiān jīng tuō liú， rán hòu tōng guò 'èr cì zhuǎn huà， zài fēn bié jīng guò yī yǎng huà tàn biàn huàn、 èr yǎng huà tàn tuō chú děng gōng xù， dé dào de dàn qīng hùn hé qì， qí zhōng shàng hán yòu yī yǎng huà tàn hé 'èr yǎng huà tàn yuē 0.1％～ 0.3％（ tǐ jī）， jīng jiá wán huà zuò yòng chú qù hòu， zhì dé qīng dàn mó 'ěr bǐ wéi 3 de chún jìng qì， jīng yā suō jī yā suō 'ér jìn rù 'ān hé chéng huí lù， zhì dé chǎn pǐn 'ān。 yǐ shí nǎo yóu wéi yuán liào de hé chéng 'ān shēng chǎn liú chéng yǔ cǐ liú chéng xiāng sì。
② zhòng zhì yóu zhì 'ān。 zhòng zhì yóu bāo kuò gè zhǒng shēn dù jiā gōng suǒ dé de zhā yóu， kě yòng bù fēn yǎng huà fǎ zhì dé hé chéng 'ān yuán liào qì， shēng chǎn guò chéng bǐ tiān rán qì zhēng qì zhuǎn huà fǎ jiǎn dān， dàn xū yào yòu kōng qì fēn lí zhuāng zhì。 kōng qì fēn lí zhuāng zhì zhì dé de yǎng yòng yú zhòng zhì yóu qì huà， dàn zuò wéi 'ān hé chéng yuán liào wài， yè tài dàn hái yòng zuò tuō chú yī yǎng huà tàn、 jiá wán jí yà de xǐ dí jì。
③ méi（ jiāo tàn） zhì 'ān。 suí zhe shí yóu huà gōng hé tiān rán qì huà gōng de fā zhǎn， yǐ méi（ jiāo tàn） wéi yuán liào zhì qǔ 'ān de fāng shì zài shì jiè shàng yǐ hěn shǎo cǎi yòng， dàn suí zhe néng yuán gé jú de biàn huà， xiàn zài méi zhì 'ān yòu bèi zhòng shì qǐ lái， wài guó zhù yào shì fěn méi qì huà jì shù fā zhǎn hěn kuài， guó nèi zé zhuànxiàng xíng méi zhì qì jì shù yǐ fēi cháng chéng shú。
yòng tú 'ān zhù yào yòng yú zhì zào dàn féi hé fù hé féi liào， ān zuò wéi gōng yè yuán liào hé 'ān huà sì liào， yòng liàng yuē zhàn shì jiè chǎn liàng de 12％。 xiāo suān、 gè zhǒng hán dàn de wú jī yán jí yòu jī zhōng jiān tǐ、 huáng 'àn yào、 jù 'ān zhǐ、 jù xiān 'àn xiān wéi hé dīng jīng xiàng jiāo děngdōu xū zhí jiē yǐ 'ān wéi yuán liào。 yè 'ān cháng yòng zuò zhì lěng jì。
zhù yùn shāng pǐn 'ān zhōng yòu yī bù fēn shì yǐ yè tài yóu zhì zào chǎng yùn wǎng wài dì。 cǐ wài， wéi bǎo zhèng zhì zào chǎng nèi hé chéng 'ān hé 'ān jiā gōng chē jiān zhī jiān de gōng xū píng héng， fáng zhǐ yīn duǎn qī shì gù 'ér tíng chǎn， xū shè zhì yè 'ān kù。 yè 'ān kù gēn jù róng liàng dà xiǎo bù tóng， yòu bù lěng dòng、 bàn lěng dòng hé quán lěng dòng sān zhǒng lèi xíng。 yè 'ān de yùn shū fāng shì yòu hǎi yùn、 bó chuán yùn、 guǎn dào yùn、 cáo chē yùn、 kǎ chē yùn。 |
|
- : synthetic ammonia
|
|
| kē xué jiā | kē xué | ān | huà xué jiā fā míng jiā | |
|
|
| hé chéng 'ān fǎ | hé chéng 'ān chǎng | hé chéng 'ān qì | | hé chéng 'ān gōng yè | hé chéng 'ān gōng yì | hé chéng 'ān gōng xué | | hé chéng 'ān niào sù | niào sù hé chéng 'ān | hā bó fǎ hé chéng 'ān | | hé chéng 'ān shēng chǎn gōng | rén gōng hé chéng 'ān jī suān | hé chéng 'ān yuán liào qì jìng huà | | tóng líng shì shùn huá hé chéng 'ān yòu xiàn gōng sī | zhōng xiǎo xíng hé chéng 'ān chǎng shēng chǎn cāo zuò wèn dá | |
|