无机物工学 合成氨

本书为高等学校试用教科书《无机物工学 合成氨》，由华东化工学院等院校编，中国工业出版社1961年7月北京第一版、第一次印刷，统一书号15165·974（化工—73），定价1.60元，印数0001—4,733，字数269,000，开本850×1168 1/32，印张10 7/8，插页1。据卷首说明，本书是“无机物工学”课程中“合成氨”部分，供高等学校五年制的无机物工学专业使用，四年制的也可使用，篇幅与内容与1959年指导性教学计划所规定的时数（讲课42—45学时）相适应；本书讲述合成氨原料气的制备（固体燃料和气体燃料的热加工、空气及焦炉气的深度冷冻等）、原料气的精制（脱硫、一氧化碳变换、二氧化碳的清除、微量一氧化碳和二氧化碳的清除）、氨的合成等方面的生产基本原理、操作条件、工艺流程及主要设备等；本书系根据华东化工学院等院校自编“合成氨”讲义选编而成。绪论首先论述合成氨工业在国民经济中的意义，指出氨是重要的含氮化合物，氮是蛋白质组成中不可缺少的部分，约占蛋白质重量的六分之一，正如恩格斯所说“生命是蛋白体的存在方式”，没有蛋白体就没有生命；自然界氮总含量约占地壳全部质量的0.04%，大部分氮以游离状态存在于大气中，空气中含氮约79%，总量达4×10^15吨，但人和其他生物不能直接吸收游离氮，植物需要的是氮与氧、氢、碳等元素的化合物，因此生物索取氮的问题归结为把大气中的氮转变成化合物即“固定氮”的问题；土壤中天然固定态氮数量不多，主要来自雷雨放电生成氮氧化物、固氮菌吸收大气氮及动物粪便等，远远满足不了植物需要，每年每亩土壤约被植物带走20—35公斤氮，须施含氮肥料补充；试验表明施用含一斤氮的氮肥约可增产稻谷20斤、小麦15斤、籽棉10斤、玉米30斤；氨不仅是重要肥料，也是制造硝酸、铵盐、氰化物、胺与磺胺等的重要化工原料，硝酸是炸药和染料工业主要原料，氨还是常用冷冻剂和氨碱法制纯碱不可缺少的原料。绪论还述合成氨工业发展简史，包括固定氮方法概述：十九世纪人类仅能利用天然硝石和从煤气中回收氨，1901—1913年间先后发明电弧法、氰氨基钙法和合成氨法；电弧法1902年模仿雷雨放电使氮氧直接化合生成一氧化氮再制硝酸，固定一公斤氮并加工成硝酸钙需80千瓦小时电能，相当于每吨固定氮约需64吨煤；氰氨基钙法1904年将金属氧化物与碳高温作用生成金属碳化物再与氮作用得氰氨化合物，固定一公斤氮需16—18千瓦小时电能，产品既是优良肥料又是制造含氮有机物原料；合成氨法1913年实现由氮和氢直接合成氨，固定一公斤氮仅消耗约2.5—3千瓦小时电能，很快在工业上广泛采用，二十世纪四十年代世界上固定氮总产量中合成氨法已超过90%。合成氨生产发展简史述及1841年发现氨后长期研究未成功，范霍夫把热力学应用于化学领域建立平衡概念后研究才在正确理论指导下进行；1901年吕·查得理进行高压实验因反应器爆炸停止，1904年珀曼等以铁为触媒制得合成氨，同年哈伯用锇触媒在常压高温下得到0.012%氨，1906年在150大气压下用镭作触媒在685℃下得到0.896%氨，1908年完成实验室研究并提出气体循环流程，1910年建立实验工厂生产出第一批合成氨，1911年密塔希研究成功工业触媒，1913年4月在德国奥堡建立世界上第一个合成氨工厂；第一次世界大战后合成氨生产技术公开，各国在原有研究基础上进展，出现各种压力下使用各种触媒的合成方法，1918年后合成氨工业发展很快，到1934年已成为固定氮生产最主要方法；合成氨工业发展促进了高压技术、低温技术、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、液体与气体燃料合理利用等科学技术部门发展，尿素、甲醇与高级醇类合成及石油加氢等工业也在合成氨工业基础上发展起来。绪论还述我国合成氨工业的现状及其发展前途，指出解放前合成氨工业薄弱落后，解放后在党的领导下迅速发展，1952年氮肥产量超过解放前最高年产量，第一个五年计划期间新建和扩建几个大型氮肥厂，1957年氮肥年产量比1949年增加28倍，1960年又比1957年增加更多；技术上也取得显著成就，原料气制备采用沸腾层煤气发生炉制取半水煤气，以无烟煤、劣质煤代替焦炭，脱硫方面自行设计砷碱法脱硫效率很高，氨合成触媒制造及性能达到相当高水平，高压技术方面能自行设计并制造成套大型高压设备；1958年大跃进以来在“两条腿走路”方针指导下，大型企业飞跃发展，中小型企业普遍出现，技术革命与技术革新进一步开展。绪论最后述合成氨用原料气的各种制备方法及合成氨生产过程及总流程，指出氮的唯一来源是空气，制取纯氮有化学法和物理法（深度冷冻液化空气分离）；氢主要来自水和碳氢化合物，制备方法有固体燃料气化、含甲烷气体制氢、深度冷冻法分离焦炉气或石油加工废气制氢、电解水制氢、铁水蒸汽法等；工业上大部分原料气以固体燃料气化法及深度冷冻法制得，近年利用便宜天然气及石油气制氢有新发展，我国好些地方蕴藏丰富天然气，这种方法在我国合成氨工业发展上具有重要意义；合成氨原料气制造费用约占合成氨总成本60—75%，合理选择制备方法有重大经济意义。合成氨生产包括原料气制备（须经净化处理除去氮氢以外毒物与杂质）和氨合成（因操作条件及触媒活性限制，合成反应后仅得含5—12%氨的混合气，绝大部分氮氢气体未反应，需循环处理）两个主要步骤，书中并绘有以固体燃料、天然气、焦炉气、电解水为原料制合成氨的示意流程。本次仅见前20页，后续内容待补。