什么是氨合成(Ammonia Synthesis)？

氨合成是由氢气和氮气混合而成的氨。生产出来的氨气大部分用作肥料，但也可用于其他用途，如制造炸药。这种工艺是20世纪初在德国发展起来的氨。大气中充满了氮气，但它是不活泼的，通常不会与其他元素结合。制造氨的基本策略是，NH3，是在高温高压下，把氢气，H2和氮气，N2结合起来。化学上，这是一个困难的反应，因此，它需要一种药剂来加速这一过程。氨合成技术是20世纪初在德国发展起来的催化剂是一种使反应进行得更快的化合物。在氨合成中，使用的催化剂通常是铁。所用的铁的类型是还原磁铁矿石。还有其他化学物质可以用作催化剂，但铁是最常见的氢气的来源通常是天然气，也称为甲烷，CH4。这描述了氨合成的基本过程。许多其他步骤都在氨合成装置中进行硫化合物首先通过与氧化锌反应从天然气中除去，氧化锌转化为硫化锌。这会留下游离的甲烷，而甲烷又经过多次转化生成氢气。使用的温度为大约1482°F（400°C）。使用的压力低于反应的最佳压力。出于安全原因，使用大约200个大气压（atm）的压力。在这些条件下，产率约为10-20%。当混合物离开反应器时，它被冷却，使氨变为液体。热量被收集并重新利用加热进入的气体。这种氨合成方法被称为Haber过程，因为它是由德国化学家Fritz Haber创建的，他发明了化学反应的条件。他是在19世纪初含氮肥料短缺的情况下发展起来的，因为德国第一次世界大战需要炸药。目前，全世界都在大规模生产氨另一种制造氢气的方法是通过电解水。电解用电分解化合物。在这种情况下，水被分解成氢气和氧气，这是与水力发电厂的电力生产相结合的。早在1911年，电解水就被用来为合成氨提供氢气一些微生物能够利用空气中的氮气产生氨，这个过程被称为固氮在这种情况下，催化剂是被称为固氮酶的复合酶。进行这一过程的细菌生活在豆类植物的根部，如豌豆植物。固氮显著改善了许多土壤的营养状况。