哈柏法条件 哈柏法氨气

哈柏法，是一种通过氮气及氢气产生氨气的方法，外文名叫做Haber Process，直到20世纪初期，德国的弗里茨·哈伯(Fritz Haber)和卡尔·博施(Carl Bosch)才开发出大气中的氮转化为可提供营养的氨的第一个实用过程来。

历史

这个实验首先在1908年由弗里茨·哈伯进行。于1910年，Carl Bosch于德国巴斯夫化学公司工作时，成功把这个实验商业化，使之符合成本效益。这个实验最早期于1911年被德军于第一次世界大战使用。之前，德国要制作氨气需要从智利进口硝酸钠，但由于战争使其供应不稳定。哈伯亦以此项发明获得1918年诺贝尔化学奖。

　原料的制备

合成氨的原料氮气来自于空气(以液态空气的分馏取得)，氢气来自于水和燃料。原料气包含杂质，因此在参与反应前需要去除杂质，即原料气的净化。

第一步先把原料中的硫化物清除，是为硫化物会毒害哈柏法所使用的催化剂。催化加氢可以把有机硫化物变成硫化氢：

产生的硫化氢会被氧化锌吸收，变成水和硫化锌：

在镍的催化下与水反应，经脱硫的碳氢化合物(如甲烷)转变成氢气和一氧化碳的混合物：

一氧化碳与水反应，转化成二氧化碳及制造更多的氢气：

接下来二氧化碳可经2-氨基乙醇溶液吸收或使用变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA,在此使用具有专利的固态吸附媒介)清除。

制备氢的最后步骤是以使用催化剂的甲烷化(methanation)移除在氢气中残留的少量一氧化碳及二氧化碳:

反应过程

　　一个历史性(1921年)的用于生产氨的哈柏法高压合金钢反应器被展示, 在德国的卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)。

合成氨的反应是在高压环境的合成塔中完成的，氮气和氢气混合后经过压缩从塔的上部进入合成塔。经过合成塔下部的热交换器，混合气体的温度升高，并进入放有触媒(催化剂)的接触室。在接触室，一部分氮气和氢气发生反应，合成了氨，混有氮气，氢气和氨气的混合气体经过热交换器离开合成塔。混合气体要经由冷凝器，将氨液化，因而将氨分离出来，而氮气和氢气的混合气体经压缩再次送入合成塔，形成循环。 这样做节省原料，循环利用。硫酸合成工业中也有类似应用。

参看

氨