合成氨催化技术与工艺发展探究

赵普强

（阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司临猗分公司，山西 运城044100）

1 引言

在我国农业发展的过程中，农产品的产量决定了农民的收入、社会大众的粮食基础以及对社会主义现代化市场经济水平的调控。而想要推进农产品的产量大幅提升就一定要重视对于化肥原料的使用，传统的做法是借助人、牲畜以及其他动物的粪便来施肥，这是因为这些物质中含有大量的氨，但是其总量却是有限的。因此，在工业技术革命的过程中，合成氨成为最好的替代品，研究合成氨催化技术的改良与优化以及对相应的工艺发展水平进行提升就成为现阶段的重点任务，也是为农业生产能耗的降低和生产效率的提高打好基础的重要措施。

2 合成氨催化技术的发展

合成氨催化技术最早的应用是在20世纪初期，德国化学家哈伯(F.Haber，1868-1934)从1902年开始研究由氮气和氢气，在1908年以“氨的循环法”为目标申请专利，后续于1909年进行合成氨的完善，使得氨的含量达到6 及6 以上之后，才会被用于相关的行业发展。这是由于当时战争动乱较多，各个国家都比较动荡，但是由于经济的匮乏，很多国家的火力资源和军事战争储备都不是很充足，而且实际应用的爆破效果也不是很好。为了能够获得较强的火力武器用于自卫或者攻击，化学家们开始利用氨作为火炸药工业的原料，主要是面向 战争服务[1]。尤其是在第一次世界大战结束以后，为了能够迅速恢复经济，各国国家开始重建，对于农业和工业的重视程度增加，一切都以经济为导向而进行努力，因此，合成氨作为一种能够间接促进经济发展的化学肥料，开始转向为农业、工业服务。后期伴随着人类文明开化度的提升和战争次数的减少，合成氨催化技术伴随现代民用化工业的发展在农业生产和有机化工中得到广泛应用。这对于大力提升粮食作物生产效率，进一步提升原料的转换率，降低生产过程的能耗，最终实现推动现代化农业发展的目的具有相当关键的意义。

3 合成氨催化技术分析与工艺发展探究

3.1 合成氨催化剂分析

目前世界范围内常见的合成氨催化剂包括氧化铁基催化剂、钌基催化剂及四氧化三铁传统熔铁催化剂三种，而且相应的研究热点都集中在逸度和普遍化Temkin 方程的应用上[2]。与其他两种合成氨催化剂相比较来说，钌基催化剂目前多用于KAAP 工艺中，是一种在低温或者压力都比较苛刻环境中还能够具有较高活性催化的试剂，对于相应合成氨的产量和浓度还具有较好的保障。

3.2 KAAP 工艺分析

为了有效促进合成氨催化技术的进步，必须要将老旧的技艺、行业准则和技术标准进行摒弃，当然精华的部分是需要加以保留和发展利用的。所谓的KAAP 技术在提出和后期的应用过程中，最为主要的优势就在于该种技术实现了单系列的大型化，将KAAP 合成塔利用起来，帮助最终合成氨中的氨体积分数达到21.7%。而且该种技术不仅能够大力简化合成氨的催化过程和操作步骤，而且还能够降低对于人力、物力、财力等资源的浪费，体现了较高水平的经济集约化原则。

3.3 合成氨催化工艺进展

首先，对于等压合成氨技术而言，较高的氨组分转化率能够在保证较低能耗的前提下加速合成氨的形成，但是出于经济层面的考虑，则需要保持氨净值控制在8.4% 以上即可。其次，要针对超临界合成氨技术进行研究，由于伴随着温度的上升和反应速度的提高，合成氨中氨组分的浓度会降低，这时想要突破化学平衡限制的条件，就一定要使反应摆脱化学平衡限制，即采用非平衡限制氮加氢技术，提高合成氨成果，才能够在一定程度上帮助合成氨反应的选择性变小，帮助其相关组分的转化率进一步提升。

4 结语

综上所述，我国城市发展进程的不断推进，一方面和工业化水平的进步息息相关，另一方面与长久性支持我国经济建设的农业发展具有密切联系。为了有效促进我国农业生产的进步，大量地利用化肥原料已经成为一个必然的发展趋势，而在多种多样化肥原料的使用过程中，合成氨的使用频率和使用剂量最大，而且对于农业生产的效果也最好。在对合成氨催化技术进行研究的过程中，可以发现相关的工艺参数控制和生产流程的规范性都会对其产生巨大影响，为了促进合成氨催化技术的进步，使得相应的工艺发展水平越来越高，研究人员就必须要结合实际来进行高活性催化剂的研究，进一步推动合成氨生产工艺的发展。