氨气是实验室与生产中的常用气体。制取氨气的方法主要有加热固体铵盐与碱的混合物、加热浓氨水 、浓氨水与碱混合及工业制法等。

• 中文名称 氨气制法
• 目的 制氨气
• 类型 试验方法
• 分类 浓氨水与碱混合及工业制法

实验室制法

　　加热固体铵盐和碱的混合物

　　反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2== CaCl2+2NH3↑+2H2O

装置图1

　　反应装置:固体+固体加热制气体装置。包括试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)等。

　　净化装置(可省略):用碱石灰干燥。

　　收集装置: 向下排空气法，验满方法是用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。

　　尾气装置:收集时，一般在管口塞一团棉花球，可减少NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3.

　　注意事项:

• 不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气。硝酸铵受撞击、加热易爆炸，且产物与温度有关，可能产生NH3、N2、N2O、NO。
• 实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因为NaOH、KOH是强碱，具有吸湿性(潮解)易结块，不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下，对玻璃仪器有腐蚀作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
• 用试管收集氨气要堵棉花。因为NH3分子微粒直径小，易与空气发生对流，堵棉花目的是防止NH3与空气对流，确保收集纯净;减少NH3对空气的污染。
• 实验室制NH3除水蒸气用碱石灰，而不采用浓H2SO4和固体CaCl2。因为浓H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4。NH3与CaCl2反应能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化钙)。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3

　　用氮化物制取氨气

　　可以用氮化物与水反应或者叠氮化物分解。如:

• Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑

　　加热浓氨水

　　反应原理:NH3·H2O == NH3↑+H2O。

装置图2

　　这种方法一般用于实验室快速制氨气。

　　装置:烧瓶，酒精灯，铁架台，橡胶塞，导管等。

　　注意事项:加热浓氨水时也会有水蒸气，需要用干燥装置除杂。同上，这种方法制NH3除水蒸气用碱石灰，而不要采用浓H2SO4和固体CaCl2。

　　浓氨水中加固态碱性物质

　　反应原理:浓氨水中存在以下平衡:

装置图3

　　NH3+H2O⇌ NH3·H2O⇌NH4 +OH，

　　加入固态碱性物质(如CaO，NaOH，碱石灰等)，消耗水且使c(OH)增大，使平衡移动，同时反应放热，促使NH3·H2O的分解。

氨气工业制法

　　空气中的氮气加氢

　　随着大型化的发展，氨合成圈已成为降低合成氨能耗的主要单元之一。近代大型氨合成装置的代表设计有三种:

　　1.布朗的三塔三废锅氨合成圈

　　布朗三塔三废锅氨合成圈由3个合成塔和3个废锅组成。塔内有催化剂筐，气体由外壳与筐体的间隙从底部向上流过，再由上向下轴向流过催化剂床。三塔催化剂装填量比二塔多，最终出口氨含量可以从16.5%提高到21%以上，减少了循环气量，节省了循环压缩功。合成塔控制系统非常简单，各塔设有旁路用阀门调节气体入塔温度。由于氨合成反应平衡的限制，决定了催化剂温度，不需要调节催化剂床层反应温度。

　　2.伍德两塔三床两废锅氨合成圈

　　伍德两塔三床两废锅氨合成圈采用两个较小的合成塔，3个催化剂床，两塔塔后各连一个废锅。这种结构使反应温度分布十分接近最优的反应温度，气体的循环量和压降小，投资和能耗节省，副产高压蒸汽多。

　　3.托普索两塔三床两废锅氨合成圈

　　托普索S-250系统采用无下部换热的S-200合成塔和S-50合成塔组成。还包括:(1)废锅和锅炉给水换热器回收废热;(2)合成塔进出气换热器，水冷器，氨冷器和冷交换器，氨分离器及新鲜气氨冷器等。合成塔为径向流动催化剂床，采用1.5mm~3mm小催化剂，压降为0.3MPa。由S-200型塔出来的合成气，经废热锅炉回收热量，并保证入S-50型塔的合适温度，以提高单程合成率。

　　其他方法

• 天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%~0.3%(体积)，经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
• 重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩 的洗涤剂。
• 煤(焦炭)制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤(焦炭)为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

　　化工上氨气的用途

　　用途: 氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。

　　贮运: 商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。