材料工艺合成课程论文

材料工艺合成课程论文（精选8篇）

1.材料工艺合成课程论文 篇一

设计材料与工艺

——课程小结

姓名：彭顺正

学号：21014021031 班级：10产品造型设计

产品造型设计材料与工艺这门课通过几周的学习，让我对这门课有了理解与认识。通过这门课的名称——产品造型设计材料与工艺，我就怀着好奇和期待学习这门课。好奇是因为这门课能揭晓我们生活中的产品是由什么而来的，是怎么样做出来的，难道你不好奇嘛！哈哈。期待是因为产品造型设计材料与工艺这门课让我们懂得生活中的产品，以及它的原始材料，所以我怀着一颗期待的心学习这门课。

在几周对这门课的学习，我更深的懂得了各种工业产品常用材料及其加工工艺对现代工业产品造型设计的影响与作用。主要内容包括：金属材料、工程塑料、工业陶瓷、玻璃、木材、涂料等材质的种类、性能、选用及其加工技术和表面装饰工艺。

在上课期间，老师不仅用语言来表述，还播放各种产品的制造与加工过程的视频，由于我们的条件有限，不能去制作加工工厂现场中观察，只能通过视频来感受各种产品的制造过程与加工过程，这也别有一种风味吧。通过视频，能使我更加明确各种产品的制作与加工过程。就跟亲临现场差不多。

还有一次需要我们家具城考察，不过那天下雨了，有好多人没去，去了就要好好看一下，不能白去了，看着各种的产品都是由不同的材质做出，给人的感觉也是不同的。看着琳琅满目的产品，简直不敢相信它的原始材质，通过加工工艺把各种材质的不一样的一面通过产品展示出来。我们也不得不感叹现在技术的先进。

这门课我们就做了两次作业，别看作业少，不过作业的涵盖范围很大，还有我们的付出也很辛苦，每次作业都需要有充足准备才行。最后一次作业是以小组来设计一个金属产品，这样可以使我们互相沟通，来发散思维，还有团队的合作，虽然作业次数很少但我们都付出了努力和辛苦，在辛苦中我们又充满着快乐…..几周过后，这门课结束了但给我们留下的美好是永恒的…..

2.材料工艺合成课程论文 篇二

机械力化学工艺是指通过机械力(比如球磨)的作用诱发或者加速各种化学反应(通常为固体反应)的进行。与其他工艺方法相比,机械力化学法很容易实现批量化生产,具有一般化学方法无可比拟的实用性的特点,在材料制备方面其具有很大的应用价值,特别是它具有高效率、低能耗等优点,同时能够提高材料的物理、化学性能,以及能够制备出传统方法所不能得到的物质,因此其发展越来越迅速,在不久的将来它将成为合成工艺中重要的主流方法之一[1]。如今, 人们对机械力化学合成工艺越来越关注,主要还是因为它可以在不添加或添加很少量溶剂的条件下,提高原材料之间的反应速度和反应程度。然而,目前关于机械力化学的应用主要集中在无机材料、金属材料等方面,在医药领域的应用相对较少,相关的研究报道很少,特别是国内在此领域内几乎没有相关的研究报道。本文通过对机械力化学在医药领域的发展进行阐述,以期提高人们在这方面的研究兴趣。

机械力化学作为非热力学化学工艺的一个重要分支,利用机械力的作用使物质产生物理化学转变以及发生化学反应,在实际应用中受到了越来越多的关注。其中球磨、研磨以及共同研磨等工艺是最常见的机械力化学工艺。由于其固有属性,机械能被人们用于制造武器,生火等,是人们最早应用的能量之一。然而,当代机械力化学工艺却是在19世纪末20世纪初才出现的,机械力化学的概念也是在这时正式提出的[2]。随后,机械力化学工艺开始得到了快速的发展,其理论研究和实际生产应用逐渐得到了人们的重视。然而,这个阶段机械力化学工艺的发展在世界范围内并不平衡,其发展主要集中在英法俄等欧洲国家。20世纪60年代, 机械力化学工艺主要被用于矿物原料的加工,新建筑材料、 矿物肥料和功能陶瓷的制备。20世纪60年代末,有人利用球磨工艺成功制备了镍基和铁基超合金,而通过传统的熔炼和铸造工艺是无法得到这种超合金的[3]。20世纪80年代, 机械力化学工艺迎来了其发展的黄金时期。这段时间机械力化学的发展最主要集中在机械合金化的发展[4]。1988年, 国际机械力化学学会在斯洛伐克举办了第一届机械力化学国际会议,从此,机械力化学的概念就广泛传播到世界各地。 而恰恰是这段时期,机械力化学工艺在医药制品领域的应用也得到了广泛的关注和研究[5]。然而,起初阶段,由于机械力化学工艺在医药制备方面的生产产量不高,使得人们没有对其价值产生很高的重视。随着球磨介质的改进从而解决了机械力化学工艺应用中球磨介质对原材料的污染等问题, 机械力化学工艺在医药制备方面得到了很快的发展[6]。

1 机械力化学在医药方面的应用

机械力化学工艺在医药方面的应用主要是通过机械力化学效应来使药物的反应活性得到提高,从而增强其实际应用效果[7]。对于机械力化学工艺在医药制备方面所起到的作用,Delori等[8]认为机械力化学工艺在筛选和合成医学药物方面具有快速、高效等优点,尤其是当代固体药物材料的迅速发展,对其要求更高。同时,机械力化学工艺在筛选和制备金属-有机物医药衍生物方面也是一种具有价值的技术, 此外,他们还对机械力化学方法提高固体药物活性及其药物结构方面提出了自己的看法。本文将从医药共晶体、纳米医药、医药盐3个方面重点讨论机械力化学在医药方面的应用。

1.1 机械力化学法制备医药共晶体材料

共晶体是指具有一定含量的两种或多种组元的结构均匀的晶体材料[9]。根据这种定义,Ning Qiao等[10]认为医药共晶体是由活性药物成分(API)组元和共晶型的组元组成的一种共晶体。由于在溶解度、溶解速率、生物利用度、物理和化学稳定性、流动性等方面存在较大的优势,医药共晶体的制备逐渐引起了制药领域的兴趣。将机械力化学工艺和共晶反应结合,为固相医药材料的制备提供了一种全新的工艺方法。同时机械力化学工艺方法的高效和易操作性使得其在制备、筛选医药共晶体时具有很大的优越性。与溶液或溶剂法相比,机械力化学工艺在制备医药共晶体中优势明显, 因此对其进行深入的研究是非常有意义的。

表1列举了球磨在制备医药共晶体材料中的一些应用。 从表1中可以看出,通过球磨的辅助作用,药物晶体的产率、 药效等方面都得到了一定的提高。除了上述列举之外,球磨工艺在制备咖啡因和柠檬酸研磨制备医药共晶体[16],提高药物制备速度[17],改变药物合成途径[18，19]等方面均具有独特的优势。

1.2 机械力化学工艺制备纳米药物

纳米药物是指利用高分子纳米粒、纳米球、纳米囊等作为载体,将药物以一定方式与其结合制成的药物或原料药物直接加工制成的纳米粒,它们的粒径通常小于500nm。与常规药物相比,纳米药物具有特殊的表面效应和小尺寸效应, 它因颗粒小、表面反应活性高、活性中心多、催化效率高、吸附能力强,具有许多常规药物不具备的优点而逐渐得到人们的重视[20-22]。机械力化学作为一种纳米粉末合成工艺的新途径在纳米医药的制备中同样得到了重视[23],本节将对其进行重点介绍。

为了提高医药在临床上的效果,Choi Woo Sik等[24]通过机械力化学成功制备出了纳米医药β-雄黄,由于其良好的溶解度和生物有效性,成为治疗白血病的良好药物。Balá 等[25]在另一篇文章中也强调了机械力化学在这方面的作用。 国内学者杨祥良等[26，27]通过高能球磨法也成功制备出了纳米级的雄黄,在提高难溶性雄黄的生物利用度的同时降低了其毒副作用,从而使其在医学临床上的应用更加广泛。同时Paul等[28]也利用与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和(或)十二烷基硫酸钠(SDS)通过低温研磨成功制备了纳米雄黄颗粒。将雄黄与PVP和(或)SDS混合研磨可以得到尺寸更小、单分散性更好的纳米粒子,同时他们对这种纳米雄黄颗粒在体外和体内的生物利用度进行了研究,发现雄黄在尺寸减小到纳米级时其生物利用度大大提高。当然,除了医药雄黄外,机械力化学工艺还被用来制备多种其他的纳米医药制品。鞠宝玲等[29]通过机械力化学方法成功制备出50nm左右的四君子汤纳米制剂,并将其与普通中药对肠道微生态失调小鼠的调整作用进行了对比,发现纳米级的四君子汤的药效要明显高于普通中药,从而体现了机械力化学制备的纳米医药的优越性。Merisko-Liversidge Elaine等[30]通过水介质球磨,将微米级医药颗粒成功破碎成纳米级的医药颗粒,而且这些纳米粒子分散体稳定且平均粒径小于200nm,90%的颗粒的直径小于400nm。Gao Zhe等[31]利用机械球磨法成功制备出多巴胺改性的硼纳米粒子,其粒径仅为40nm。这种纳米颗粒在特殊条件下可以呈现荧光性,从而可以用来定位在细胞介质中的颗粒。同时,多巴胺改性的硼纳米粒子对小鼠巨噬细胞没有表现出毒性。

1.3 机械力化学工艺制备医药盐

除了应用到共晶反应,机械力化学工艺在筛选医药盐方面也是极有成效的。1996年,Boldyrev[32]指出机械力化学工艺在制备水杨酸盐方面具有很多工业方面的优点:在制备水杨酸盐时,传统的方法需要经过6个阶段,并且需要水和乙醇作为溶剂;而机械力化学工艺却在无需任何溶剂的情况下能一步生产相同产量的盐,且生产时间缩短到传统方法的1/10。Trask等[33]发现,简单研磨和液体辅助研磨等机械力化学工艺在筛选医药晶体盐方面也是非常高效的,他们将液体辅助研磨工艺和简单研磨在筛选甲氧苄氨嘧啶和乙胺嘧啶盐类时进行了对比,发现液体辅助研磨比简单研磨效率更高。Gupta等[34]通过球磨方法成功制备出苯甲酸钠,与传统的苯甲酸和苏打中和反应相比效率高,而且不需要大量溶剂。杜保安等[35]利用抗坏血酸和活性钙为原料,通过机械力化学工艺成功制备出抗坏血酸钙,而且此工艺与其他工艺相比具有效率高、成本低、能耗低、产量高等优点。因此机械力化学在医药应用方面具有较好的应用前景。

2 结语

与传统工艺方法相比,机械力化学工艺在医药制备方面具有很大的优势。总结其原因,首先机械力化学工艺可以避免使用溶剂(或使用很少的溶剂),而传统方法中使用的溶剂往往很昂贵,而在最终产品中又很难除去,同时溶剂的使用容易改变药物的激活状态。其次,机械力化学工艺制备的医药固体能够提高其溶解度和生物利用度,从而大大提高了医学药物的临床应用价值。此外,机械力化学工艺在制备医药固体方面操作简单,对设备要求较低,生产效率较高,能够制备出传统方法无法制备的一些产品。然而机械力化学工艺在制备医药固体方面也有缺陷,比如当前虽然机械力化学工艺在医药制备方面得到了较快的发展,然而大部分研究仍处于实验室研究阶段,大规模的工业应用尚没有成功。同时, 对于机械力化学工艺在医药固体制备方面的作用机理依然没有一个完善的解释,因此,何种药物可以用机械力化学工艺来制备,以及如何通过机械力化学工艺来处理药物使其得到期望的性能还不能准确地实现。

3.材料工艺合成课程论文 篇三

【关键词】封装材料与工艺 教学内容 教学手段 探索 实践

近十多年来，随着电子信息产业迅猛发展，电子工业技术更新速度越来越快，产品升级换代周期不断缩短。电子工业及其产品在给人类的生活带来便利的同时，给全球生态环境造成的消极影响也越来越严重。为此，根据高等学校材料科学与工程教学指导委员会材料化学专业规范、上海第二工业大学的办学定位以及国家和地方经济社会发展的需要，2009年经教育部批准建立材料化学专业（绿色电子材料方向）并开始招生，其是基于电子产品制造绿色化和从源头上解决电子废弃物资源化技术为主体，培养具有宽厚材料化学专业知识，电子信息制造基础知识和电子废弃物资源化技术，从事绿色电子材料设计与制备技能的专业技术人才，满足微电子及光电材料与器件制造、电子原辅料制备、电子废弃物处理等高新技术和环保产业需求[1，2]。其中《封装材料与工艺》课程是我校材料化学专业——绿色电子材料方向的一门重要的专业基础课，涵盖的技术面极广，属于复杂的系统工程，除了信息技术和工业技术外，它还涉及物理、化学、材料、化工、电子、机械、经济学、环境工程等专业领域，是理论与实践并重的技术基础课程。随着集成电路产业的发展，电子封装越来越受到人们的重视。国家教委设置了“微电子制造工程”目录外专业，国防科工委设置了“电子封装技术”目录外紧缺专业。许多高校的材料学、材料加工、机械制造方面的研究也逐渐向电子封装的材料、工艺和装备转移，已有多所高校开办了电子封装技术专业[3]。但目前针对绿色电子材料方向，同时兼顾电子废弃物资源化开设《封装材料与工艺》课程的高校并不多。因此，作为新开设专业，如何立足学校的办学定位，服务于国家和地方经济社会发展，并与复旦大学、华东理工大学和上海电力大学的材料化学专业形成优势互补，这都为我们新开材料化学专业本科教育提出了更大的挑战，也带来了难得的机遇，相应的也对材料化学相关课程的设置和教学效果提出了更高要求。

本文结合作者在上海第二工业大学材料化学专业—绿色电子材料方向的《封装材料与工艺》课程教学工作，以及在课程建设中的一些心得体会，从教学内容、教学方法及教学手段等方面进行探讨和实践。

1. 强化专业特色，优化教学内容

不同高校不同专业对电子封装课程教学内容偏重点有所不同，“985”和“211”高校重在培养研究型人才，偏重于传授理论知识.知识面较广，为学生今后深造打下牢同的基础。其他院校开设“微电子制造工程”专业，以及在“材料成型及控制工程”专业中开设“微电子封装”方向的院校，传授内容偏重于电子封装中的二级封装技术（电子组装技术），培养工程型人才。上海第二工业大学在材料化学专业（绿色电子材料方向）中开设了《封装材料与工艺》课程，和其他高校重在培养研究型人才而偏重于传授理论知识不同，为了能够使毕业生具有较好的就业前景，上海第二工业大学的培养目标定位于培养满足微电子及光电子材料与器件制造、电子废弃物处理等高新技术和环保产业需求的高素质创新人才。因此，更希望课堂上学生能够在接受本专业知识外，同时扩大知识范围。《封装材料与工艺》课程是一门学时数为48学时的专业必修课，教学内容在满足电子封装材料和工艺授课要求的同时，还需兼顾学生绿色环保及废弃物资源化理念的培养，因此课程内容的选择需要基于专业的培养目标，突出学科重点。

我们设计优选的《封装材料与工艺》理论课程体系总体分为八个部分：（1）封装的概述，包括电子封装的意义、功能及发展趋势；（2）封装材料，包括高分子封装材料、陶瓷封装材料、焊接材料、引线框架材料等；（3）封装工艺过程，包括芯片贴装、芯片互连、引线键合等；（4）封装设计，包括电设计和热控制设计；（5）先进封装技术，主要包括BGA技术、CSP技术、WLP技术及MCM技术等；（6）可靠性设计及测试；（7）电子废弃物资源化技术；（8）电子产品有毒有害物质防护与检测。

同时，为了适应电子封装的发展趋势和不断涌现的新技术和新工艺，我们在授课中尽量删除繁琐的理论推导，例如电设计章节中一维波动方程等，对部分过时的技术知识，也作了相应的调整，主要是以必需和够用为度。另外，还增加一些热门专题，如光电子、LED封装、液晶显示等的封装知识及国际国内相关法律法规等，并通过PPT及相关视频展示，进一步开拓学生对新兴先进的封装知识的了解，增强电子产品制造绿色化及废弃物资源化的理念。同时，紧紧跟随专业及行业发展的前沿，适时进行相关热点专题的调整。

2. 产学研结合，注重实践、实（见）习基地建设

实践是工科专业教育的根本已成为国际高等工程教育界的共识。我国近年来随着新的教学计划的修订，实验和实训等环节在整个教学计划中的比重明显增大。实践教学是电子封装课程的重要组成部分，是培养学生动手能力、认知能力和创新能力的重要环节[4]。为了培养具有较强创新和实践能力的、符合社会需求、高素质复合应用型工程技术人才，伴随着材料化学专业（绿色电子材料方向）组建过程， 我们加强了实（见）习和实训教学环节建设， 将绿色电子材料教研室、电子废弃物研究所、分析测试中心等进行资源整合，同时，联合校外企事业单位，例如上海市集成电路展览馆、上海杉杉科技、上海蓝宝光电、上海宏力半导体、日月光封装、上海新金桥环保等，建立了具有本校特色的校内外绿色电子材料与封装生产实（见）习基地，通过参观相关企事业增强学生对生产过程的初步直观认知。同时，采取与企业实际生产接轨的流水线式实习安排， 让每个同学负责生产制造过程中某一项工序，并定期进行轮换工作，适时地对学生进行安装、组装、贴装和封装以及电子废弃物拆卸再利用等具体工艺的实训，而这些实训内容是电子封装和电子产品资源化的基本和必备技能。通过这些实训和实习，进一步增强学生对电子封装材料、封装工艺以及电子废弃物资源化的感性认识和体验，从而实现我们对电子产品从“源头到坟墓”整个过程的绿色化的教学理念。实（见）习等基地建设是实现加强实践教学，提高实践教学质量水平，推进产学研相结合研究的基本保证。其目的是为学生创造更多机会进入实践基地学习锻炼，进一步加强实践能力和创新能力的培养，同时实现资源共享，提高设备的利用率。加强现有实践基地的建设，同时开辟新的实践基地，不仅有利于产学研相结合研究的发展，而且有利于实践教学基地的长效运转。

通过实践教学，能够培养学生团队协作精神、分析和解决问题能力，使之掌握现有生产工艺技术，提高其对新技术、新工艺、新设备等的认识，开阔了眼界，促进学生毕业后尽早融入就业单位，适应工作岗位。当前大学生就业形势严峻，缓解就业压力，就必须根据企业与学生的需要进行教学改革，建立适合当地经济发展需要的人才培养模式，使学校的办学行为与企业接轨，充分发挥企业人力资源与物质资源在办学过程中的作用，实现企业资源与学校资源的有机整合，优化资源配置。通过教学实践改革，一方面可以拓展了学生的就业渠道，解决了家长的后顾之忧，另一方面也可减轻社会就业压力，促进了社会的繁荣和稳定。

3. 结束语

由于电子封装技术的自身特点，决定了教学内容和教学手段与其他学科相比，有其特殊的要求。另外，不同层次的学校，不同的专业对于《封装材料与工艺》课程的教学要求也有所不同，所以，教师在授课过程中，要根据本校定位、专业特点以及学生情况因材施教，优选课程教学内容，并结合自身专业的教学目标，合理选择课程教学手段。在传递相关专业知识的同时，拓展了认知和感性的宽度和广度，以培养学生分析问题的能力，知识应用能力和创新意识，提高其工程职业实践能力，以满足社会对专业人才的需要。但教学探索改革要做的工作还很多，所以《封装材料和工艺》课程的教学还需要长期和深入的研究和探讨。

【参考文献】

[1]袁昊等. 紧跟社会需求，培养高素质绿色电子材料专业人才[J]. 陕西教育（高教版）， 2010（4-5）：73-56.

[2]王利军等. 绿色电子材料专业人才培养与社会需求关系探讨紧跟社会需求[J]. 陕西教育（高教版）， 2010（4-5）：56-56.

[3]胡庆贤等.电子封装技术专业人才培养体系的构建[J].产业与科技论坛，2011（10）：173-174.

4.合成氨工艺指标 篇四

(1)脱硫工序

铁锰脱硫出口： S≤5ppm 氧化锌出口硫含量： ≤0.1ppm 加氢量 ： 2~5% 进口温度TIC-111： 380±5℃ 氧化锌出口温度： ≤360℃ 进脱硫系统压力： ≤4.1 MPa(2)转化工序

水碳比：

3.2~3.5 一段炉进口压力：≤3.82 MPa 对流段出口烟压：-2000 Pa 炉膛负压：

-100 Pa 工艺空气盘管温度：≤615℃ 原料天然气盘管NO.4：≤400℃

燃料天然气预热盘管：≤200℃ 一段炉阻力： ≤0.35 MPa 二段炉出口温度：

≤997℃ 二段炉出口甲烷：

≤0.5% 脱氧槽液位： 80%以上 中压汽包液位： 1/3～2/3 锅炉给水O2含量： ≤0.007ppm(3)变换工序

高变进口温度： TIC-157 370±5℃高变出口CO： ≤3 % 高变汽包蒸汽压力： ≤2.5 MPa 低变出口温度： ≤228℃(4)脱碳工序（碳酸钾溶液）

吸收嗒入气温度： 81℃±5℃ 吸收塔进贫液温度：70℃±5℃ 再生气温度： ＜40℃ 吸收塔压差： ＜45KPa 一段炉出口甲烷：

≤12.84% 燃料气压力PI-811： ≤0.35 MPa 排烟温度：

≤170℃ 混合气盘管出口温度：≤610℃ 过热蒸汽盘管NO.3： ≤360℃

原料天然气盘管NO.7：≤295℃ 一段炉出口温度： ≤801℃ 二段炉阻力：

≤92 KPa 二段炉水夹套温度：

≤100℃ 中压汽包蒸汽压力：

≤4.2 MPa 脱氧槽压力： ≤20KPa

锅炉给水PH值： 8.8～9.3 二段炉出口甲烷 ≤ 0.5% 高变出口温度： ≤436℃

高变汽包液位： 1/3~2/3 低变进口温度TIC-220 ：200±5℃低变出口CO： ≤0.3 % 吸收塔出气温度： 70℃±5℃ 吸收塔进半贫液温度： 112℃±5℃ 再生塔出口贫液温度： 120℃±5℃ 再生塔压差： ＜20KPa

再生塔出再生气压力： ＜75KPa 低变废锅蒸汽压力 ： 0.40~0.50MPa 吸收塔出二氧化碳含量： ≤0.1% 再生气纯度： ≥98.5 % 汽提塔出口水中电导率： ≤10μs/cm 吸收塔液位： 1/2~2/3 闪蒸槽液位： 1/2~2/3 低水分液位： 1/3~2/3 低变废锅液位： 1/3~2/3 净水分液位： 1/3~2/3 铁离子含量： ＜100ppm 汽提塔液位： 1/2~2/3 再生塔中部液位： 1/3~2/3 贫液流量： ≤ 96 t / h 总碱度： 25~30% 半贫液再生度： 1.35~1.45 DEA V5+/V4+： ≥0.5 甲烷化工序

甲烷化进口温度： 310℃±5℃ 甲水分出口温度： ＜40℃ 甲水分液位： ≤10 %

5.毕业论文《合成氨工艺设计》 篇五

氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

我国合成氨装置很多，但合成氨装置的控制水平都比较低，大部分厂家还停留在半自动化水平，靠人工控制的也不少，普遍存在的问题是：能耗大、成本高、流程长，自动控制水平低。这种生产状况下生产的产品成本高，市场竞争力差，因此大部分化肥行业处于低利润甚至处于亏损状态。为了改变这种状态，除了改变比较落后的工艺流程外，实现装置生产过程优化控制是行之有效的方法。合成氨生产装置是我国化肥生产的基础，提高整个合成氨生产装置的自动化控制水平，对目前我国化肥行业状况，只有进一步稳定生产降低能耗，才能降低成本，增加效益。而实现合成氨装置的优化是投资少、见效快的有效措施之一。合成氨装置优化控制的意义是提高整个合成氨装置的自动化水平，在现有工艺条件下，发挥优化控制的优势，使整个生产长期运行在最佳状态下，同时，优化系统的应用还能节约原材料消耗，降低能源消耗，提高产品的合格率，增强产品的市场竞争能力。

关键字 合成氨 农业 化学肥料 意义

目录

摘要.............................................................................................................................1 正文.................................................................................................................................3 一.前言............................................................................................................................3 1.1 物理性质：.........................................................................................................3 1.2化学性质.............................................................................................................3 二.合成氨工业产品的用途................................................................................................3 2.1氨气用途：..........................................................................................................3 2.2氨水用途.............................................................................................................3 三.合成氨的生产工艺.......................................................................................................4 ３．１原料气制备.....................................................................................................4 ３．１．１ 一氧化碳变换过程..........................................................................4 ３．１．２脱硫脱碳过程...................................................................................4 ３．１．３气体精制过程...................................................................................5 ３．１．４氨合成..............................................................................................5 ３．２合成氨的催化机理..........................................................................................5 ３．３催化剂的中毒.................................................................................................6 四．影响合成氨的因素：.................................................................................................6 ４.１温度对氨合成反应的影响..................................................................................6 ４.２压力对氨合成反应的影响..................................................................................7 ４.３空速对氨合成反应的影响..................................................................................7 ４.４氢氮比对氨合成反应的影响.............................................................................7 五．研究现状...................................................................................................................8 六.发展趋势.....................................................................................................................8 七.研究合成氨的意义:......................................................................................................9 ７.１、施用化肥之必然.............................................................................................9 ７.２.使用化肥的作用...............................................................................................9 ７．２．１提高粮食产量...................................................................................9 ７．２．２提高土壤肥力.................................................................................10 ７．２．３发挥良种潜力.................................................................................10 ７．２．４补偿耕地不足..................................................................................11 ７．２．５增加有机肥量..................................................................................11 ７．２．６发展绿色资源..................................................................................11 ７．３、化肥与生物能增值......................................................................................11 致谢...............................................................................................................................13 参考文献........................................................................................................................14

正文

一.前言

1.1 物理性质：

无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。1.2化学性质

蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。

氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。

水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。

遇热、明火,难以点燃而危险性较低;但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。

与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。

不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。

二.合成氨工业产品的用途

2.1氨气用途：

a：工业上用氨气来通过氧化制造硝酸，而硝酸是重要的化工原料。b：制造化肥。2.2氨水用途：

a.氨水是实验室重要的试剂

b.军事上作为一种碱性消毒剂，用于消毒沙林类毒剂。常用的是10%浓度的稀氨水（密度0.960），冬季使用浓度则为20%。c.无机工业用于制选各种铁盐。

d.毛纺、丝绸、印染等工业用于洗涤羊毛、呢绒、坯布，溶解和调整酸碱度，并作为助染剂等。

e.有机工业用作胺化剂，生产热固性酚醛树脂的催化剂。

f.医药上用稀氨水对呼吸和循环起反射性刺激，医治晕倒和昏厥，并作皮肤刺激药和消毒药。

g.也用作洗涤剂、中和剂、生物碱浸出剂。还用于制药工业，纱罩业，晒图等。

三.合成氨的生产工艺

３．１原料气制备

将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

净化，对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

３．１．１ 一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：

CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

３．１．２脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。

３．１．３气体精制过程

经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下： CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ

３．１．４氨合成

将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下： N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol ３．２合成氨的催化机理

热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为： xFe + N2→FexN FexN +〔H〕吸→FexNH FexNH +〔H〕吸→FexNH2 FexNH2 ＋〔H〕吸FexNH3xFe+NH3 在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335 kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。

３．３催化剂的中毒

催化剂的催化能力一般称为催化活性。有人认为：由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。

催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如，对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。

四．影响合成氨的因素：

４.１温度对氨合成反应的影响

氨合成反应是一个可逆放热反应。当反应温度升高时，平衡向着氨的分解方向移动；温度降低反应向着氨的生成方向移动。因此，从平衡观点来看，要使氨的平衡产率高，应该采取较低的反应温度。

但是从化学反应速度的观点来看，提高温度总能使反应的速度加快，这是因为温度升高分子的运动加快，分子间碰撞的机率增加，同时又使化合时分子克服

[1]阻力的能力加大，从而增加分子有效结合的机率。

总之，温度低时，反应有利于向合成氨的方向进行，但是氨合成的反应速度较低；提高温度不利于向氨的合成方向移动，但反应速度可以增加。在实际生产中反应温度的选择主要决定于氨合成催化剂的性能。４.２压力对氨合成反应的影响

氨的合成反应是一个分子的氮与三个分子的氢结合生成两个分子的氨，即氨合成反应是分子数目减少、体积缩小的反应，提高压力，可使反应向着生成氨的方向进行。对于氨合成反应来说，提高压力就是提高反应气体的浓度，从而增加反应分子间碰撞的机会，加快了反应的速率。

总之，增加压力对氨的合成反应是有利的，既能增大平衡转化率，又能加快反应速率。但压力也不宜过高，否则，不仅增加动力的消耗，而且对设备和材料的要求也较高。根据我国具体情况，目前在小型合成氨厂，设计压力一般为31.4MPa[2]。

４.３空速对氨合成反应的影响

气体与催化剂接触时间的长短，通常用空速来表示。它的物理意义是：在标准状况下，单位时间内在1m3的催化剂上所通过的气体体积。其单位为m3(标)气体/（m3催化剂·h）,或简写为h-1。在一定的合成条件下，空速增加，气体与催化剂接触时间减少，出合成塔气体氨含量降低。

例如：在29.4MPa、475℃下反应，空速由10000h-1增加到20000h-

1、40000h-1,出塔气体氨含量由25%降至21.5%、16.2%。这看来对生产不利，但由于空速的提高，单位时间内通过催化剂的气体增加，则氨的实际产量增加。在一定条件下，空速由10000h-1 增加到20000h-

1、30000h-

1、40000h-1，催化剂生产能力由1950kgNH3/(h·m3)增加到3340、4280、5040 kgNH3/(h·m3)。

由此看出，增加空间速度可以提高氨的产量。但由于空间速度的增加，每生产一吨氨所需的循环气量，输送气体所需克服的阻力等都要增大，因而消耗的能量也随之加大。尤其是空间速度过大，从合成塔出来的气体带出的热量增多，会使催化剂床层的温度难以控制，并使循环气中氨不易冷凝。在小型合成氨中，一般将空速控制在15000-25000 h-1。４.４氢氮比对氨合成反应的影响

一个根据平衡移动原理，如果改变平衡体系的浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动[3]。氨合成反应的进行，是按H2/N2=3：1的比例消耗的，因此提高氢气、氮气的分压，维持H2/N2=3：1可以提高平衡氨含量。从氨合成反应速度可知，在非平衡的状态下，适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利，因为氮的活性吸附是氨合成反应过程的控制步骤。在一般的生产条件下，氨产率只能达到平衡值的50%～70%，因此，在生产中应适当提高氮的比例，一般控制循环气中氢氮比在2.2～2.8之间较为适宜。

五．研究现状

解放前中国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而2009年达到7021.9万吨，成为世界上产量最高的国家。中国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。中国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。

化学模拟生物固氮的重要研究课题之一，是固氮酶活性中心结构的研究。固氮酶由铁蛋白和钼铁蛋白这两种含过渡金属的蛋白质组合而成[4]。铁蛋白主要起着电子传递输送的作用，而含二个钼原子和二三十个铁和硫原子的钼铁蛋白是络合N2或其他反应物（底物）分子，并进行反应的活性中心所在之处。关于活性中心的结构有多种看法，目前尚无定论。从各种底物结合物活化和还原加氢试验来看，含双钼核的活性中心较为合理。中国有两个研究组于1973—1974年间，不约而同地提出了含钼铁的三核、四核活性中心模型，能较好地解释固氮酶的一系列性能，但其结构细节还有待根据新的实验结果精确化。

国际上有关的研究成果认为，温和条件下的固氮作用一般包含以下三个环节：

①络合过程。它是用某些过渡金属的有机络合物去络合N2，使它的化学键削弱；

②还原过程。它是用化学还原剂或其他还原方法输送电子给被络合的N2，来拆开N2中的N—N键；

③加氢过程。它是提供H+来和负价的N结合，生成NH3。

化学模拟生物固氮工作的一个主要困难是，N2络合了但基本上没有活化，或络合活化了，但活化得很不够。所以，稳定的双氮基络合物一般在温和条件下通过化学还原剂的作用只能析出N2，从不稳定的双氮络合物还原制出的NH3的量相当微少。因此迫切需要从理论上深入分析，以便找出突破的途径。

固氮酶的生物化学和化学模拟工作已取得一定的进展，这必将有力地推动络合催化的研究，特别是对寻找催化效率高的合成氨催化剂，将是一个有力的促进。

六.发展趋势

①原料路线的变化方向。从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的10倍，自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体 燃料为主要原料。②节能和降耗。合成氨成本中能源费用占较大比重，合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。现在已提出以天然气为原料的节能型合成氨新流程多种，每吨液氨的设计能耗可降低到约29.3GJ。③与其他产品联合生产。合成氨生产中副产大量的二氧化碳，不仅可用于冷冻、饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品，则可以简化流程、减少能耗、降低成本。中国开发的用氨水脱除二氧化碳直接制碳酸氢铵新工艺，以及中国、意大利等国开发的变换气气提法联合生产尿素工艺，都有明显的优点。

七.研究合成氨的意义:

７.１、施用化肥之必然

生产和使用化肥，是农业生产和科学研究发展到一定阶段的必然产物。农业生产的不同历史阶段，有不同的主要肥源。20世纪初，由于大规模合成氨方法的问世，化肥工业获得迅速发展，并已成为发达国家传统的工业基础之一。当今一座年产30万吨合成氨或50万吨尿素的化肥厂，一年能生产的氮素，大约相当于种植80万公顷豆科绿肥或饲养3000万头猪的猪厩肥所能提供的氮素。更为重要的是，化肥作为一种新肥源，突破了农业（废）副产品还田和农业物质自然（有机）循环的局限。它可以完全不依赖于土地及作物本身，不受气候和其他自然条件的影响，采用现代工业生产的方法，大量提供作物必需的养分，从而在现代农业中大放异彩。农业发展的统计结果认为，粮食产量主要与这些化学指数（单位面积N+P2O5+K2O施用量）呈密切相关。人口密度高的国家，化学化发展越快，化学化指数越高。-这已为一个多世纪来不同国家的农业现代化实践所证明，那些耕地潜力有限的国家，如西欧各国和日本，农业现代都从增施化肥起步。即在一个时期内，主要以化肥形式对农业增加投入，以提高作物单产为首要目标，进而实现农业机械化。从20世纪70年代以后，发展中国家如中国、印度和一些亚洲国家，其化肥使用水平提高很快，这也是其农业生产快速发展的主要原因。

７.２.使用化肥的作用

７．２．１提高粮食产量

据联合国粮食组织（FAO）统计，在1950-1970的20年中，世界粮食总产增加近1倍，其中因谷物播种面积增加10600万公顷，所增加的产量占22％；由于单位面积产量提高所增加的产量占78％。而在各项增产因素中，西方及日本科学家一致认为，增加化肥要起到40％-65％的作用。据全国化肥试验网1981-1983年在29个省（区）18种作物上完成的6000个田间试验结果，其中对粮食作物（水稻、小麦、玉米），每千克化肥养分平均可增产粮食9.4kg（每千克N、P2O5和K2O分别增产10.8、7.3和3.4kg，其投入比例为1：0.4：0.1（加数平均）。进入20世纪90年后，由于化肥平均施用量的提高和肥效报酬递减等原因，氮、磷养分的增产作用有所降低，钾素养分的增产效果有所提高。按1986-1995年部分试验资料统计，平均肥效降低约20％，即每千克化肥养分平均可增产粮食7.5kg。这与鲁如坤（1998）据FAO在世界不同地区的试验结果相似。由于近半个世纪以来，在世界不同地区不同作物上的肥效试验结果颇为一致，故世界各国对化肥增产作用的评价也基本相同。大致而言，化肥在粮食增产中的作用，包括当季肥效和后效，可占到50％左右。据张世贤统计（1996），我国从1952-1995年，粮食产量与化肥投入量同步增长，密切相关。20世纪末，我国年生产粮食约5亿吨，年投入化肥约4200万吨。化肥中如按75％投放于粮食作物，并按我国近期千克化肥养分平均增产粮食7.5kg计，则由化肥增产的粮食每年为2.363亿吨，占年粮食总产的47.3％。

７．２．２提高土壤肥力

国内外10年以上的长期肥效试验结果证明，连续的、系统的施用化肥都将对土壤肥力产生积极的影响。什么是土壤肥力？笔者认为，土壤肥力可以明确地认为就是“土壤生产力”。威廉斯对土壤肥力基本描述“土壤能同时地，最大限度地满足作物对水分和养分需求的能力。”化肥如何影响土壤肥力？每年每季投入农田的化肥，一方面直接提高土壤的供肥水平。供应作物的养分；另一方面，在当季作物收获后，将有相当比例养分残留于土壤（N约30％，P约70％，K约40％），尽管其残留部分（如N）可能会经由不同途径继续损失，但其大部分仍留在土壤中，或被土壤吸持，或参与土壤有机质和微生物体的组成，进而均可被第2季、第2年以及往后种植的作物持续利用。这就是易被人们忽视的化肥后效。连续多年合理施用化肥，土壤有效养分持续增加，作物单产不断提高的一个重要证据，对一个地区不同阶段的同一种作物，在当季不施肥条件下，其单产呈现不断增加的趋势。这是土壤肥力（土壤生产力）持续提高的标志。可以认为，所谓培肥土壤或提高土壤肥力，说到底是提高土壤在无肥条件下的生产力，而连续和系统的施用化肥和有机肥，则是提高土壤肥力或生产力的最有效的方式。正确认识化肥对土壤肥力的影响的一个核心问题，就是化肥是否会单向消耗土壤有机质，使土壤有机质含量不断下降甚至消耗殆尽？土壤有机质是由土壤生产的有机物，以不同方式（根茬、秸秆或有机废弃物等）残留和归还土壤并长期积累的。作物产量越高，单位面积收获的农产品越多，自然残留和归还土壤的有机物也越多。当化肥施入土后被土壤微生物利用可转化为微生物体，也可直接参与土壤中有机物的降解和有机中间产物的再合成（如形成腐殖物质），也都能增加土壤有机质含量和促进有机物的代谢更新。另一方面，以多种方式施用和归还农田的有机废弃物（秸秆、有机肥等）也是补偿和增加土壤有机质的重要途径。增施化肥恰恰是通过作物生产以提高有机物的生产总量，增加根茬留量和有机物还田量的最基本手段。国外连续数十年至百年的长期试验结果表明，在化肥区的作物产量略高于有机肥区，无肥区产量仅为化肥或有机肥区35％-40％的水平，连续施用NPK的化肥区，其保持的土壤有机碳含量虽比有机肥区明显为少，但仍比无肥区高。英国、前苏联、丹麦、日本等7国平均经连续47年的长期试验结果为：无肥区、化肥区和有机肥区土壤有机碳的含量为1.12％（100％）；1.27％（114％）和1.75（156％）。由中国农科院土肥所主持，在我国不同轮作区完成的连续10年的肥效定位试验，获得相似结果。

７．２．３发挥良种潜力

现代作物育种的一个基本目标是培育能吸收和利用更多肥料养分的作物新种，以增加产量，改善品质。因此，高产品种可以认为是对肥料具有高效益的品种。例如，以德国和印度各自的小麦良种与地方种相比，每100kg产量所吸收的养分量基本相同，但良种的单位面积养分吸收量是地方种的2.0-2.8倍，单产是地方种的2.14-2.73倍。小麦育种专家 N.E.Borlaug一再强调，肥料对于以品种改良为突破口的“绿色革命”具有决定性意义。我国杂交稻的推广也与肥料投入量密切相关。据湖南农科院土肥所报告（1980），常规种晚稻随施肥量增加其单产增加不明显，而杂交晚稻（威优6号）则随施肥杂交晚稻较常规晚稻多吸收N21-54kg，P2O51.5-15kg、K2O19.5-67.5kg。因此，肥料投入水平成为良种良法栽培的一项核心措施。

７．２．４补偿耕地不足

对农业增施化肥，实质上与扩大耕地面积的效果相似。例如，按我国近几年化肥平均肥效，每吨养分增产粮食7.5t计，若每公顷耕地的平均粮食单产也是7.5t，则每增施化肥养分1t，即相当于扩大耕地面积1hm2。因此，那些人多地少的国家，无一不是借助增加投肥量一谋求提高作物单产，弥补其耕地的不足。日本、荷兰通过增加化肥投入量，使其耕地面积相对增加60-227％。

７．２．５增加有机肥量

化肥投入量的增加，与作物产量的提高和畜牧业的发展有关。统计表明，德国从1850-1965年的115年间，化肥从无到有，直至平均使用量增至300kg/hm2,随着粮食产量和畜牧业发展，施用于农田的有机肥也从1.8-2.0t/hm2增加到8-9t/hm2，增长达4.5倍。我国从1965-1990年，投入农田的化肥量增加14.7倍，有机肥实际投入量则增加1倍，而以秸秆和根茬等形式增加的有机质总量则更多。由此可见，农牧产品的生物循环必然将相当数量的化肥养分保存在有机肥中。有机肥成为化肥养分能不断再利用的载体。因此，充分利用有机肥源，不仅可发挥有机肥的多种肥田作用，也是充分发挥化肥作用，使化肥养分持续再利用的重要途径。

７．２．６发展绿色资源

化肥作为一种基本肥源，是发展经济作物、森林和草原等绿色资源的重要物质基础。据统计，我国在较充足的施用化肥，实现连年粮食丰收，人民温饱的条件下，经济作物也获得大幅度发展。1995年前的10年中，糖料、油料、橡胶、茶叶等作物增加50％-80％，瓜，菜增150％-170％，水果增加250％，极大地丰富了我国城乡市场和增进了农产品的出口能力。粮食和多种农副产品的丰足，也促进了退耕还林、还草的大面积实施和城乡的大规模绿化，为在宏观上治理水土流失，保护和改善生态环境提供了可靠的基础。我国有1.42亿公顷森林（FAO，1990）长期在雨养的自然条件下生长，如能有重点地施用肥料（尤其对那些次生林），即可加速成材和扩展覆盖率；我国有3.18亿公顷草原（FAO，1990），长期缺水少肥，载蓄率极低，有的每公顷年产肉量不到15kg，如能对有一定水源的草原适量施肥，可较快地提高生草量和载蓄率。一些发达国家，因其有相当数量化肥用于林业和草地，用于发展多种经济作物和实施城乡大规模绿化。使其农牧产品丰富，而且因其能充分开发和利用绿色资源而使其能保持优美的生态环境。

７．３、化肥与生物能增值

农作物生产的本质，就是利用绿色植物所含叶绿素的光合作用，将太阳能转化为作物贮藏的物能，进而将贮藏生物能的农产品供人类和动物利用。由于适量施用化肥，作物生长旺盛，叶面积扩展快，叶绿素含量高，单位时间内光合作用产物和转化贮藏的太阳能就多。随着化肥施用，作物产量及贮藏的生物能也将不断增值。据笔者计算，1964-1975年11年间，上海郊区化肥施用量（N）从115kg/hm2增加到287kg/hm2，相应的粮食产量由7.2t/hm2提高到10.1t/hm2，秸秆也随之增加，而每公顷农田收获得生物能总量也由278.8GJ（100％）提高到300.6GJ（140％）。美国20世纪70年代以玉米计算的资料表明，每投入4.1868KJ化学形式的矿物能，可从玉米籽粒中回收6-8倍即25.4-33.5KJ的生物能，其能量的投入产出比为1：6-8。如果计算化肥的连续后效，化肥增值生物能的效益将更高。由此可见，平衡和合理地施用化肥，实质上是一种利用矿物能以转化和增值生物能的有效手段，是发展现代农业的基本途径。因此，不同的肥源发展阶段，具有不同的农业物质与能量的循环方式，具有不断发展的循环量。很明显，在有机农业阶段，作物的单产主要受制于耕地土壤的自然肥力和有机物和还田量。因而，每年粪肥、绿肥等有机肥的使用量就是特别重要。当有机肥量不足时，只能采用轮休或轮作豆科植物，赖以恢复和保持地力。而当发展到无机-有机农业阶段，随着化肥投入农田量的增加，有机肥供肥（养分）作物将不断为化肥所代替，作物产量不断提高，农业物质循环量迅速增大，直至相对稳定在较高的循环量水平，即在一定的作物品种、气候及水利等生产条件下能达到的较高水平。无机-有机物质及其中能量的不断循环，也使化肥和有机肥的作用得到统一。这两种肥料都须通过土壤而为作物利用，都能促进作物增产，并随物质和能量的循环，相互发生形态的转化。前一年施入的化肥，增产了粮食（籽粒和秸秆），通过人和畜禽的利用，产生的有机废弃物（粪便、垫料等），将有相当部分变成下一年的有机肥。因此，施用化肥既是当季作物的直接肥源和增产手段，又可为下一季作物增加有机肥源。这也是我国农民通俗的称之为“无机”换“有机”的途径，或另一种形式的“肥（化肥）多粮多——粮多猪多——猪多肥（有机肥）多”的良性循环。由此可见，有机肥和化肥虽然形态不一，各具特点，但都是农业物质和能量循环中两种本肥料形态。在循环过程中对立而统一，殊途而同归，共同促进农作物的持续增产和土壤的不断提高。总之，化肥与世界上任何其他事物一样，也决不是完美无缺的。它同样具有值得人们充分重视的另一个侧面。大量连续地施用化肥，特别是在不平衡与不合理施用的状况下，化肥的一些负面影响或副作用，会日益显现出来。如对水体的富营养化，增加环境中硝态氮含量；对某些土壤物理性质（如结构性）的影响；对若干蔬菜、水果的口感质影响等，都是现实存在地问题。由此需要促进人们对平衡施肥概念的认识和发展，对有废弃物再循环和还田的高度重视，以及力求全面提高化肥在经济、社会和生态方面的综合效益。

致谢

参考文献

6.我国合成氨生产工艺技术现状 篇六

2009年07月10日09:27 1装置现状

我国合成氨装置是大、中、小规模并存的格局，总生产能力为4260万t/a。大型合成氨装置有30套，设计能力为900万t/a，实际生产能力为1000万t/a；中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a；小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万t/a。

目前我国已投产的大型合成氨装置有30套，设计总能力为900万t/a，实际生产能力为1000万t/a，约占我国合成氨总生产能力的23％。除上海吴泾化工厂为国产化装置外，其余均系国外引进，荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术，如 以天然气和石脑油为原料的凯洛格传统工艺（9套）、凯洛格-TEC工艺（2套）、托普索工艺（3套）、节能型的AMV工艺（2套）和布朗工艺（4套）；以渣油为原料的德士古渣油气化工艺（4套）和谢尔气化工艺（3套）；以煤为原料的鲁奇粉煤气化工工艺（1套）和德士古水煤浆气化工艺（1套）。

我国大型合成氨装置所用原料天然气（油田气）占50％，渣油和石脑油占43％，煤占7％，其下游产品除1套装置生产硝酸磷肥外，其余均生产尿素。70年代引进的大型合成氨装置均进行了技术改造，生产能力提高了15％～22％，合成氨吨综合能耗由41.87GJ降到33.49GJ，有的以石油为原料的合成氨装置（如安庆、金陵、广石化）用炼油厂干气顶替一部分石脑油（每年大约5 万t）。

另外，我国还有3套大型合成氨装置在建，南化公司计划投料，吉化在设计中，卢天化公司购买的墨西哥二手设备在着手建设，届时，我国大型合成氨装置总生产能力将达1205万t/a。

我国中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a；约占我国合成氨总生产能力的11％，下游产品主要是尿素和硝酸铵，其中以煤、焦为原料的装置有34套，占中型合成氨装置的62％；以渣油为原料的装置有9套，占中型合成氨装置的16％；，以气为原料的装置有12套，占中型合成氨装置的22％；

我国小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万t/a，约占我国合成氨总生产能力的66％，原设计下游产品主要是碳酸氢铵，现有112套的装置经改造生产尿素。原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的占96%，以气为原料的占4％。

2生产技术水平

2.1以煤、焦为原料的合成氨装置技术状况

我国以煤为原料大型合成氨装置1套采用鲁奇粉煤气化工工艺，1套采用德士古水煤浆气化工艺，以煤、焦为原料中小型合成氨装置大多采用固定床常压气化传统工艺，现平均吨能耗为68.74GJ。现在国内普遍认为：德士古水煤浆气化技术成熟，适用煤种较宽，气化压力高，能耗低，安全可靠，三废处理简单，投资相对其它煤工艺节省。水煤浆加压气化的引进、消化和改造，解决了用煤造气的技术难题，使我国的煤制氨技术提高到国际先进水平。虽然德士古水煤浆气化理论上适合于很宽范围的煤种，但国内生产经验是原料煤要满足热值高（大于20.9kJ/g）、灰熔点低（T3小于1350℃）、灰分少等要求。

2.2以渣油为原料的合成氨装置技术状况

我国以渣油为原料的合成氨合成工艺很不平衡，以渣油为原料的大型合成氨装置中，4套采用德士古渣油气化工艺，3套采用谢尔气化工艺，平均吨能耗为45.66GJ，最低为40.82GJ。大多数以渣油为原料的中型合成氨装置采用60年代比较流行的通用设计工艺，采用3.0MPa部分氧化法加压气化、无毒脱碳、ADA脱硫、3.2MPa 3套管合成技术，吨能耗在65GJ左右，进行改造的装置的吨能耗在56GJ左右。

2.3

7.材料工艺合成课程论文 篇七

为提高Li4Ti5O12的电子和离子导电性, 颗粒纳米化是一种十分有效的途径, 可采用离子交换法[2]、喷雾热解法[3]、溶胶凝胶法[4]等实现颗粒纳米化, 以缩短锂离子在材料中的扩散路径。另外, 掺杂即通过在Li、Ti和O位置上引入不同价态的阴、阳离子 (如:Mg[5]、Ag[6]、La[7]、V[8]、Ru[9]等) 和碳材料表面改性[10,11]也是改善Li4Ti5O12材料导电性的方法。而采用机械法-喷雾造粒-固相三步法合成工艺并用Nb掺杂取代Ti来改善Li4Ti5O12材料的电化学性能鲜有文献报道。本研究采用机械法-固相两步法工艺与机械法-喷雾造粒-固相三步法工艺合成了Li4Ti5O12纯相尖晶石结构负极材料, 及Nb掺杂取代Ti合成Li4Ti4.95Nb0.05O12, 优化了工艺条件, 探讨了合成材料的性能。

1 实验部分

1.1 材料制备

以二氧化钛为钛源, 碳酸锂为锂源 (锂源过量5%) , 五氧化二铌为铌源, 按计量比称取原料, 采用对比试验方法, 设为四组, 两组不掺铌, 记为A1和A1’;两组掺铌, 记为A2和A2’。将称取的原料以乙醇为分散剂在球磨罐中球磨4h, 转速为250r/min, A1和A2在鼓风干燥箱中进行充分干燥, A1’和A2’运用喷雾干燥造粒法进行干燥。然后将得到的干燥的前驱体在管式高温烧结炉中以高纯氮作为保护气, 在450℃下预烧半小时, 800℃下烧结12h, 冷却至室温后研磨即得到目标产物。

1.2 材料表征

采用STA-T7型热分析天平对材料前驱体进行热分析 (升温速率10℃·min-1, 静态空气气氛) ;采用日本XRD-7000型X射线衍射分析仪对目标产物进行物相结构分析 (Cu Kα辐射, 管电流30mA, 管电压40kV, 2θ为10~80°) ;采用日本JEOL, JSM-5600LV型扫描电子显微镜对目标产物进行表面形貌分析。

1.3 电性能测试

在充满氩气的干燥手套箱内组装扣式电池。扣式电池中的研究电极组成为:活性物质∶乙炔黑∶粘结剂 (PVDF) =80∶10∶10, 以N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 为溶剂, 涂在预处理过的光滑平整的铝箔上, 110℃下干燥12h, 以10MPa的压力压片, 然后用裁片机将极片裁剪成直径为8mm的电极圆极片, 对电极为锂片, 电解液为1mol·L-1 LiPF6/EC+DMC+EMC (体积比EC∶DMC∶EMC=1∶1∶1) 。采用LAND电池充放电测试仪对样品进行充放电测试。采用IM6ex电化学工作站 (德国ZAHNER公司) 测试材料的交流阻抗性能 (振幅5mV, 频率0.1~100KHz) 和循环伏安性能 (扫描电压范围1.0~3.0V, 扫描速度0.5mV·s-1) 。

2 结果与讨论

2.1 前驱体热分解分析

图1为原料TiO2和Li2CO3混合球磨后的混合物前驱体的TG曲线。从图中可以看出:前驱体在230℃前约有4.5%的失重, 这是由于前驱体混合物中水分和混合物自身结晶水的蒸发所致;300℃后开始出现微量的失重, 表明反应物可能开始发生反应;在450~650℃间TG曲线上失重明显, 失重约16.42%, 这可能是TiO2和Li2CO3在此温度区间大量反应, 在本研究中将前驱体在450℃下预烧0.5h可以使前驱体中各成分更好充分的接触, 使反应更完全、彻底;在650℃后TG曲线没有明显的变化, 表明反应在650℃附近基本完成;而在750℃后TG曲线有一微量的失重, 这可能与晶体在此时不断晶化完整有关。所以在800℃下煅烧前驱体12h就可以得到晶体更加完整的材料。

2.2 物相结构和形貌观察

图2 (a) 是制得的4种材料的XRD谱图。4种材料所有衍射峰均为Li4Ti5O12的特征峰, 与JCPDS卡片 (26-1198) 衍射峰完全吻合, 表明材料具有完整的晶型, 呈现完整的尖晶石结构 (空间群为Fd3m) , 一部分锂离子位于8a位置, 其余锂离子和钛离子 (原子比1∶5) 占据16d位置, 氧原子位于32e位置[12]。图2 (b) 显示了 (111) 峰的放大谱图, 从图中可以看出, 掺杂Nb的材料的衍射峰向低衍射角偏移, 说明Nb的掺杂使得材料的晶格参数增大, 经计算A1’和A2’晶格参数分别为8.3476和8.3491, 晶格参数增大一是由于Nb5+离子半径 (0.69) 大于Ti 4+的离子半径 (0.68) , Nb的掺杂使晶格参数增大, 二是Nb5+的掺杂使部分Ti 4+转变为Ti 3+, 而Ti 3+离子半径 (0.76) 大于Ti 4+的离子半径 (0.68) , 增大了材料的晶格参数[13]。

所得4种材料的SEM图如图3所示。材料A1和A2颗粒呈类球形, 且均匀, 粒径在0.5~1um之间, 晶面晶棱清晰, 晶粒发育很好, 两种材料均存在轻微的团聚现象。而材料A1’和A2’呈现明显的球形, 球径3~5um, 均为纳米 (粒径200~500nm) 一次粒子 (晶粒) 组成的球形二次粒子 (颗粒) , 具有较大的比表面积。从图中可以看出球体表面具有孔状结构, 这种结构有利于活性材料与电解液的充分接触, 从而更有利于锂离子在活性材料和电解液之间的传输, 而且这种结构与光滑的表面相比具有更大的比表面积, 电化学活性更大, 便于锂离子的嵌入和脱出[14]。所以采用机械法-喷雾造粒-固相三步法工艺合成的材料具有更高的振实密度, 良好的电化学性能, 而Nb掺杂对Li4Ti5O12材料的晶粒形态无明显影响。

图4显示了4种材料在0.1C充电, 0.2C放电下的首轮充放电曲线, 从图中可以得出:采用三步法制备的Li4Ti4.95Nb0.05O12的放电比容量最高为176.39mAh·g-1, 略高于Li4Ti5O12的理论比容量, 这可能是由于颗粒的纳米化以及在电极制备过程中加入的导电剂极化造成的[15]。4种材料都存在2个明显的平台, 分别对应于1.55V左右的放电平台和1.6V的充电平台, 样品A2’的充放电平台更宽, 拥有更高的放电比容量。图5是4种材料组装成电池后以0.5mV·s-1扫描速度下的循环伏安 (CV) 图, 4种材料在充放电过程中均存在一氧化还原对, 即1.41V的还原峰对应于首轮充放电曲线中1.55V左右出现的放电平台, 1.82V的氧化峰对应于首轮充放电曲线中1.6V出现的充电平台, 这2个平台对应着Li4Ti5O12在充放电过程中的两相反应[16]即:

2.3 电化学性能测试

4种材料在0.1C下极化5圈后, 再以5C倍率放电的循环如图6所示。在5C下4种材料的首轮放电比容量分别为93.18mAh·g-1、99.49mAh·g-1、99.84mAh·g-1和106.14mAh·g-1, 材料A2’的放电比容量远优于其他材料, 其50圈后的放电比容量仍高达101.71mAh·g-1。有电化学性能对比可以看出, 三步法制备的材料的电化学性能优于两步法, Nb的掺杂使材料晶格体积增大, 更有利于锂离子的在充放电过程中的脱嵌, 从而提高材料的倍率性能。

图7是4种材料的交流阻抗图和等效电路图, 该测试是在电池循环2周后再将电池充至2.5V下静置后进行的。所有样品的交流阻抗图均有一个半圆和一条斜线组成, 高频区域的半圆表示的是锂离子在电极和电解液表面的迁移扩散所受到的阻抗, 低频区的斜线表示的是锂离子在活性物质体相中的扩散引起的Warburg阻抗。用图7中的等效电路来拟合电化学阻抗谱。在这个等效电路中, Rs表示与锂离子和电子通过电解液、导线等输运有关的欧姆阻抗;Rct表示电荷传递阻抗;CPE表示双电层电容和钝化层薄膜电容。ZW是由Li+在电极中固体扩散造成的韦伯阻抗[17]。表1所示的是等效电路的各参数数值。

图8是阻抗实轴Z'对低频区角频率ω-1/2的图示。由直线斜率可以得出韦伯阻抗系数σ。该关系由方程 (2) 确定:

式中, Rs:锂离子和电子通过电解液、导线等输运有关的欧姆阻抗, Rct:电荷传递阻抗, ω:低频区角频率[18]。由直线斜率可以得出4种材料的韦伯阻抗系数关系如下:A1>A1’>A2>A2’。锂离子在电极材料中的扩散系数可以有式 (3) 得出:

式中, R:气体常数 (8.3145J·mol-1·K-1) , T:实验时的开尔文温度 (298.15K) , A:极片的几何面积 (本文中圆极片的直径为8mm) , n:化学反应中的传递的电子数, F:法拉第常数 (96486C·mol-1) , C:锂离子在极片中的浓度[19,20]。扩散系数在表1中已列出, 可以看出采用三步法制备的材料扩散系数大于两步法, Li4Ti4.95Nb0.05O12的扩散系数大于Li4Ti5O12。电化学阻抗结果显示了采用采用三步法制备的球形材料的电化学活性更大, Li4Ti4.95Nb0.05O12电极比Li4Ti5O12电极有更好的导电性。

3 结论

(1) 采用机械法-喷雾造粒-固相三步法工艺合成的负极材料一次晶粒更加细小, 粒径为200~500nm, 其形成的具有孔状结构的球形 (二次) 颗粒具有较大的比表面积, 电化学活性较两步法大, 更有利于锂离子的脱嵌, 可有效改善Li4Ti5O12的电子和离子导电性。

8.材料工艺合成课程论文 篇八

【关键词】应用型人才 装饰材料与工艺课程 理论教学 实践

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0016-02

随着当今社会消费主力年轻化，装饰行业逐渐受到80后和90后这一代人的思维影响，对于材料的品牌度的可信度出现下滑，而对一站式服务和个性化需求有所增强。新材料和新技术使得装饰行业需要从其内部进行发展，从而培养出应用型人才来满足社会需求，这些创新型人才有着创新型思维方式并且具备坚实的基础。无论是对于应用型本科院校还是高职院校，这一系列的要求已经成为开设该课程的最终目标。

一、装饰材料和工艺课程改革背景

2014年2月，国务院常务会议所提出“引导一批普通本科高校向应用技术型高校转型”，该提法在全国各大普通本科高等院校引起热议。中国的高等教育正经历着国际高等教育类似的由“精英化”到“大众化”的教育分化过程，地方性普通本科院校也正在逐步进行应用型转型，主动适应社会经济发展的要求。培养高质量的适合社会发展需要的人才，既是我国高等院校办学的准确定位，又是新时期下本科高校的办学特色，更是普通本科高校健康生存和蓬勃发展的关键。

装饰材料以及工艺课程是应用本科院校以及高职院校环境与艺术专业中的重要基础课程。该课程能够培养学生对装饰材料的认识，并能在一定程度上掌握其施工工艺。我们将结合了建筑行业需求和高职院校室内设计专业的教学条件，对装饰材料和施工工艺课程进行探索，从而进一步明确其课程结构和教学目的。通过探索。同时，我们也将对当前存在的问题給出我们的意见和建议。

二、建筑装饰材料和工艺课程存在的问题

在教学过程中，建筑装饰材料和工艺存在着许多的问题。

首先，在课程设置上，课程安排过于紧凑，学生接受能力较为有限，从而影响了教师教学的效果。课程知识是开放性的，然而现行的各项规章制度、教学模式以及教学内容与课程性质存在冲突，不利于培养学生学习相关技术的动力。

其次，在教学过程中也存在某些基础问题。例如：教学内容过多，理论知识和实际操作结合并不紧密，知识较为枯燥，并存在教学材料更新速度过慢无法满足课程教学需求的现象。在建筑装饰材料课程教学中存在教学模式单一、知识结构不全面特点。

三、建筑装饰材料和工艺课程问题产生的原因

针对上文中总结的课程问题进行分析，我们可以从两方面对问题产生的原因进行分析：一方面是因为课程重理论轻实践；另一方面是因为课程忽视了学生的创新思维，使得学生在空间设计用运用创新思维能力较弱。我们再次可以注意到，在教学过程重“教”与“做”是分离的。这会导致理论和课程操作无法运用于接下来的课程和实际操作项目中去。最后，教学方式、缺乏创新的课程模式以及缺乏多样化的课程教学手法的问题依旧存在。这些课程中出现的问题对课程教学产生了一定影响，从而制约了学校培养具备行业实际操作人才的能力，无法达到培养应用型人才的目的。

四、装饰材料与工艺课程改革的方向和措施

我们通过对课程教学理念、教学目标、教学内容以及实际教学过程中出现的问题进行分析，我们发现了现存的这些问题产生的原因，从而激发我们对课程教学改革的动力。

首先、根据课程性质调整课程结构，加强课程理论和实际操作之间的结合力度。通过案例教学法，我们可以将课程融入专业室内设计课程中去。

其次、从各个方面对教师团队进行培养和建设，从而提高教师教学的专业水准。

再次、教学材料和教学中断现象在课程中经常出现。为了加强教学材料建设，优化教学内容以及提高教学材料的使用率对于教学改革来说尤为重要。

最后、运用启发型的教学模式，多元化的教学方法有助于巩固和加强对课程的教学研究和课程建设，从而不断更新课程教学内容。

五、结论

随着市场需求的不断提高，建筑装饰材料和施工技术的教学方法也必须与时俱进。我们通过对课程当前的状况和已经存在的问题进行分析，并且不断提出针对课程教学的改革的方法和建议。大学课程教学团队相对来说依旧年轻，教学水平有限，教学内容偏向缺乏理论知识学习的实践活动。教学内容统一化程度和结合力度较差。实践教学一定程度上受到实践环境的约束。在教学改革过程中出现的这些问题，已经引起许多研究人员关注并且根据课程特征，各式教学方式和方法给出了他们较好的解决方法和建议，理清课程的教学理念，从而满足学校、课程、人才和社会发展的需求。在课程改革过程当中，各大院校不断提高实训实践设施和环境建设，同时大学必须加强和企业的紧密合作，从而为学生提供实习的场所。目前，装饰材料和施工工艺课程改革已经取得了较为明显的成果，教学效果也发生了明显的改变，这一切对于培养应用型和创新型大学生尤为重要。

参考文献：

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