实验室制取氨气的方法 氨气的危害及中毒后的处理

一、氨气的实验室制法介绍

　　加热固体铵盐和碱

　　的混合物反应原理：2NH4Cl+Ca(OH)2=△= CaCl2+2NH3↑+2H2O[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。

　　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。

二、氨气工业制法介绍

　　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。

三、氨气吸入的危害表现

　　氨的刺激性是可靠的有害浓度报警信号。但由于嗅觉疲劳，长期接触后对低浓度的氨会难以察觉。吸入是接触的主要途径，吸入氨气后的中毒表现主要有以下几个方面。

　　轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、喉痛、发音嘶哑。氨进入气管、支气管会引起咳嗽、咯痰、痰内有血。严重时可咯血及肺水肿，呼吸困难、咯白色或血性泡沫痰，双肺布满大、中水泡音。患者有咽灼痛、咳嗽、咳痰或咯血、胸闷和胸骨后疼痛等。

　　急性吸入氨中毒的发生多由意外事故如管道破裂、阀门爆裂等造成。急性氨中毒主要表现为呼吸道粘膜刺激和灼伤。其症状根据氨的浓度、吸入时间以及个人感受性等而轻重不同。

　　急性轻度中毒：咽干、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、咳痰，胸闷及轻度头痛，头晕、乏力，支气管炎和支气管周围炎。

　　急性中度中毒：上述症状加重，呼吸困难，有时痰中带血丝，轻度发绀，眼结膜充血明显，喉水肿，肺部有干湿性哕音。

　　急性重度中毒：剧咳，咯大量粉红色泡沫样痰，气急、心悸、呼吸困难，喉水肿进一步加重，明显发绀，或出现急性呼吸窘迫综合症、较重的气胸和纵隔气肿等。

　　严重吸入中毒：可出现喉头水肿、声门狭窄以及呼吸道粘膜脱落，可造成气管阻塞，引起窒息。吸入高浓度的氨可直接影响肺毛细血管通透性而引起肺水肿，可诱发惊厥、抽搐、嗜睡、昏迷等意识障碍。个别病人吸入极浓的氨气可发生呼吸心跳停止。

四、氨气中毒的急救措施

　　清除污染

　　如果患者只是单纯接触氨气，并且没有皮肤和眼的刺激症状，则不需要清除污染。假如接触的是液氨，并且衣服已被污染，应将衣服脱下并放入双层塑料袋内。

　　如果眼睛接触或眼睛有刺激感，应用大量清水或生理盐水冲洗20min以上。如患者戴有隐形眼镜，又容易取下并且不会损伤眼睛的话，应取下隐形眼镜。

　　对接触的皮肤和头发用大量清水冲洗15min以上。冲洗皮肤和头发时要注意保护眼睛[5] 。

　　病人复苏

　　应立即将患者转移出污染区，至空气新鲜处，对病人进行复苏三步法(气道、呼吸、循环)。

　　气道：保证气道不被舌头或异物阻塞。

　　呼吸：检查病人是否呼吸，如无呼吸可用袖珍面罩等提供通气。

　　循环：检查脉搏，如没有脉搏应施行心肺复苏。

　　初步治疗

　　氨中毒无特效解毒药，应采用支持治疗。

　　如果接触浓度≥500ppm，并出现眼刺激、肺水肿的症状，应立即就医。

　　对氨吸入者，应给湿化空气或氧气。如有缺氧症状，应给湿化氧气。

　　如果呼吸窘迫，应考虑进行气管插管。

　　如皮肤接触氨，会引起化学烧伤，可按热烧伤处理：适当补液，给止痛剂，维持体温，用消毒垫或清洁床单覆盖伤面。如果皮肤接触高压液氨，要注意冻伤。

　　误服者给饮牛奶，有腐蚀症状时忌洗胃。