液态氨

液态氨（Liquid Ammonia, NH₃）详解

液态氨是氨气在加压或低温下的液态形式，作为一种重要的化工原料和制冷剂，在工业和农业中应用广泛。以下是关于液态氨的详细介绍：

1. 基本特性

（1）物理性质

• 沸点（1 atm）：-33.34℃（常温下需加压储存）。

• 液态密度：约 0.682 g/cm³（-33℃），比气态氨（0.771 g/L）密度高约 880倍。

• 凝固点：-77.7℃（进一步冷却会形成固态氨）。

• 蒸气压（20℃）：约 8.5 bar（需耐压容器储存）。

• 气味：强烈的刺激性气味（极低浓度即可察觉，警示作用强）。

（2）化学性质

• 碱性：溶于水形成氢氧化铵（NH₄OH），呈强碱性。

• 可燃性：在空气中浓度 15%~28% 时可燃，但不易点燃（需高温或催化剂）。

• 腐蚀性：对铜、锌等金属有腐蚀性，需使用不锈钢或特殊合金容器。

2. 制备与来源

液态氨主要通过 哈伯法（Haber-Bosch Process） 合成：

1. 原料：氮气（N₂，来自空气） + 氢气（H₂，来自天然气或电解水）。

2. 反应条件：高温（400~500℃）、高压（150~300 bar）、铁催化剂。

   $$N_{}$$$${}_{}$$$${}_2$$$${\mathrm{}}_{}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">3</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">H</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">\to </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">N</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">H</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">3</span>}}$$$$N^2+3H^2\to 2N{H}^3$$

3. 液化：反应后的氨气经冷却压缩成液态。

3. 主要应用

（1）农业

• 化肥生产：液态氨可直接注入土壤作为氮肥，或用于生产尿素、硝酸铵等。

• 农药原料：合成除草剂、杀虫剂。

（2）工业

• 制冷剂：用于大型冷库、工业制冷系统（需注意安全性）。

• 化工原料：生产硝酸、塑料（如尼龙）、炸药（如TNT）等。

• 废水处理：中和酸性废水。

（3）能源

• 氢能载体：氨可分解为氢气（需催化剂），作为清洁能源储备。

4. 安全注意事项

（1）毒性

• 强烈刺激性：吸入高浓度氨气会损伤呼吸道，甚至致命（IDLH浓度：300 ppm）。

• 接触危害：液态氨接触皮肤或眼睛会导致化学灼伤。

（2）腐蚀性与泄漏

• 泄漏处理：需穿戴防化服，用大量水稀释（生成氨水）。

• 储存容器：需耐压且抗腐蚀（如不锈钢）。

（3）可燃性

• 虽然氨不易燃，但在特定条件下（如高温、密闭空间）可能爆炸。

5. 储存与运输

• 容器：耐压钢瓶或储罐（标注“氨”或“NH₃”）。

• 充装率：不超过容积的 85%（预留汽化空间）。

• 运输规范：

  • 公路运输需符合 危险品运输条例（UN编号1005）。

  • 船舶运输需使用专用槽车或管道。

6. 与其他制冷剂对比

7. 常见问题

Q1：家用冰箱为何不用氨制冷？

• 因氨的毒性和腐蚀性，家用制冷多采用氟利昂或碳氢化合物。

Q2：氨泄漏如何应急？

• 立即疏散，逆风向撤离，用水雾吸收氨气（不可直接喷向泄漏源）。

Q3：液态氨能否替代汽油？

• 目前研究阶段，需解决氨燃烧效率低、NOx排放高的问题。