Produkcja amoniaku w skali laboratoryjnej i przemysłowej

Amoniak (NH3) jest związkiem chemicznymzwiązek wodoru z azotem. Jego imię pochodzi od greckiego słowa "hals ammniakos" lub łacińskiego "sal ammoniacus", które tłumaczone jest jako "amoniak". Jest to substancja o nazwie chlorek amonu, który został uzyskany na pustyni libijskiej w oazie amonu.

Amoniak jest uważany za bardzo toksyczną substancję,Może podrażniać błony śluzowe oczu i dróg oddechowych. Podstawowymi objawami zatrucia amoniakiem są obfite łzawienie, duszność i zapalenie płuc. Jednocześnie amoniak jest cenną substancją chemiczną, która jest szeroko stosowana do produkcji kwasów nieorganicznych, na przykład azotynów, cyjanku i mocznika oraz soli zawierających azot. Ciekły amoniak jest doskonałą substancją roboczą chłodzonych pojemników i maszyn, ponieważ ma wysokie ciepło właściwe parowania. Wodne roztwory amoniaku są stosowane jako płynne nawozy, a także do amoniaku superfosfatów i mieszanin tłuszczów.

Produkcja amoniaku z gazów spalinowych w procesie koksowania węgla jest najstarszą i najbardziej dostępną metodą, ale do tej pory stała się przestarzała i praktycznie nie jest używana.

Nowoczesny i podstawowy sposób toprodukcja amoniaku w przemyśle w oparciu o proces Habera. Jego istota w bezpośredniej interakcji azotu i wodoru, która występuje w wyniku konwersji gazów węglowodorowych. Jako surowiec zwykle stosuje się gaz ziemny, gazy rafineryjne, związane z nimi gazy naftowe, gazy resztkowe z produkcji acetylenu. Istotą metody konwersji amoniaku jest rozkład metanu i jego homologów w wysokiej temperaturze na składniki: wodór i tlenek węgla z udziałem czynników utleniających - tlenu i pary wodnej. W tym samym czasie powietrze wzbogacone w tlen lub powietrze atmosferyczne miesza się z przekształconym gazem. Początkowo reakcja wytwarzania amoniaku w przeliczeniu na gaz wymienialny przebiega z uwolnieniem ciepła, ale ze zmniejszeniem objętości wyjściowych materiałów reakcji:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 45,9 kJ

Jednak produkcja amoniaku na skalę przemysłowąjest przeprowadzane przy użyciu katalizatora i w sztucznie wytworzonych warunkach, które umożliwiają zwiększenie wydajności gotowego produktu. W atmosferze, w której odbywa się produkcja amoniaku, ciśnienie wzrasta do 350 atmosfer, a temperatura wzrasta do 500 stopni Celsjusza. W takich warunkach wydajność amoniaku wynosi około 30%. Gaz usuwa się ze strefy reakcji metodą chłodzenia, a azot i wodór, które nie przereagowały, powracają do kolumny syntezowej i mogą ponownie uczestniczyć w reakcjach. Podczas syntezy bardzo ważne jest oczyszczenie mieszaniny gazów z trucizn katalitycznych, substancji, które mogą negować działanie katalizatorów. Takie substancje to para wodna, CO, As, P, Se, O2, S.

Jako katalizator w syntezie azotui wodór jest porowatym żelazem z zanieczyszczeniami glinu i tlenków potasu. Tylko ta substancja, z wszystkich 20 tysięcy wcześniej wypróbowanych, pozwala na osiągnięcie stanu równowagi reakcji. Ta zasada otrzymywania amoniaku jest uważana za najbardziej ekonomiczną.

Wytwarzanie amoniaku w laboratorium opiera się na technologii jego wypierania z soli amonowych o silnych alkaliach. Schematycznie ta reakcja wygląda następująco:

2NH4CI + Ca (OH) 2 = 2NH3 ↑ + CaCl2 + 2H2O

lub

NH4Cl + NaOH = NH3 ↑ + NaCl + H2O

Aby usunąć nadmiar wilgoci i odprowadzić amoniak, jegoprzechodzić przez mieszaninę sody kaustycznej i wapna. Wytwarzanie bardzo suchego amoniaku osiąga się przez rozpuszczenie w nim metalicznego sodu, a następnie destylację mieszaniny. Najczęściej takie reakcje przeprowadza się w zamkniętym układzie metalicznym pod próżnią. I taki układ musi wytrzymywać wysokie ciśnienie, które osiąga się emitując pary amoniaku, do 10 atmosfer w temperaturze pokojowej.

</ p>>