Producția de amoniac în laborator și la scară industrială

Amoniacul (NH3) este un compus chimic de hidrogen cu azot. El și-a luat numele din cuvântul grecesc "hals ammniakos" sau latină "sal ammoniacus", care este tradus solitar - "amoniac". Este numită această substanță clorură de amoniu primit în deșertul libian în oaza de amoniu.

Amoniacul este considerat o substanță foarte toxică care poate irita membranele mucoase ale ochilor și ale tractului respirator. Simptome primare otrăvire cu amoniac sunt lacrimare abundentă, dispnee și pneumonie. Dar, în același timp, amoniacul este o substanță chimică valoroasă, utilizată pe scară largă pentru producerea de acizi anorganici, de exemplu azot, cianură și uree și săruri care conțin azot. Amoniacul lichid este o substanță excelentă de lucru a recipientelor și mașinilor frigorifice, deoarece are o căldură specifică de evaporare. apă soluții de amoniac sunt utilizate ca îngrășăminte lichide, precum și pentru amoniacarea superfosfați și a amestecurilor de grăsimi.

Producția de amoniac din gazele de eșapament în procesul de cocsificare a cărbunelui este metoda cea mai veche și cea mai accesibilă, dar până în prezent a devenit depășită și practic nu este utilizată.

Modul modern și fundamental este obținerea amoniacului în industrie pe baza procesului Haber. Esența sa în interacțiunea directă a azotului și a hidrogenului, care are loc ca urmare a transformării gazelor de hidrocarburi. Materia primă este de obicei gaze naturale, gaze rafinarea petrolului, gazele petroliere asociate, gazele reziduale rezultate din producerea acetilenei. Esența metodei de transformare a producției de amoniac este descompunerea metanului și a omologilor săi la temperatură ridicată în componente: hidrogen și monoxid de carbon cu participarea oxidanților - oxigen și vapori de apă. În același timp, aerul îmbogățit cu oxigen sau aerul atmosferic este amestecat cu gazul transformat. Inițial, reacția pentru producerea amoniacului bazată pe gazul convertibil are loc cu eliberarea căldurii, dar cu o scădere a volumului materiilor prime de reacție:

N2 + 3H2 harr-2NH3 + 45,9 kJ

Cu toate acestea, producția de amoniac pe scară industrială se realizează utilizând un catalizator și în condiții create artificial care cresc randamentul produsului finit. În atmosfera în care are loc producția de amoniac, presiunea crește până la 350 atmosfere, iar temperatura crește la 500 de grade Celsius. În aceste condiții, randamentul amoniacului este de aproximativ 30%. Gazul este îndepărtat din zona de reacție prin metoda de răcire, iar azotul și hidrogenul care nu au reacționat se întorc în coloana de sinteză și pot participa din nou la reacții. În timpul sintezei, este foarte important să se purifice amestecul de gaze provenite de la otrăvurile catalitice, substanțe care pot nega efectul catalizatorilor. Astfel de substanțe sunt vapori de apă, CO, As, P, Se, O2, S.

Fierul poros cu impurități de aluminiu și oxizi de potasiu acționează ca un catalizator în reacțiile de sinteză a azotului și a hidrogenului. Numai această substanță, din toate cele 20 de mii încercate anterior, permite atingerea stării de echilibru a reacției. Acest principiu de obținere a amoniacului este considerat cel mai economic.

Producția de amoniac în laborator se bazează pe tehnologia deplasării sale din săruri de amoniu cu alcalii puternice. Schematic, această reacție este după cum urmează:

2NH4CI + Ca (OH) 2 = 2NH3 uarr- + CaCI2 + 2H2O

sau

NH4CI + NaOH = NH3uarr- + NaCI + H20

Pentru a îndepărta excesul de umiditate și pentru a scurge amoniacul, acesta este trecut printr-un amestec de sodă caustică și var. Producția de amoniac foarte uscat se realizează prin dizolvarea sodiului metalic în acesta și apoi distilarea amestecului. Cel mai adesea, astfel de reacții sunt efectuate într-un sistem metalic închis sub vid. Un astfel de sistem trebuie să reziste la presiunea înaltă, care se obține prin emiterea de vapori de amoniac, până la 10 atmosfere la temperatura camerei.