Производство на амоняк в лабораторен и промишлен мащаб

Амонякът (NH3) е химично съединение на водород с азот. Той получава името си от гръцката дума "hals ammniakos" или латински "sal ammoniacus", която е преведена самотно - "амоняк". Това вещество се нарича амониев хлорид получени в либийската пустиня в оазиса на амония.

Амонякът се счита за много токсично вещество, което може да раздразни лигавиците на очите и дихателните пътища. Първични симптоми отравяне с амоняк са богати на лакримация, диспнея и пневмония. В същото време амонякът е ценно химическо вещество, което се използва широко за производството на неорганични киселини, например азотни, цианидни и карбамидни и съдържащи азот соли. Течният амоняк е отлично работещо вещество на хладилни контейнери и машини, тъй като има висока специфична топлина на изпаряване. вода амониеви разтвори се използват като течни торове, както и за амонизация на суперфосфати и мазни смеси.

Производството на амоняк от отработените газове в процеса на коксуване на въглища е най-старият и най-достъпен метод, но досега той е остарял и практически не се използва.

Модерният и основен начин е да се получи амоняк в промишлеността въз основа на процеса Haber. Нейната същност в прякото взаимодействие на азот и водород, която се получава в резултат на превръщането на въглеводородните газове. Изходният материал обикновено е природен газ, газове рафиниране на нефт, свързани петролни газове, остатъчни газове от производството на ацетилен. Същността на метода на преобразуване на производството на амоняк е разграждането на метан и неговите хомолози при висока температура в компоненти: водород и въглероден моноксид с участието на оксиданти - кислород и водни пари. В същото време въздух, обогатен с кислород, или атмосферен въздух се смесва с преобразувания газ. Първоначално реакцията за получаване на амоняк въз основа на конвертируемия газ протича с освобождаване на топлина, но с намаляване на обема на реакционните изходни материали:

N2 + 3H2 harr-2NH3 + 45.9 kJ

Производството на амоняк в промишлен мащаб обаче се извършва при използване на катализатор и при изкуствено създадени условия, които повишават добива на крайния продукт. В атмосферата, където се произвежда амоняк, налягането се увеличава до 350 атмосфери, а температурата се повишава до 500 градуса по Целзий. При такива условия добивът на амоняк е около 30%. Газът се отстранява от реакционната зона чрез охлаждащия метод, а азотът и водородът, които не са реагирали, се връщат в синтезната колона и отново могат да участват в реакциите. По време на синтеза е много важно да се пречисти сместа от газове от каталитични отрови, вещества, които могат да отхвърлят ефекта на катализаторите. Такива вещества са водни пари, CO, As, P, Se, O2, S.

Порестото желязо с примеси на алуминиеви и калиеви оксиди действа като катализатор в реакциите на синтеза на азот и водород. Само това вещество, от всичките 20 000 опитани по-рано, позволява да се достигне равновесно състояние на реакцията. Този принцип на получаване на амоняк се счита за най-икономичен.

Производството на амоняк в лабораторията се основава на технологията на изместване от амониеви соли със силни основи. Схематично, тази реакция е, както следва:

2NH4C1 + Ca (OH) 2 = 2NH3 uarr- + CaCl2 + 2H2O

или

NH4CI + NaOH = NH3uarr- + NaCI + Н20

За да се отстрани излишната влага и да се отцеди амонякът, той се прекарва през смес от сода каустик и вар. Производството на много сух амоняк се постига чрез разтваряне на метален натрий в него и след това дестилиране на сместа. Най-често такива реакции се извършват в затворена метална система под вакуум. И такава система трябва да издържа на високото налягане, което се постига чрез излъчване на амонячна пара, до 10 атмосфери при стайна температура.