Obținerea amoniacului în industrie. Obținerea amoniacului în laborator

Procesul de producere a cantității optime de substanțe chimice, precum și realizările calității sale maxime afectează un număr de factori. Obținerea amoniacului depinde de indicatorii de presiune, temperatură, prezența unui catalizator utilizat substanțe și metode pentru extragerea materialului obținut. Acești parametri trebuie să fie echilibrați corespunzător pentru a obține cele mai mari profituri din procesul de producție.

Proprietăți de amoniac

La temperatura camerei și umiditatea normală a aerului, amoniacul se află într-o stare gazoasă și are un miros foarte respingător. Este înzestrat cu membrane mucoase otrăvitoare și enervante prin expunerea la corp. Pregătirea și proprietățile amoniacului depind de participarea la procesul de apă, deoarece această substanță este foarte solubilă în caracteristicile normale ale mediului.

Amoniacul este un compus de hidrogen și azot. Formula sa chimică este NH3.

Această chimică acționează ca agent reducător activ, ca urmare a arderii a căror azot liber se distinge. Amoniacul arată caracteristicile bazelor și alcaliei.

Reacția substanței cu apă

Când NH3 este dizolvat în apă, se obține apă de amoniu. Maxim la temperatura normală poate fi dizolvat în 1 volum de un element apos de 700 de volume de amoniac. Această substanță este cunoscută sub numele de alcool amoniac și este utilizat pe scară largă în industria de producție a îngrășămintelor, în instalații tehnologice.

NH3 obținut prin dizolvarea în apă în ceea ce privește calitățile sale este parțial ionizată.

Allimirea alcoolului este utilizat într-una din metodele de laborator care obține acest articol.

Obținerea unei substanțe în laborator

Prima metodă de obținere a amoniacului este aceea de a aduce alcoolul amoniac la o fierbere, după care aburul obținut se usucă și colectează compusul chimic necesar. Obținerea amoniacului în laborator este, de asemenea, posibilă prin încălzirea varului și a clorurii de amoniu solid.

Reacția de obținere a amoniacului are acest fel:

2NH4CI + CA (OH) 2 → CaCI2 + 2NH 3 + 2H20

În timpul acestei reacții, precipitatul alb cade. Este sare cacl 2, iar apa și amoniacul dorit sunt formate. Pentru a efectua drenajul substanței necesare, acesta este trecut pe un amestec de var în combinație cu un Domnule.

Obținerea amoniacului în laborator nu oferă cea mai optimă tehnologie pentru producția sa în cantitățile necesare. Oamenii au căutat mulți ani de producere a producției de substanțe pe scară industrială.

Originile tehnologiilor de producție

De-a lungul anilor 1775-1780, au fost efectuate experimente pe legarea moleculelor de azot liberă din atmosferă. Chimistul suedez K. Shelle a găsit o reacție care avea o vedere

Na2 CO 3 + 4C + N2 \u003d 2NACN + 3CO

La baza sa în 1895, N. Karo și A. Frank au dezvoltat o metodă pentru legarea moleculelor de azot liberă:

CAC 2 + N 2 \u003d CaCN 2 + C

Această opțiune necesită costuri ridicate de energie și a fost dezavantajoasă din punct de vedere economic, așa că au refuzat-o din timp.

O altă metodă destul de scumpă a devenit deschisă de chimistii englezi D. Priestli și G. Cavendysh, procesul de interacțiune a moleculelor de azot și oxigenului:

Creșterea nevoii de amoniac

În 1870, această chimică a fost considerată un produs nedorit al industriei gazelor și a fost practic inutil. Cu toate acestea, după 30 de ani, a devenit foarte popular în industria de cocos-chimie.

La început, nevoia crescută de amoniac a fost completată de separarea sa de cărbune. Dar, cu creșterea consumului de substanță, o activitate practică a fost efectuată de 10 ori pentru a căuta modalități de producție. Obținerea amoniacului a început să fie introdusă folosind stocuri de azot atmosferic.

Nevoia de substanțe pe bază de azot a fost observată în aproape toate sectoarele bine-cunoscute ale economiei.

Căutați căi de cerere industrială

Umanitatea a trecut o cale lungă de implementare a ecuației de producție:

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3

Producția de amoniac în industrie a fost mai întâi posibilă implementată în 1913 de sinteza catalitică din hidrogen și azot. Metoda este deschisă de F. Gaber în 1908.

Tehnologia deschisă a permis problema de lungă durată a multor oameni de știință din diferite țări. Până în prezent, nu a fost posibilă legarea azotului sub formă de NH3. Acest proces chimic a fost numit o reacție de cianamidă. Cu o creștere a temperaturii varului și a carbonului, a fost obținut CAC2 (carbură de calciu). Prin încălzirea azotului și a cianamidei de calciu CACN 2 a fost realizată, din care selecția amoniacului a trecut prin hidroliză.

Implementarea tehnologiilor pentru obținerea amoniacului

Obținerea NH 3 la scara globală a consumului industrial a început cu achiziționarea de tehnologie de brevet F. Gaber de către reprezentantul fabricii sociale sociale Baden A. Mittash. La începutul anului 1911, sinteza amoniacului la o mică instalare a devenit regulată. K. Bosch a creat un aparat mare de contact, pe baza dezvoltării F. Gaurer. Echipamentul original asigură procesul de extracție a amoniacului prin sintetizarea unei scale de producție. K. Bosch a preluat tot Ghidul acestei probleme.

Salvarea consumului de energie sugerată în reacțiile sintezei anumitor catalizatori.

Un grup de oameni de știință care lucrează la căutarea componentelor adecvate au propus următoarele: Catalizatorul de fier în care s-au adăugat oxizi de potasiu și aluminiu și care este considerată una dintre cele mai bune pentru a obține amoniac în industrie.

09.09.1913 Prima plantă din lume care aplică tehnologia de sinteză catalitică și-a început activitatea. Capacitatea de producție a crescut treptat, până la sfârșitul anului 1917 7 mii de tone de amoniac au fost produse într-o lună. În primul an al plantei, acest indicator a fost de numai 300 de tone pe lună.

Ulterior, în toate celelalte țări, tehnologia de sinteză a fost de asemenea utilizată pentru a aplica utilizarea catalizatoarelor, care, în esența sa, nu a fost foarte diferită de tehnica Gaberului - Bosh. Utilizarea proceselor de înaltă presiune și de circulație a avut loc în orice proces tehnologic.

Introducerea sintezei în Rusia

Rusia a utilizat, de asemenea, sinteza cu utilizarea catalizatoarelor care asigură amoniac. Reacția are acest fel:

În Rusia, prima plantă de sinteză a amoniacului și-a început activitatea în 1928 în Chernorechensk, iar apoi producția a fost construită în multe alte orașe.

Lucrarea practică la primirea amoniacului câștigă în mod constant un impuls. În perioada 1960 până în 1970, sinteza a crescut de aproape 7 ori.

În țară, substanțele catalitice mixte sunt utilizate pentru a obține cu succes, colectează și recunoaște amoniacul. Studiul compoziției lor este realizat de un grup de oameni de știință sub conducerea lui S. S. Lachinina. Acest grup a găsit cele mai eficiente materiale pentru implementarea sintezei.

Procesoarele procesului sunt, de asemenea, în curs de desfășurare. Evoluțiile științifice în acest domeniu au fost M. I. Techkin, precum și personalul său. În 1938, acest om de știință, împreună cu colegul său V. M. Pyzhev, a făcut o descoperire importantă, îmbunătățind primirea amoniacului. Ecuația cineticii sintezei, compilată de acești chimici, este de acum încolo din întreaga lume.

Procesul de sinteză modernă

Procesul de obținere a amoniacului cu ajutorul unui catalizator utilizat în producția de astăzi este reversibil. Prin urmare, problema nivelului optim de expunere la randamentul maxim al produsului este foarte relevant.

Procesul are loc la temperaturi ridicate: 400-500 ˚с. Pentru a asigura viteza necesară a reacției, se utilizează un catalizator. Producția modernă de NH3 implică utilizarea presiunii ridicate - aproximativ 100-300 ATM.

Împreună cu utilizarea sistemului de circulație, este posibilă obținerea unei mase suficient de mari a materialelor inițiale transformate în amoniac.

Producția modernă

Sistemul de lucru al oricărei plante de amoniu este destul de complicat și conține mai multe etape. Tehnologia de obținere a substanței dorite este efectuată în 6 etape. În procesul de sinteză, se obține, colectarea și recunoașterea amoniacului.

Etapa inițială constă în extragerea de sulf din gazele naturale utilizând desulfuratorul. Această manipulare este necesară datorită faptului că sulful este o otravă catalitică și omoară catalizatorul de nichel în stadiul extracției cu hidrogen.

În cea de-a doua etapă, conversia trecerii metanului, care se realizează cu utilizarea temperaturii și presiunii ridicate la utilizarea unui catalizator de nichel.

În a treia etapă există o arsură parțială de hidrogen în oxigenul aerului. Ca rezultat, se produce un amestec de vapori de apă, oxid de carbon, precum și azot.

În a patra etapă, are loc o reacție de schimbare, care trece cu diverși catalizatori și două moduri de temperatură excelente. FE3O4 este utilizat inițial și procesul fluxează la 400 ° C. În cea de-a doua etapă, un catalizator de cupru este mai eficient în influența sa, ceea ce permite producției la temperaturi scăzute.

Următoarea a cincea etapă implică eliminarea oxidului de carbon de deșeuri (VI) din amestecul de gaz prin aplicarea tehnologiei de absorbție a alcalinelor.

La etapa finală a carbonului (II) oxidul (II) este îndepărtat utilizând reacția conversiei hidrogenului în metan printr-un catalizator de nichel și o temperatură mai mare.

Amestecul de gaz obținut ca rezultat al tuturor manipulărilor conține 75% hidrogen și 25% azot. Este comprimat sub presiune mai mare și apoi se răcește.

Aceste manipulări care descriu formula de selecție a amoniacului:

N 2 + 3H 2 ↔ 2 NH 3 + 45,9 kJ

Cel puțin acest proces nu pare foarte dificil, dar toate acțiunile menționate mai sus privind implementarea acesteia vorbesc despre complexitatea obținerii de amoniac la scară industrială.

Calitatea produsului final este influențată de absența impurităților în materiile prime.

După trecerea unui drum lung de la o experiență mică de laborator la producția la scară largă, primirea de amoniac astăzi este în cerere și industria indispensabilă a industriei chimice. Acest proces se îmbunătățește în mod constant, furnizând calitatea, eficiența și cantitatea necesară de produs pentru fiecare celulă a economiei naționale.