Получение аммиака в промышленности – Получение аммиака в промышленности и в лаборатории из азота

Содержание

Получение аммиака в промышленности. Получение аммиака в лаборатории :: SYL.ru

На процесс производства оптимального количества химического вещества, а также достижения максимального его качества влияет ряд факторов. Получение аммиака зависит от показателей давления, температуры, наличия катализатора, используемых веществ и способа извлечения полученного материала. Эти параметры необходимо правильно сбалансировать для достижения наибольшей прибыли от производственного процесса.

Свойства аммиака

При комнатной температуре и нормальной влажности воздуха аммиак находится в газообразном состоянии и имеет очень отталкивающий запах. Он наделен ядовитым и раздражающим слизистые оболочки воздействием на организм. Получение и свойства аммиака зависят от участия в процессе воды, так как это вещество очень растворимо в нормальных характеристиках окружающей среды.

Аммиак является соединением водорода и азота. Его химическая формула – NH3.

Это химическое вещество выступает активным восстановителем, в результате горения которого выделяется свободный азот. Аммиак проявляет характеристики оснований и щелочей.

Реакция вещества с водой

При растворении NH3 в воде получают аммиачную воду. Максимально при обычной температуре можно растворить в 1 объеме водного элемента 700 объемов аммиака. Известно это вещество как нашатырный спирт и широко применяется в отрасли производства удобрений, в технологических установках.

Полученный путем растворения в воде NH3 по своим качествам частично ионизирован.

Нашатырный спирт используется в одном из методов лабораторного получения этого элемента.

Получение вещества в лаборатории

Первый метод получения аммиака заключается в доведении нашатырного спирта до кипения, после чего полученный пар осушают и собирают требуемое химическое соединение. Получение аммиака в лаборатории возможно также путем нагревания гашеной извести и твердого хлорида аммония.

Реакция получения аммиака имеет такой вид:

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O

В ходе этой реакции выпадает осадок белого цвета. Это соль CaCl2, а еще образовывается вода и искомый аммиак. Для проведения осушения требуемого вещества его пропускают по смеси извести в сочетании с натром.

Получение аммиака в лаборатории не обеспечивает самую оптимальную технологию его производства в необходимых количествах. Люди много лет искали способы добычи вещества в промышленных масштабах.

Истоки налаживания технологий производства

На протяжении 1775-1780 годов были осуществлены опыты по связыванию свободных молекул азота из атмосферы. Шведский химик К. Шелле нашел реакцию, которая имела вид

Na2CO3 + 4C + N2 = 2NaCN + 3CO

На ее основе в 1895 году Н. Каро и А. Франк разработали метод связывания свободных молекул азота:

CaC2 + N2 = CaCN2 + C

Этот вариант требовал больших затрат энергии и был экономически невыгодным, поэтому со временем от него отказались.

Еще одним довольно затратным методом стал открытый английскими химиками Д. Пристли и Г. Кавендишем процесс взаимодействия молекул азота и кислорода:

N2 + O2 = 2NO

Рост потребности в аммиаке

В 1870 году это химическое вещество считалось нежелательным продуктом газовой промышленности и было практически бесполезным. Однако спустя 30 лет это оно стало очень востребованным в коксохимической отрасли.

Сначала возросшую потребность в аммиаке восполняли путем его выделения из каменного угля. Но при росте потребления вещества в 10 раз по поиску путей его добычи велась практическая работа. Получение аммиака стали внедрять с применением запасов атмосферного азота.

Потребность в веществах на основе азота наблюдалась практически во всех известных отраслях экономики.

Поиск путей удовлетворения промышленного спроса

Долгий путь прошло человечество к осуществлению уравнения производства вещества:

N2 + 3H2 = 2NH3

Получение аммиака в промышленности впервые удалось реализовать в 1913 году путем каталитического синтеза из водорода и азота. Способ открыт Ф. Габером в 1908 году.

Открытая технология разрешила давнюю проблему многих ученых разных стран. До этого момента не удавалось связать азот в виде NH3. Этот химический процесс получил название цианамидной реакции. При повышении температуры извести и углерода получалось вещество CaC2 (карбид кальция). Путем нагревания азота и добивались получения цианамида кальция CaCN2, из которого выделение аммиака проходило путем гидролиза.

Внедрение технологий для получения аммиака

Получение NH3 в глобальных масштабах промышленного потребления началось с покупки патента технологий Ф. Габера представителем Баденского содового завода А. Митташем. В начале 1911 года синтез аммиака на небольшой установке стал регулярным. К. Бош создал большой контактный аппарат, исходя из разработок Ф. Габера. Это было оригинальное оборудование, обеспечивающее процесс извлечения аммиака путем синтеза в производственном масштабе. К. Бош взял на себя все руководство по данному вопросу.

Экономия энергозатрат предполагала участие в реакциях синтеза определенных катализаторов.

Группа ученых, работающая над поиском подходящих составляющих, предложила следующее: железный катализатор, в который добавлялись оксиды калия и алюминия и который поныне считается одним из наилучших, обеспечивающих получение аммиака в промышленности.

9.09.1913 начал свою работу первый в мире завод, применяющий технологию каталитического синтеза. Постепенно наращивались производственные мощности, и к концу 1917 года вырабатывалось 7 тыс. т аммиака за месяц. В первый год работы завода этот показатель составлял всего 300 т в месяц.

Впоследствии во всех других странах тоже стали применять технологию синтеза с применением катализаторов, которая по своей сути не очень отличалась от техники Габера — Боша. Применение высокого давления и циркуляционных процессов происходило в любом технологическом процессе.

Внедрение синтеза в России

В России также применялся синтез с применением катализаторов, обеспечивающих получение аммиака. Реакция имеет такой вид:

N2 + 3H2 ↔ 2 NH3↑ + 45,9 кДж

В России самый первый завод аммиачного синтеза начал свою работу в 1928 году в Чернореченске, а далее были построены производства во многих других городах.

Практическая работа по получению аммиака постоянно набирает обороты. В период с 1960 по 1970 год синтез увеличился почти в 7 раз.

В стране для успешного получения, собирания и распознавания аммиака используют смешанные каталитические вещества. Изучение их состава осуществляет группа ученых под предводительством С. С. Лачинова. Именно эта группа нашла наиболее эффективные материалы для технологии осуществления синтеза.

Также постоянно ведутся исследования кинетики процесса. Научные разработки в этой области вели М. И. Темкин, а также его сотрудники. В 1938 году этот ученый вместе со своим коллегой В. М. Пыжевым сделал важное открытие, совершенствуя получение аммиака. Уравнение кинетики синтеза, составленное этими химиками, применяется отныне по всему миру.

Современный процесс синтеза

Процесс получения аммиака при помощи катализатора, применяемый в сегодняшнем производстве, имеет обратимый характер. Поэтому очень актуальным является вопрос оптимального уровня воздействия показателей на достижение максимального выхода продукции.

Процесс протекает при высокой температуре: 400-500 ˚С. Для обеспечения необходимой скорости прохождения реакции применяется катализатор. Современное получение NH3 предполагает использование высокого давления — около 100-300 атм.

Совместно с применением циркуляционной системы можно получить достаточно большую массу превращенных в аммиак первоначальных материалов.

Современное производство

Система работы любого аммиачного завода достаточно сложная и содержит в себе нескольких этапов. Технология получения искомого вещества осуществляется в 6 этапов. В процессе проведения синтеза происходит получение, собирание и распознавание аммиака.

Первоначальная стадия заключается в извлечении серы из природного газа при помощи десульфуратора. Эта манипуляция требуется вследствие того, что сера является каталитическим ядом и убивает никелевый катализатор еще на стадии извлечения водорода.

На втором этапе проходит конверсия метана, которая протекает с применением высокой температуры и давления при использовании никелевого катализатора.

На третьей стадии случается частичное выгорание водорода в кислороде воздуха. В результате производится смесь водяного пара, оксида углерода, а также азота.

На четвертом этапе происходит реакция сдвига, которая проходит при различных катализаторах и двух отличных температурных режимах. Первоначально применяется Fe3O4, и процесс протекает при температуре 400 ˚С. Во второй стадии участвует более эффективный по своему воздействию медный катализатор, что позволяет осуществление производства при низких температурах.

Следующая пятая стадия предполагает избавление от ненужного оксида углерода (VI) из смеси газа путем применения технологии поглощения раствором щелочи.

На завершающем этапе оксид углерода (II) удаляется при использовании реакции конверсии водорода в метан через никелевый катализатор и большую температуру.

Полученная в результате всех манипуляций смесь газа содержит 75 % водорода и 25 % азота. Ее сжимают под большим давлением, а затем остужают.

Именно эти манипуляции описывает формула выделения аммиака:

N2 + 3H2 ↔ 2 NH3↑ + 45,9 кДж

Хоть этот процесс выглядит не очень сложным, однако все вышеперечисленные действия по ее осуществлению говорят о сложности получения аммиака в промышленном масштабе.

На качество конечного продукта влияет отсутствие в сырье примесей.

Пройдя долгий путь от небольшого лабораторного опыта до масштабного производства, получение аммиака на сегодняшний день является востребованной и незаменимой отраслью химической промышленности. Этот процесс постоянно совершенствуется, обеспечивая качество, экономичность и необходимое количество продукта для каждой ячейки народного хозяйства.

www.syl.ru

Получение аммиака в промышленности | Промышленность России и мира…

Аммиак— легкий бесцветный газ, имеющий неприятный резкий запах. Он очень важен для химической промышленности, так как в его составе имеется атом азота и три атома водорода. Аммиак применяется в основном для получения азотосодержащих удобрений, сульфата аммония и мочевины, для получения взрывчатых веществ, полимеров и других продуктов, так же аммиак применяется и в медицине.

Получение аммиака в промышленности не простой, трудоемкий и дорогостоящий процесс, основанный на синтезе его из водорода и азота при помощи катализатора, высокой температуры и под давлением. Активированное оксидами калия и алюминия губчатое железо используется как катализатор. Промышленные установки по синтезу аммиака основаны на циркуляции газов. Это выглядит следующим образом: прореагировавшая смесь газов, в которой содержится аммиак, охлаждается и происходит конденсация и отделение аммиака, а азот с водородом, которые не вступали в реакцию перемешиваются с новой порцией газов и вновь подаются на катализатор.

Рассмотрим данный процесс производственного синтеза аммиака, который происходит в несколько стадий, более подробно. На первой стадии производится удаление серы из природного газа при помощи технического устройства десульфуратора. На втором этапе осуществляется процесс конверсии метана при температуре 800 градусов по Цельсию на никелевом катализаторе: Образовавшийся после данной реакции водород пригоден для синтеза аммиака и в реактор подается воздух, содержащий азот. На этой стадии так же происходит частичное сгорание углерода после его взаимодействия с кислородом, который так же содержится в воздухе: 2 h3O + O2->h3О (пар).

Результатом данной стадии производства является получение смеси водяного пара и оксидов углерода (вторичного) и азота. Третья стадия идет в два процесса. Так называемый процесс “сдвига” идет в двух реакторах “сдвига”. В первом применяется катализатор Fe3O4 и реакция идет при высоких температурах, порядка 400 градусов по Цельсию. Во втором реакторе используется более производительный медный катализатор, и процесс проводится при более низкой температуре. Четвертый этап включает в себя очистку газовой смеси от оксида углерода (IV).

Данную очистку проводят с помощью промывания газовой смеси щелочным раствором, который поглощает оксид. Реакция 2 h3O + O2h3О (пар) обратимая и после третьего этапа в газовой смеси остаётся ещё приблизительно 0,5% оксида углерода. Этого количества достаточно, чтобы испортить железный катализатор. На четвертом этапе оксид углерода (II) ликвидируют конверсией водорода в метан на никелевом катализаторе при температурах 400 градусов по Цельсию: СО + 3Н2 ->СН4 +Н2О

Газовая смесь, которая ориентировочно содержит ? 74.5% водорода и 25,5% азота, подвергают сжатию. Сжатие приводит к стремительному повышению температуры смеси. После сжатия смесь охлаждают до 350 градусов по Цельсию. Этот процесс описывается с реакцией: N2 + 3Н2 — 2NН3 ^ + 45,9 кДж. (процесс Гербера)

about-prom.ru

Получение аммиака в лабораторных и промышленных масштабах

Аммиак (Nh4) представляет собой химическое соединение водорода с азотом. Свое название он получил от греческого слова «hals ammniakos» или латинского «sal ammoniacus» которые переводятся одиноково — «нашатырь». Именно такое вещество под названием аммония хлорид получали в Ливийской пустыне в оазисе Аммониум.

Аммиак считается очень ядовитым веществом, которое способно раздражать слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Первичными симптомами отравления аммиаком являются обильное слезотечение, одышка и воспаление легких. Но вместе с тем, аммиак – ценное химическое вещество, которое широко используется для получения неорганических кислот, например, азотной, синильной, а также мочевины и азотсодержащих солей. Жидкий аммиак — это превосходное рабочее вещество холодильных контейнеров и машин, так как он имеет большую удельную теплоту испарения. Водные растворы аммиака используют как жидкие удобрения, а также для аммонизации суперфосфатов и туковых смесей.

Получение аммиака из отходящих газов в процессе коксования угля является древнейшим и весьма доступным методом, но на сегодняшний день он уже устарел и практически не используется.

Современным и основным способом является получение аммиака в промышленности на основе процесса Габера. Его суть в прямом взаимодействии азота и водорода, которое протекает в результате конверсии углеводородных газов. В качестве исходного сырья выступают обычно природный газ, газы нефтепереработки, попутные нефтяные газы, остаточные газы от производства ацетилена. Суть метода конверсионного получения аммиака состоит в разложении метана и его гомологов при высокой температуре на составляющие: водород и окись углерода с участием окислителей – кислорода и водяного пара. При этом к конвертируемому газу подмешивают воздух, обогащенный кислородом, либо атмосферный воздух. Изначально реакция получения аммиака на основе конвертируемого газа протекает с выделение тепла, но с понижением объема исходных продуктов реакции:

N2 + 3h3 ↔ 2Nh4 + 45,9 кДж

Однако получение аммиака в промышленных масштабах ведется с использованием катализатора и при искусственно созданных условиях, которые позволяют увеличить выход готового продукта. В атмосфере, где проходит получение аммиака, увеличивается давление до 350 атмосфер, а температура поднимается до 500 градусов Цельсия. При таких условиях выход аммиака — около 30%. Газ удаляется из зоны реакции с помощью метода охлаждения, а азот и водород, которые не прореагировали, возвращаются обратно в колонну синтеза и снова могут участвовать в реакциях. В ходе синтеза очень важно очистить смесь газов от каталитических ядов, веществ, способных сводить на нет действие катализаторов. Такими веществами являются пары воды, СО, As, P, Se, O2, S.

В качестве катализатора в реакциях синтеза азота и водорода выступает пористое железо с примесями оксидов алюминия и калия. Только это вещество, из всех 20 тысяч ранее перепробованных, позволяет достичь равновесного состояния реакции. Такой принцип получения аммиака считается самым экономичным.

Получение аммиака в лаборатории основано на технологии вытеснения его из аммониевых солей сильными щелочами. Схематически эта реакция представлена следующим образом:

2Nh5CI + Ca(OH)2 = 2Nh4 ↑+ CaCl2 + 2h3O

или

Nh5Cl + NaOH = Nh4↑ + NaCl + h3O

Чтобы удалить лишнюю влагу и осушить аммиак, его пропускают через смесь едкого натра и извести. Получение аммиака очень сухого достигается в результате растворения в нем металлического натра и последующей перегонки смеси. Чаще всего такие реакции проводят в закрытой металлической системе под вакуумом. Причем такая система должна выдержать высокое давление, которое достигается выделяющимися парами аммиака, до 10 атмосфер при комнатной температуре.

fb.ru

Общие научные принципы химического производства (на примере промышленного получения аммиака, серной кислоты, метанола)

Промышленное получение серной  кислоты

1)      4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2)      2SO2 + O2V2O5→ 2SO3

3)      nSO3 + H2SO4 → H2SO4·nSO3 (олеум)

Измельчённый очищенный влажный пирит (серный колчедан) сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое«. Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом.
Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2, O2, пары воды (пирит был влажный) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Газ очищают от примесей твёрдых частиц (в циклоне и электрофильтре) и паров воды (в сушильной башне).
В контактном аппарате происходит окисление сернистого газа с использованием катализатора V2O5 ( пятиокись ванадия) для увеличения скорости реакции. Процесс окисления одного оксида в другой является обратимым. Поэтому подбирают оптимальные условия протекания прямой реакции — повышенное давление (т.к прямая реакция идет с уменьшением общего объема) и температура не выше 500 С ( т.к реакция экзотермическая).

В поглотительной башне происходит поглощение оксида серы (VI) концентрированной серной кислотой.
Поглощение водой не используют, т.к оксид серы растворяется в воде с выделением большого количества теплоты, поэтому образующаяся  серная кислота закипает и превращается в пар. Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3

Промышленное получение аммиака

Предварительно получают азотоводородную смесь. Водород получают конверсией метана (из природного газа):

СН4 + Н2О(г) → СО + ЗН2 — Q

2СН4 + О2 → 2СО + 4Н2 + Q

СО + Н2О(г)  → СО2 + Н2 + Q

Азот получают из жидкого воздуха.

В турбокомпрессоре происходит сжатие смеси до необходимого давления 25·106 Па. В колонне синтеза газы реагируют при 450—500 °С в присутствии катализатора (пористое железо с примесями Al2O3 и K2O) :
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 92 кДж (выход 10—20% аммиака)

Образующийся аммиак отделяют от непрореагировавших азота и водорода сжижением в холодильнике, возвращая непрореагировавшую азотоводородную смесь в колонну синтеза.
Процесс непрерывный, циркуляционный.

Применение: производство азотных удобрений, взрывчатых веществ, пластических масс и др.

Производство метилового спирта

До промышленного освоения каталитического способа получения метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название «древесный спирт»). В данное время этот способ имеет второстепенное значение.

Современный способ:

Сырье: синтез-газ — смесь оксида углерода (II) с водородом (1:2).

Вспомогательные материалы: катализаторы (ZnO  и CuO).

Основной химический процесс: синтез-газ при температуре 250 °С и давлении 7 МПа  превращается каталитически в метанол:

СО + 2Н2 ↔ СНзОН + Q

Особенности технологического процесса: при прохождении газовой смеси через слой катализатора образуется 10—15% метанола,  который конденсируют, а непрореагировавшую смесь смешивают со свежей порцией синтез — газа и после нагревания снова направляют в слой катализатора (циркуляция). Общий выход — 85%.

Условия проведения синтеза метанола и аммиака при среднем   давлении сходны, а сырье (природный газ) общее для обоих   процессов. Поэтому чаще всего производства метанола и аммиака   объединяют (азотно-туковые заводы).

 


himege.ru

1. Способы получения аммиака. Производство аммиака: краткая характеристика

Похожие главы из других работ:

Алкины как химические вещества

2. Способы получения алкинов

В промышленности ацетилен применяется весьма широко и разработан способ его получения термолизом метана или гидрированием углерода при 3000 оС: Реакцию проводят, используя электрическую дугу между угольными электродами в токе водорода, т.к…

Аминокислоты

Способы получения аминокислот

1.Аминокислоты получаются при гидролизе белка, который протекает при нагревании белковых веществ при температуре равной 1000С , в присутствии серной кислоты в течении 24-48 часов…

Галогеноалканы, их свойства и получение

2. Способы получения галогеналканов

Способы получения органических галогенидов можно объединить в две группы: реакции замещения и реакции присоединения. Выбор пути и условий реакции зависят от строения углеродного скелета галогенируемой молекулы и того атома или группы атомов…

Одноатомные спирты и их применение в медицине

2.3 Способы получения

1.Самый общий способ получения спиртов, имеющий промышленное значение, — гидратация алкенов. Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над фосфорнокислым катализатором: Из этилена получается этиловый спирт, из пропена — изопропиловый…

Оксисоединения альдегиды и кетоны

2. Способы получения оксосоединений

Для получения альдегидов и кетонов могут быть использованы реакции окисления-восстановления, замещения, присоединения, отщепления, Реакции окисления Альдегиды могут быть получены окислением или дегидрированием первичных спиртов…

Получение хлористого винила

1.1 Способы получения

Хлористый винил может быть получен одним из следующих способов. 1…

Производство аммиака: краткая характеристика

2. Современный процесс получения аммиака

Работа современного аммиачного завода очень сложна. Это утверждение кажется удивительным, если «ориентироваться» только лишь на достаточно просто выглядящее уравнение реакции (1), являющееся основой синтеза аммиака…

Производство меламина на ОАО «Невинномысский Азот»

2. Способы получения меламина

Впервые меламин был получен Либихом в 1834 г. сплавлением тиоцианата калия с хлоридом аммония. В 1913 г. Штале и Краух получили меламин на дициандиамида по реакции…

Синтез, очистка и анализ 2-нафтилацетата

1.3 Способы получения

2-Нафтилацетат можно получить из органических веществ различных классов несколькими способами: реакцией этерификации, ацилирования спиртовгалогенарилами…

Строение и свойства алкенов

2. Способы получения олефинов

Получение алкенов в промышленности осуществляют термической переработкой нефти (крекинг) и каталитическим дегидрированием алканов на смешанных оксидах хрома и железа…

Технология получения высокоочищенного хитозана из панцирей ракообразных

Способы получения хитозана

Хитозан является аминополисахаридом, полученным при удалении ацетильной группы в хитине в результате обработки его в жестких условиях раствором щелочи, что позволяет заместить ацетильные группы хитина аминогруппами. Таким образом…

Фенолы: методы синтеза и химические свойства

1. Способы получения фенолов

Фенол и его гомологи образуются при сухой перегонке дерева и в большом количестве — при перегонке каменного угля. Однако коксохимическое производство не может полностью удовлетворить промышленные потребности в феноле. Кроме того…

Химические свойства простых циклических эфиров на примере этилоксирана

2.4 Способы получения

Этиленоксид был открыт в 1859 году французским химиком-органиком Шарлем Адольфом Вюрцем действием гидроксида калия на 2-хлорэтанол: Удобным и одним из старейших препаративных методов получения окиси этилена является действие щёлочи на…

Химия эпихлоргидрина

3. Способы получения

Этиленгликоль

Способы получения этиленгликоля

В промышленном масштабе этиленгликоль получают главным образом гидратацией окиси этилена: Н2С — СН2 +Н2О СН2ОН — СН2ОН О При гидратации окиси этилена, кроме этиленгликоля, образу-ются ди-, три-, тетра- и полиэтиленгликоли…

him.bobrodobro.ru

Что такое аммиак? Формула и свойства аммиака

Аммиак – соединение, являющееся важнейшим источником азота для живых организмов, а также нашедшее применение в различных отраслях промышленности. Что такое аммиак, каковы его свойства? Давайте разберемся.

Что такое аммиак: основные характеристики

Аммиак (нитрид водовода) – соединение азота с водородом, имеющее химическую формулу NH3. Форма молекулы напоминает тригональную пирамиду, в вершине которой расположен атом азота.

Аммиак представляет собой газ, не имеющий цвета, но обладающий резким специфическим запахом. Плотность аммиака почти в два раза меньше, чем плотность воздуха. При температуре 15 oC она составляет 0,73 кг/м3. Плотность аммиака жидкого в нормальных условиях равна 686 кг/м3. Молекулярная масса вещества — 17,2 г/моль. Отличительной особенностью аммиака является его высокая растворимость в воде. Так, при температуре 0 °C ее значение достигает около 1200 объемов в объеме воды, при 20 °C – 700 объемов. Раствор «аммиак — вода» (аммиачная вода) характеризуется слабощелочной реакцией и довольно уникальным свойством по сравнению с другими щелочами: с увеличением концентрации плотность снижается.

Как образуется аммиак?

Что такое аммиак в организме человека? Это конечный продукт азотистого обмена. Большую его часть печень конвертирует в мочевину (карбамид) – менее токсичное вещество.

Аммиак в природных условиях образуется в результате разложения органических соединений, содержащих азот. Для использования в промышленности это вещество получают искусственным путем.

Получение аммиака в промышленных и лабораторных условиях

В промышленных условиях аммиак получают путем каталитического синтеза из азота и водорода:

N2 + 3H2 → 2Nh4 + Q.

Процесс получения вещества проводят при температуре 500 °C и давлении 350 атм. В качестве катализатора используется пористое железо. Полученный аммиак удаляется охлаждением. Азот и водород, которые не прореагировали, возвращаются на синтез.

В лабораторных условиях аммиак получают в основном путем слабого нагревания смеси, состоящей из хлорида аммония и гашеной извести:

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O.

Для осушения готовое соединение пропускается через смесь извести и едкого натра. Довольно сухой аммиак можно получить путем растворения в нем металлического натрия и последующей перегонки.

Где используется аммиак?

Нитрид водорода широко применяется в различных отраслях промышленности. Огромные его количества используются для производства азотной кислоты и различных удобрений (мочевина, нитрат аммония и др.), полимеров, синильной кислоты, соды, аммониевых солей и других видов продукции химического производства.

В легкой промышленности свойства аммиака применяют при очистке и окрашивании таких тканей, как шелк, шерсть и хлопок. В сталелитейном производстве он используется для увеличения твердости стали путем насыщения ее поверхностных слоев азотом. В нефтехимической промышленности при помощи нитрида водорода нейтрализуют кислотные отходы.

Благодаря своим термодинамическим свойствам жидкий аммиак используется в качестве хладагента в холодильном оборудовании.

Раствор нитрида водорода (нашатырный спирт) применяется в медицине для выведения из обморочного состояния, стимуляции рвоты, для обработки рук медперсонала, при укусах насекомых и пр.

Некоторые химические свойства аммиака

Нитрид водорода характеризуется довольно высокой химической активностью и способен вступать в реакции со многими веществами.

При взаимодействии аммиака с кислотами образуются соответствующие соли аммония. Так, к примеру, в результате реакции с азотной кислотой образуется аммиачная селитра:

NH3 + HNO3 → NH4NO3.

При взаимодействии с HCl образуется хлорид аммония:

NH3+ HCl → NH4Cl.

Соли аммония представляют собой твердые кристаллические вещества, разлагающиеся в воде и обладающие свойствами, присущими солям металлов. Растворы соединений, образованных в результате взаимодействия аммиака и сильных кислот, имеют слабокислую реакцию.

За счет атомов азота нитрид водорода является активным восстановителем. Восстановительные свойства его проявляются при нагревании. При горении в атмосфере кислорода он образует азот и воду. В присутствии катализаторов взаимодействие с кислородом дает оксид азота. Нитрид водорода имеет способность восстанавливать металлы из оксидов.

Галогены в результате реакции с аммиаком образуют галогениды азота – опасные взрывчатые вещества. При взаимодействии с карбоновыми кислотами и их производными нитрид водорода образует амиды. В реакциях с углем (при 1000 °С) и метаном он дает синильную кислоту.

С ионами металлов аммиак образует аминокомплексы, или аммиакаты (комплексные соединения), имеющие характерную особенность: атом азота всегда связан с тремя атомами водорода. В результате комплексообразования меняется окраска вещества. Так, к примеру, голубой раствор медного купороса при добавлении нитрида водорода приобретает интенсивный сине-фиолетовый цвет. Многие из аминокомплексов обладают достаточной устойчивостью. Благодаря этому они могут быть получены в твердом виде.

В жидком аммиаке хорошо растворяются как ионные, так и неполярные неорганические и органические соединения.

Санитарно-гигиенические характеристики

Аммиак относят к четвертому классу опасности. Предельно допустимая максимально-разовая концентрация (ПДК) в воздухе населенных пунктов равна 0,2 мг/м3, среднесуточная – 0,04. В воздухе рабочей зоны содержание аммиака не должно быть выше 20 мг/м³. При таких концентрациях запах вещества не ощущается. Фиксироваться человеческим обонянием он начинает при 37 мг/м³. То есть если запах аммиака ощущается, это означает, что допустимые нормы нахождения вещества в воздухе значительно превышены.

Влияние на человеческий организм

Что такое аммиак с точки зрения воздействия на человека? Это токсикант. Его относят к веществам, способным оказывать удушающее и нейротропное действие, ингаляционное отравление которыми может привести к отеку легких и поражению нервной системы.

Аммиачные пары раздражающе воздействуют на кожные покровы, слизистые оболочки глаз и органов дыхания. Концентрация вещества, при которой проявляется раздражение зева, составляет 280 мг на куб. метр, глаз − 490 мг на куб. метр. В зависимости количества нитрида водорода в воздухе могут возникать першение в горле, затрудненность дыхания, приступы кашля, боль в глазах, обильное слезотечение, химический ожог роговицы, потеря зрения. При содержании аммиака 1,5 г на куб. метр в течение часа развивается токсический отек легких. При контакте жидкого аммиака и его растворов (в высоких концентрациях) с кожей возможны покраснения, зуд, жжение, дерматиты. Так как сжиженный нитрид водовода при испарении поглощает тепло, возможны обморожения различной степени.

Симптомы отравления аммиаком

Отравление данным токсикантом может вызывать снижение слухового порога, тошноту, головокружение, головную боль и пр. Возможны изменения в поведении, в частности сильное возбуждение, бред. Проявление симптомов в ряде случаев имеет прерывистый характер. Они могут на некоторое время прекращаться, а потом возобновляться с новой силой.

Учитывая все возможные последствия воздействия аммиака, очень важно соблюдать меры предосторожности при работе с данным веществом и не допускать превышения его концентрации в воздушной среде.

fb.ru

Аммиак промышленный синтез — Справочник химика 21

    Основным промышленным способом получения аммиака является синтез его из азота и водорода. Реакция экзотермическая и обратимая  [c.109]

    Если бы после первой мировой войны промышленный синтез аммиака был запрещен, к каким бы это привело последствиям Как бы изменился мир  

[c.525]

    В промышленности аммиак получают синтезом из простых веществ  [c.350]

    Как уже отмечалось ранее, в замкнутых энерготехнологических схемах производства аммиака промышленные выбросы уменьшаются. В частности, на стадии синтеза для предотвращения накопления инертных газов прибегают к продувке циркуляционного газа. После выделения аммиака этот газ можно использовать как сырье или топливо на стадиях производства водородсодержащего газа. Состав продувочных газов [в % (об.)] при общем их объеме 8510 м /ч приведен ниже  [c.209]


    Промышленный синтез аммиака проводят различными способами при разных давлениях (от 100 до 1000 атм) и высоких температурах (400—600°С) в присутствии катализаторов. Азот для синтеза аммиака получают из воздуха, а водород — из газов коксового, водяного, воздушного, природного или разложением воды. 
[c.131]

    Ведущими направлениями потребления нефтяного или газового углеводородного сырья в нефтехимической промышленности как в Советском Союзе, так и за рубежом являются 1) производство ацетилена, аммиака, метанола, синтез-газа и других, потребляющее, главным образом, природный газ 2) производство бутадиена, изопрена, бутиленов и других, использующее в основном углеводороды С4 и С5, содержащиеся в природных, попутных и нефтезаводских крекинговых и пиролизных газах 3) производство высших олефинов, диолефинов, спиртов, кислот и других, потребляющее парафины и парафиновые концентраты или дистилляты 4) производство бензола, толуола, ксилолов и других моноядерных ароматических углеводородов, использующее отдельные узкие фракции прямогонных бензинов и бензинов вторичного происхождения 5) производство этилена, пропилена и других ценных углеводородов, потребляющее различные виды газообразного и жидкого нефтяного сырья. 

[c.10]

    В промышленности синтез аммиака ведут в стальных колоннах обычно при 30 МПа и 450 °С. Катализатором является губчатое железо с активирующими добавками (АЬОз, К2О и др ). Необходимую для реакции азото-водородную смесь получают конверсией прир одного газа (см. разд. 7.7). [c.395]

    NO-монооксид азота, бесцветный газ, практически не растворяется в воде, реагирует с кислородом (продукт-NO2), образуется при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с диоксидом серы, а в природе-при грозовых разрядах (N3 + Oj 2NO), является промежуточным продуктом в промышленном синтезе азотной кислоты из аммиака  [c.137]

    Аммиак имеет большое промышленное значение. В основном он используется для производства удобрений и является начальным продуктом для промышленного синтеза многих химических веществ. Азотную кислоту получают исключительно из аммиака. Аммиак производят обычно на крупных предприятиях с производительностью до 1 тыс. т/сут. Для дальнейшей переработки аммиак транспортируют на другие предприятия автомобильным, железнодорожным транспортом или по трубопроводам. Как отмечалось выше, аммиак транспортируют либо в сжиженном виде, либо охлажденным. Отметим, что транспортировка аммиака в охлажденном » виде более безопасна. Мировое производство аммиака примерно совпадает по количеству с мировым производством хлора. [c.385]

    Основным промышленным способом получения аммиака является синтез его из азота и водорода. Реакция экзотермическая и обратимая N2 + Зh3 =г 2 Hз, ДЯ° = —92,4 кДж. [c.191]

    В промышленности аммиак получают синтезом из простых веществ. В соответствии с принципом Ле Шателье процесс проводят при давлении 5—1000 атм. Для ускорения реакции применяют катализатор (обычно железо) и нагревание до 400—500°С. Аммиак выделяется также при коксовании каменного угля. В лаборатории его получают действием щелочей на аммонийные соли. Основная масса производимого аммиака используется для получения азотной кислоты и азотистых удобрений — жидкого аммиака и его водных растворов, ЫН4ЫО3, (ЫН4)г504 и др. Водный раствор аммиака (аммиачная вода) — важный реактив для проведения различных реакций. [c.394]

    Катализаторы широко применяются в промышленности (синтез аммиака, производство серной кислоты, гидрирование жиров, крекинг нефти и пр.). Различают гомогенный катализ, при котором катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, и гетерогенный, при котором реакции происходят на поверхности катализатора. [c.406]

    Реакция экзотермична и происходит с уменьшением числа газообразных молекул. В соответствии с принципом Ле Шателье протеканию прямой реакции способствуют низкая температура и высокое давление. При низкой температуре скорость достижения равновесия слишком мала, а при высокой температуре равновесие сдвинуто влево. Поэтому используют оптимальные значения температуры и применяют катализатор для увеличения скорости реакции. Условия промышленного синтеза аммиака следующие давление 200—1000 атм, 500 °С и в качестве катализатора — железо, активированное оксидом алюминия. Выход составляет ж 10% непрореагировавшие газы возвращаются в установку (рис. 22.3). [c.465]

    Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность становится крупным потребителем водорода. Если раньше водород в основном расходовался в промышленности синтеза аммиака, то уже в 1970 г. нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность использовала почти треть производимого водорода (5,6 млн. т/год) и по масштабам потребления стала сравнимой с производством аммиака, что видно из следующих данных [1]  [c.6]

    Физическая химия веществ, находящихся под действием высокого давления, развивается в настоящее время чрезвычайно быстро, ибо за последние сто с небольшим лет высокое давление сделалось мощным методом воздействия на самые разнообразные свойства веществ. С помощью высокого давления получены весьма ценные результаты в физике, химии, геологии, а также осуществлены важнейшие процессы в промышленности синтез аммиака, полимеризация этилена, синтез алмаза и других сверхтвердых материалов и т. д. [c.5]

    ЦИИ этилендихлорида с аммиаком используется в различных промышленных синтезах. [c.259]

    Синтез аммиака. Реакция синтеза аммиака является одним из самых изученных процессов промышленной химии. Для протекания этой реакции необходимо применение высокого давления (вплоть до 100 МПа). Процесс [c.94]

    В-третьих, успех промышленного синтеза аммиака, во многом обеспеченный принципиально новым решением вопроса о конструкциях аппаратов высокого давления, проложил пути перехода от ап- [c.146]

    При строгом анализе необходимо принять во внимание теплоту смешения аммиака с неконвертированным синтез-газом. На рис. 35— 38 теплоемкости Н2, N2, МНд и СН4 представлены как функции температуры и давления. Нильсоном [69] была сделана сводка значений теплового эффекта реакции при 500° С, полученных различными авторами. Значения зависят от поправки на теплоту смешения. На практике более удобно применять стандартный тепловой эффект реакции АЯ45о с (450 °С — оптимальная температура промышленного синтеза) и среднюю теплоемкость газовой смеси Ср- АЯ45о с принимается равной 12,95 ккал1моль ЫНд, а Ср вычисляется по формуле  [c.155]

    При каких условиях ведут промышленный синтез аммиака  [c.111]

    В замкнутых системах производства аммиака промышленные выбросы уменьшаются. Ранее на стадии синтеза аммиака для предотвращения накопления инертных газов прибегали к продувке и частичному сбросу в атмосферу циркуляционного газа. В настоящее время этот газ после отделения аммиака используют как сырье или топливо на стадиях производства водородсодержащего газа. [c.197]

    Равновесие благоприятствует образованию аммиака при обычной температуре, но скорость реакции очень мала, и эти условия непригодны для промышленного синтеза. [c.223]

    Зачем применяют катализатор в промышленном синтезе аммиака  [c.152]

    Как отмечалось, гетерогенный катализ широко используется в промышленности (синтез и окисление аммиака, синтез метилового спирта, переработка нефтяных продуктов). [c.524]

    В данной программе мы обсудим промышленный синтез аммиака и важные применения этого продукта. [c.331]

    Какой процесс используется для промышленного синтеза аммиака Укажите название этого процесса, запишите уравнение реакции, на которой он основан, и укажите условия, при которых проводится эта реакция. [c.352]

    Опишите промышленный синтез аммиака и обоснуйте условия его. [c.469]

    Производство искусственных смол нуждается в таком широком ассортименте исходных мономеров, что трудно выбрать наиболее важные продукты, которые нефтехимическая промышленность способна поставлять для этой цели. Тем не менее в первую очередь следует назвать стирол, хлористый винил и полиэтилен из этилена, фюрмальдегид из синтетического метанола нефтехимического происхождения и мочевину из аммиака, в синтезе которого используется водород, получаемый конверсией нефтяных газов с водяным паром. [c.22]

    В процессе промышленного синтеза аммиака  [c.18]

    Реакция синтеза аммиака из газообразных азота и водорода является обратимой н протекает по уравнению Зh3 + N2ч=i 2NHз с выделением тепла. Для того чтобы эта реакция была сдвинута в сторону образования аммиака, промышленные установки для производства синтетического аммиака работают под давлением 30— 90 МПа и при температуре 450—500°С. [c.59]

    Выход аммиака при синтезе его в электрическом разряде еще очень далек от промышленного выхода, получаемого при обычном синтезе (каталитическая реакция при высоком давлении) и составляюпщго 1 кг1квпг-час, т. е. на два порядка больше лучших выходов при электроразрядном методе. [c.180]

    Сложной в теоретическом отношении и чрезвычайно важной для практики оказалась проблема связывания атмосферного азота. В настоящее время, благодаря большому количеству проведенных исследовательских работ, эта проблема успешно решена главным образом путем осуществления реакции промышленного синтеза аммиака из азота и водорода N2- -ЗНаГ 2ЫНзЧ-92 кдж. [c.173]

    Впервые явление катализа было открыто в 1806 г. Н. Клеманом и Ш. Дезормом в камерном процессе получения серной кислоты. Они установили каталитическое действие оксидов азота на скорость окисления SO . В конце XIX в. промышленным методом получения серной кислоты стал контактный способ, основанный на окислении SOj кислородом в присутствии платинового катализатора. В настоящее время вместо дорогостоящих платиповых катализаторов успешно работают оксидные смеси (например, VjOj с K2SO4). Каталитическим способом проводят промышленный синтез аммиака (N ) + 3 (Н ) —> 2 (NH.,), где в качестве катализатора используют железо, промо-тированное оксидами алюминия и калия. Синтез азотной кислоты осуществляют с помощью каталитического окисления аммиака в присутствии платинового катализатора. [c.179]

    I. Деструктивная гидрогенизация. На основании фундаментальных исследований Бергиуса в лабораториях химического концерна Фарбениндустри (Оппау) были разработаны методы так называемой деструктивной гидрогенизации угля. Для этого оказалось необходимым не только изучить основные химические и каталитические реакции, но и создать совершенно новую технику высоких давлений. Однако эти работы были значительно облегчены благодаря большому опыту, приобретенному в результате развития промышленности синтеза аммиака и метанола. Уже в 1924 г. удалось получить с количественным выходом бензин из смолы полукоксования бурого угля путем ее гидрирования в присутствии молибденовых катализаторов при 450° и 200 ат. Этот способ в 1927 г. был осущест1 лен в крупном масштабе на заводах Лейна. [c.95]

    Физическая химия позволяет определят[ь наиболее выгодные условия ведения многих технологических процессов, предвидеть их результаты, овладеть теорией этих процессов и научиться ими управлять. Все это имеет фгромное значение для развития химической промышленности (синтеза аммиака, метанола, широкого ассортимента органических веществ, пластических масс, химических волокон, Ьолучения продуктов нефтехимии и лесохимии и др.), металлургии, нефтяной промышленности, производства строительных материалов, сельского хозяйства, медицины и др. В свою очередь тесное единение развития теории с практикой обогащает физическую химию новыми проблемами и способствует ее развитию. [c.5]

    Равновесие N2 (г) + ЗН2 (г) ч=ь2МНз (г) + 22,08 ктл при повышении температуры смещается влево, при понижении — вправо. Повышение давления благоприятствует образованию веществ, занимающих в данных условиях меньший объем. Понижение давления действует в противоположном направлении. Поэтому увеличение давления при синтезе аммиака сдвигает равновесие вправо, так как при образовании ЫНз число молекул газа уменьшается вдвое, что уменьшает объем системы. Понижение давления способствует разложению аммиака. Синтез ЫНз возможен в стандартных условиях, так как А = —3,98 ккал/моль. Но при такой температуре процесс очень замедлен. Повышение температуры ускоряет процесс, но сдвигает равновесие влево уже при 600—700 С и при 1 атм он становится в прямом направлении невозможным. Повышение давления до нескольких сот атмосфер делает эту реакцию возможной при указанной температуре, чем и пользуются в промышленном синтезе аммиака, вводя еще катализаторы для ускорения процесса. [c.30]

    Только два естественных процесса вызывают пополнение запасов связанного азота — образование NO в плазме фозовых разрядов и деятельность некоторых видов живущих в почве микроорганизмов, способных связывать молекулярный азот. В экологическом равновесии эти процессы компенсируют убыль связанного азота, нЬ при интенсивном ведении хозяйства расход азота превышает его приход, поэтому существует проблема промышленного синтеза связанного азсгта, имеющая огромное хозяйственное значение. В настоящее время ее решают путем производства синтетического аммиака, из которого получают все другие соединения азота. В будущем, возможно, появятся иные промышленные способы связывания азота, в частности, возродится в ином аппаратурном оформлении плазменный синтез NO, который в начале нашего ека некоторое время использовали я промышленности. Кроме того, разрабатываются методы получения соединений аэота, основанные на каталитическом связывании Nj в комплексы некоторых (/-элементов. [c.396]

    Применение. Водород в больших количествах применяется в химической промышленности (синтез аммиака, метанола и других веществ), в пищевой промышленностн (производство маргарина), в металлургии для получения железа прямым восстамовлением железной руды. [c.456]

    Таким образом, равновесное содержание аммиака резко возрастает с давлением. Это имеет важное значение для промышленного получения аммиака из водорода и азота. При низких температурах порядка комнатной значение константы равновесия синтеза аммиака велико и возможно близкое к количественному превращение азота и водорода в аммиак. Однако скорость реакции при такой температуре слишком низка. При повышении же температуры в силу экзотермичности процесса константа равновесия уменьшается до очень низких значений. Как показывает приведенный расчет, поскольку реакция идет с уменьпгением числа частиц, можно даже при столь малой константе равновесия, как то имеет место при бОО С, получить значительное содержание аммиака в равновесной смеси, повышая давление в реакторе. Это и используется на практике—в промышленности синтез аммиака проводят при повышенных давлениях. [c.259]

    В промышленности аммиак получают синтезом из простых веществ /2N2(г) + 72Н2(г) МНз(г), = 6,19 кДж, [c.381]

    Эта реакция представляет значительный интерес, так как она послужила основой для разработки процесса Габера, применяемого в промышленном синтезе аммиака. При низких температурах преобладает прямая реакция, так как процесс эк-зотермичен протеканию реакции благоприятствует также повышение давления, так как в результате реакции происходит уменьшение объема газа. На практике процесс проводится приблизительно при 500 С и давлении от 100 до 1(Ю0 атм. Высокая температура необходима для повышения скорости реакции. В качестве ката- [c.337]


chem21.info

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *