§ 24. химия и производство

Характеристика и физические свойства газа

Многие путают аммиак и нашатырный спирт, но эти вещества имеют качественное отличие в изначальном состоянии. Первый — это бесцветный газ, переходящий в жидкость при температуре ниже -33 °C, второй — это раствор. Они также различаются и сферой применения. Аммиак чаще используют в промышленности, нашатырный спирт — в медицине и быту.

Связь молекул нитрида водорода содержит треугольную пирамиду, вершиной которой является атом азота. Благодаря своей специфической структуре и высокой полярности аммиак быстро растворяется в воде. Его плотность равняется 0.7723 г/см³. Этот газ более лёгкий, чем воздух. Молярная масса аммиака составляет 17 г/моль, у второго — 29 г/моль.

Вещество легко трансформируется в бесцветную жидкость, которая сильно преломляет солнечные лучи. В больших дозах вещество очень токсично, но при малых оказывает возбуждающее и раздражающее воздействие.

Есть множество сфер, где используется аммиак.

• Газ применяется как удобрение, из него формируют азотную кислоту и соду. Обработанные бутоны начинают ярко благоухать. Пары аммиака изменяют оттенки самих цветов.
• Используется как основа для образования спирта (раствор аммиака), который применяется в, косметологии, а также в качестве удобрения.
• При наружном использовании вещество улучшает восстановление клеток и расширяет сосуды. Оно снижает напряжение мышечных волокон и убирает спазмы, подавляя очаги нервного возбуждения. Небольшие дозы стимулируют достаточную секрецию желёз.
• Аммиак используется в качестве хладагента (вещества, отнимающего тепло) в промышленных или бытовых организациях.
• Этот бесцветный газ эффективен при строительстве, изготовлении взрывчатки.

Своё название вещество получило от оазиса Аммона, который находится в Северной Африке. Аммиак является продуктом разложения мочевины, которая очень быстро отдаёт составные компоненты в жаркой среде. По другой версии, происхождение термина можно совместить с ритуалом древних египтян в честь бога Амона, в котором нужно было нюхать нашатырь.

Наблюдает сильный прирост в потребности этого вещества. Сегодня он на 30 млн тонн выше, чем 30 лет назад. На лидирующие позиции по добыче аммиака вышла Россия.

Транспортировка производится при помощи специальных цистерн, которые изготавливаются из надёжного сплава, так как аммиак способен расщеплять множество металлов. Перевозчикам необходимо отрегулировать температуру и давление в ёмкости. Поэтому при покупке этого газа приходится задумываться о приобретении специализированного прицепа.

Использование аммиака

В качестве удобрения

Самостоятельно в качестве удобрения применяется безводный аммиак, который получают путем сжижения газообразного аммиака под высоким давлением . Он представляет собой жидкость с содержанием азота 82,3%, что делает его наиболее концентрированным и экономически эффективным азотным удобрением.

Из аммиака производят много видов азотных удобрений.

Наиболее важные из них карбамид, аммиачная селитра и сульфат аммония.

Карбамид (мочевина) изготавливается из аммиака и диоксида углерода.

Он поставляется в виде гранул и микро гранул и содержит 46% азота, что делает его самым концентрированных азотным удобрением.

Аммиачная селитра (NH₄NO3)  – наиболее распространенное универсальное азотное удобрение, содержащее 35% азота, применяется в качестве основного удобрения и для подкормки.

Сульфат аммония содержит 21% азота и до 24% серы, поэтому является также источником серного питания. Хорошо впитывается, не вымывается из почвы, используется под все сельскохозяйственные культуры.

Промышленное использование

Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленности. Вещества, производимые из аммиака, служат основой для производства пропилена, текстильных волокон, проводов, труб, тары, шин, деталей автомобилей и телефонов. Из аммиака производят также взрывчатые вещества.

Жидкий аммиак используют в качестве растворителя и хладагента. Аммиак применяют и как противоморозную добавку к сухим строительным растворам.

Производные аммиака амины используются в области медицины. Это нашатырный спирт, компоненты косметики и лекарственных средств.

Водный раствор аммиака используется в качестве источника азота в процессе производства дрожжей. В мире растет спрос на этанол, а дрожжи — единственный вид микроорганизмов, используемый для превращения сахара в этанол.

Современные заводы по производству аммиака

Типичная современная установка по производству аммиака сначала преобразует природный газ , сжиженный нефтяной газ или нефтяную нафту в газообразный водород . Способ получения водорода из углеводородов известен как паровой риформинг . Затем водород объединяется с азотом для получения аммиака с помощью процесса Габера-Боша .

Начиная с природного газа ( CH ₄ ) сырья, различные стадии, используемые в процессе производства водорода , следующие:

Первым этапом процесса является удаление соединений серы из сырья, поскольку сера дезактивирует катализаторы, используемые на последующих этапах. Удаление серы требует каталитического гидрирования для превращения соединений серы в исходном сырье в газообразный сероводород :

H ₂ + RSH → RH + H ₂ S _(газ)

Затем газообразный сероводород адсорбируется и удаляется, пропуская его через слои оксида цинка, где он превращается в твердый сульфид цинка :

Иллюстрирует входы и выходы парового риформинга природного газа, процесса производства водорода.

Н ₂ S + ZnO → ZnS + H ₂ O

Затем используется каталитический паровой риформинг сырья, свободного от серы, для образования водорода плюс монооксида углерода :

СН ₄ + Н ₂ О → СО + 3 Н ₂

На следующем этапе используется преобразование каталитического сдвига для преобразования моноксида углерода в диоксид углерода и больше водорода:

СО + Н ₂ О → СО ₂ + Н ₂

• Затем диоксид углерода удаляют либо абсорбцией водными растворами этаноламина, либо адсорбцией в адсорберах с переменным давлением (PSA) с использованием запатентованных твердых адсорбционных сред.
• Последним шагом в производстве водорода является использование каталитического метанирования для удаления любых небольших остаточных количеств монооксида углерода или диоксида углерода из водорода:

СО + 3 Н ₂ → СН ₄ + Н ₂ О

СО ₂ + 4 Н ₂ → СН ₄ + 2 Н ₂ О

Для получения желаемого конечного продукта аммиака водород затем каталитически реагирует с азотом (полученным из технологического воздуха) с образованием безводного жидкого аммиака . Этот этап известен как цикл синтеза аммиака (также называемый процессом Габера-Боша ):

3 Н ₂ + N ₂ → 2 NH ₃

Из-за природы катализатора (обычно с множественным промотированием магнетита ), используемого в реакции синтеза аммиака, при синтезе могут быть допустимы только очень низкие уровни кислородсодержащих (особенно CO, CO ₂ и H ₂ O) соединений (водород и азотная смесь) газ. Относительно чистый азот можно получить путем разделения воздуха , но может потребоваться дополнительное удаление кислорода .

Из-за относительно низких степеней конверсии за один проход (обычно менее 20%) требуется большой поток рециркуляции. Это может привести к накоплению инертных газов в петлевом газе.

Каждая из стадий парового риформинга, сдвигового преобразования, удаления диоксида углерода и метанирования работает при абсолютном давлении примерно от 25 до 35 бар, а контур синтеза аммиака работает при абсолютном давлении в диапазоне от 60 до 180 бар в зависимости от используемой запатентованной конструкции. Многие инженерные и строительные компании предлагают собственные разработки для установок синтеза аммиака. Хальдор Топсе из Дании, Thyssenkrupp Industrial Solutions GmbH из Германии, Casale SA из Швейцарии и Kellogg Brown & Root из США являются одними из наиболее опытных компаний в этой области.

Химические свойства аммиака:

Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной пары электронов у атома азота. Степень окисления азота в аммиаке «-3» – минимальная. Поэтому в химическом отношении аммиак довольно активен: он вступает в реакции взаимодействия со многими веществами и проявляет только восстановительные свойства.

Для аммиака характерны следующие химические реакции:

1. реакция взаимодействия аммиака и воды:

NH₃ + H₂O ⇄ NH₃•H₂O.

В результате реакции образуется гидрат аммония (NH₃•H₂O или NH₄OН). Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду.

NH₃•H₂O → NH₃ + H₂O (to).

При кипении гидрат аммиака разлагается с образованием аммиака и воды.

2. реакция взаимодействия аммиака и ортофосфорной кислоты:

NH₃ + H₃PO₄ → NH₄H₂PO₄.

В результате реакции образуется дигидрофосфат аммония.

Аналогичным образом протекают реакции аммиака с другими кислотами – с образованием солей аммония.

3. реакция взаимодействия аммиака и кислорода – горения аммиака:

4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂0.

В результате реакции образуется азот и вода. Реакция носит необратимый характер.

4. реакция каталитического окисления аммиака:

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (kat = Pt и пр., t = 800 оС);

NH₃ + 2O₂ → HNO₃ + H₂O (kat = Pt, Rh, t = 850 оС, p = 5 атм.).

В результате первой реакции образуются оксид азота (II) и вода. В качества катализатора используются платина и ее сплавы с металлами-платиноидами, оксиды железа, марганца, кобальта, хрома и др.

В результате второй реакции образуются азотная кислота и вода. Это промышленный способ получения азотной кислоты. При этом смесь воздуха с 10% (по объему) аммиака пропускается над рядами металлических сеток (платина с 5-15% родия) при температуре около 850 оС и давлении 5 атм; время контактирования с катализатором ограничено до ≤ 1 мс чтобы минимизировать нежелательные побочные реакции. Степень превращения составляет около 96% (одна из наиболее эффективных из известных промышленных каталитических реакций); выходящие газы пропускают через абсорбционную колонну и получают 60%-й водный раствор азотной кислоты при 40°C. Реакция протекает в три стадии.

5. реакция взаимодействия аммиака и оксида меди:

2NH₃ + 3CuO → N₂ + 3Cu + 3H₂O (t = 500-550 оС).

В результате реакции образуются азот, медь и вода. В ходе реакции аммиак пропускается через нагретый оксид меди.

6. реакция термического разложения аммиака:

2NH₃ ⇄ N₂ + 3H₂ (t = 1200-1300 оС).

В результате реакции образуются азот и водород.

7. реакция взаимодействия аммиака и фтора:

2NH₃ + 3F₂ → 6HF + N₂ (tо).

В результате реакции образуются фтороводород и азот. Реакция происходит при высоких температурах.

Аналогичным образом протекают реакции аммиака с другими галогенами.

8. реакция взаимодействия оксида калия и аммиака:

K₂O + NH₃ → KNH₂ + KOH (t = -50 оС).

В результате реакции образуются амид калия и гидроксид калия. Реакция медленно протекает в жидком аммиаке.

Технология производства аммиака + видео как получают

В рамках этого направления сегодня многие компании стали заниматься разработкой и проектированием следующих технологий:

• Перевод избыточного количества аммиака на изготовление метанола.
• Разработка производства на основе современных технологий для подмены активных агрегатов.
• Создание интегрированного производства и модернизация.

На производство одной тонны аммиака в России расходуется в среднем 1200 нм³ природного газа, в Европе — 900 нм³. Белорусский «Гродно Азот» расходует 1200 нм³, после модернизации ожидается снижение расхода до 876 нм³. Украинские производители потребляют от 750 нм³ до 1170 нм³. По технологии UHDE заявляется потребление 6,7 — 7,4 Гкал энергоресурсов на тонну.

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃+ + 91,84 кДж

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода). Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Следовательно, исходя из принципа Ле-Шателье, реакцию следует проводить при возможно низких температурах и при высоких давлениях — тогда равновесие будет смещено вправо. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. Проведение реакции при очень высоких давлениях требует создания специального, выдерживающего высокое давление оборудования, а значит, и больших капиталовложений. Кроме того, равновесие реакции даже при 700°C устанавливается слишком медленно для практического её использования. Выход аммиака (в объёмных процентах) в процессе Габера при различных температурах и давлении имеет следующие значения:

	100 ат	300 ат	1000 ат	1500 ат	2000 ат	3500 ат
400 °C	25,12	47,00	79,82	88,54	93,07	97,73
450 °C	16,43	35,82	69,69	84,07	89,83	97,18
500 °C	10,61	26,44	57,47	Нет данных
550 °C	6,82	19,13	41,16

Применение катализатора (пористое железо с примесями Al2O3 и K2O) позволило ускорить достижение равновесного состояния. Интересно, что при поиске катализатора на эту роль пробовали более 20 тысяч различных веществ.

Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения проводят при следующих условиях:

• температура 500 °C;
• давление 350 атмосфер;
• катализатор.

Выход аммиака при таких условиях составляет около 30%. В промышленных условиях использован принцип циркуляции — аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счёт повышения давления. Для его получения в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

Обычно лабораторным способом аммиак получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью.

Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром. Очень сухой можно получить, растворяя в нём металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление (при комнатной температуре давление насыщенных паров около 10 атмосфер). На промышленном производстве обычно для сушки используют абсорбционные колонны.

Видео как делают:

Производство аммиака не должно обходить стороной технический прогресс. В основном это касается энергосбережения. В ходе разработки современных технологий большое значение отводится программному обеспечению, необходимому для моделирования химических и технологических процессов.

Аммиак, формула, газ, характеристики:

Аммиак – химическое соединение азота и водорода, состоящее из одного атома азота и трех атомов водорода, нитрид водорода.

Аммиак (NH3) – наиболее простое и устойчивое соединение азота с водородом.

Химическая формула аммиака NH3. Изомеров не имеет.

Строение молекулы аммиака:

Форма молекулы аммиака напоминает тригональную пирамиду, в вершине которой расположен атом азота. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония NH4+. Несвязывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, поэтому молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

Аммиак – при нормальных условиях бесцветный газ, с резким характерным запахом (запах «нашатырного спирта»).

Аммиак – токсичное горючее газообразное вещество, обладающее свойством образовывать при контакте с воздухом взрывоопасную смесь.

Легче воздуха. Плотность по сравнению с плотностью воздуха 0,59. Таким образом, аммиак практически вдвое (в 1,7 раза) легче воздуха. Его можно собирать в перевернутые вверх дном сосуды.

Аммиак – это горючий газ. Пожаро- и взрывоопасен. В чистом кислороде аммиак сгорает бледно-желтым пламенем, превращаясь, в основном, в азот и воду. Аммиак горит при наличии постоянного источника огня. Наличие масел и другого горючего увеличивает пожаровзрывоопасность этого вещества.

Аммиак образует с воздухом взрывоопасную смесь. Концентрационные пределы распространения пламени – 15,0-33,6 объемные доли, %; либо 107-240 г/м3. Наиболее легковоспламеняемая концентрация 24,5% (180 г/м3).

Хорошо растворим в воде как в газообразном, та и в жидком состоянии. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика – около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. При растворении аммиака в воде выделяется значительное количество тепла.

Водный раствор аммиака имеет сильную щелочную реакцию вследствие образования гидроокиси аммония NH4OH.

Аммиак относится к токсичным веществам, к IV классу опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007. ПДК аммиака в атмосферном воздухе населенных мест по ГОСТ 6221-90 составляет: максимально разовая – 0,2 мг/м3; среднесуточная – 0,04 мг/м3. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения (ПДКр.з.) по ГОСТ 12.1.005-88 составляет 20 мг/м³. Ощущение запаха аммиака свидетельствует о превышении допустимых норм, т.к. запах аммиака ощущается при концентрации 37 мг/м³.

Аммиак по физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Жидкий аммиак или струя газа, попадая на кожу человека, вызывает сильные ожоги.

Аммиак в следовых количествах содержится в природе и планетах Солнечной системы. Почки человека выделяют аммиак для нейтрализации избыточной кислоты.

Ежегодное мировое промышленное производство аммиака составляет более 180 млн тонн. Он относится к числу важнейших продуктов химической промышленности. Аммиак выпускается в жидком виде или в виде водного раствора – аммиачной воды, которая обычно содержит 25% NH3.

Аммиак. Опасен при вдыхании и незаменим в промышленности

При отравлении аммиаком необходимо принять следующие меры:

Первая медицинская помощь: промыть глаза и лицо водой, надеть противогаз или ватно-марлевую повязку, смоченную 5% раствором лимонной кислоты, открытые участки кожи обильно промыть водой, немедленно покинуть очаг заражения.

Индивидуальная защита: изолирующий и фильтрующие противогазы марок М, КД, респиратор РПГ-67КД, при их отсутствии — ватно-марлевая повязка, смоченная 5% раствором лимонной кислоты, защитный костюм, резиновые сапоги, перчатки.

Действия общего характера: удалить посторонних. Держаться с наветренной стороны.

Изолировать опасную зону и не допускать посторонних. В зону аварии входить только в полной защитной одежде. Соблюдать меры пожарной безопасности, не курить.

При утечке и разливе: устранить источники открытого огня. Устранить течь. Для осаждения газов использовать распыленную воду. Оповестить об опасности отравления местные органы власти. Эвакуировать людей из зоны, подвергшейся опасности заражения ядовитым газом. Не допускать попадания вещества в водоемы, тоннели, подвалы, канализацию. В случае загрязнения воды сообщить СЭС.

При пожаре: убрать из зоны пожара, если это не представляет опасности, и дать возможность догореть. Не приближаться к горящим емкостям. Охлаждать емкости водой с максимального расстояния. Тушить распыленной водой, воздушно-механической пеной с максимального расстояния.

Случаи утечки аммиака

В декабре 1999 года в Калининградской области в приграничном с Литвой городе Советске на целлюлозно-бумажном комбинате произошла авария, в результате которой из резервуаров на почву вытекло более 100 тонн аммиачной воды.

В мае 2000 года в Черкасской области Украины в результате железнодорожной аварии из двух вагонов-цистерн вылилось около 100 тонн аммиачной воды.

В апреле 2001 года на холодильной установке в колбасном цехе ОАО «Поиск» в Томске произошел взрыв емкости с аммиаком. В момент взрыва в цехе находились 40 человек, шестеро из них получили ранения.

В сентябре 2005 года произошел аварийный выброс аммиака на Калининградском мясокомбинате.

В июле 2006 аварийный выброс аммиака произошел в г. Корсакове Сахалинской области. На территории предприятия «Корсаковский рыбоконсервный завод» при замене сальника на вентиле трубопровода, соединяющего емкость для хранения аммиака с компрессором, произошел выброс аммиака в объеме до 70 кг. В результате выброса пострадало 3 человека.

В январе 2007 года на северо-востоке Москвы три человека пострадали в результате утечки аммиака. На территории завода железобетонных конструкций были обнаружены 20 баллонов с аммиаком. Из баллона, в котором еще находился аммиак, произошла утечка, и образовалось небольшое аммиачное облако.

В феврале 2007 года в Дзержинске Нижегородской области произошел выброс аммиака из теплообменника в цехе этанол-амина ООО «Синтез-Ока». Утечка произошла в результате разгерметизации фланцевого соединения аппарата Т-12, предназначенного для испарения аммиака.

Области применения аммиака

Аммиак — один из самых важных продуктов химической промышленности.

Большая часть получаемого в промышленности аммиака идёт на приготовление азотной кислоты, азотных удобрений, красителей. Применяется аммиак и для получения взрывчатых веществ. Широко используются водные растворы аммиака. Как слабое летучее основание, он применяются в химических лабораториях и производствах. С помощью аммиака получают пищевую соду.

В медицине 10% водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт. Резкий запах аммиака раздражает специфические рецепторы слизистой оболочки носа и способствует возбуждению дыхательного и сосудодвигательного центров, поэтому при обморочных состояниях или алкогольном отравлении пострадавшему дают вдыхать пары нашатырного спирта.

При пайке металлов используют хлорид аммония — нашатырь — NH4Сl. При высокой температуре нашатырь разлагается с образованием аммиака, который очищает поверхности паяльника и спаиваемого изделия от оксидов металлов.

При испарении жидкого аммиака поглощается большое количество теплоты, поэтому его используют в холодильных установках.

Все справки>>

Химические свойства

По свойствам аммиак замечательный растворитель для разнообразных органических и неорганических составов. В твёрдом состоянии представляет собой кристаллы, не имеющие цвета. Может взаимодействовать с кислородом, хлоридом, серной кислотой, а также реагировать на водные и соляные растворы.

Аммиак обладает следующими химическими свойствами:

1. Играет роль нуклеофила или комплексообразователя в химических реакциях. При присоединении протона образовывает аммоний: NH3 + H+ → NH4+.
2. В жидком растворе происходит слабая щелочная реакция из-за протекающего процесса: NH 3 + H2О → NH4+ +ОН-.
3. При воздействии кислот получается соль аммония, что демонстрирует уравнение: NH3 + HNO3 → NH4NO3.
4. В соединении с металлами за счет кислотных свойств образует амиды: 2NH3 +2К →2КNH2 +Н2.

Состав амида, имида и нитрида металла образуют за счет реакции с аммиаком в жидком состоянии. Нитрид получают посредством прогревания металла в азотной атмосфере.

Амиды имеют идентичные свойства гидроксидам (за счет неэлектронных ионов ОН, NH2 и молекулы воды). Основание амида сильнее гидроксида, поэтому он подвержен гидролизу, который необратим.

Фенолфталеин в составе раствора приобретает красный оттенок, но после добавления кислот наступает процесс нейтрализации.

Аммиаку в жидком состоянии свойственны ионизирующие функции растворителя, который способен растворить щелочные металлы и щелочноземельные. При этом он приобретает синий цвет. Концентрированный раствор отличается блеском металла. Во время испарения металлы из щелочи получают в целом виде, а щёлочноземельные образуют с аммиаком комплексы со свойствами проводимости металлов.

В результате происходит распадение металлических атомов на ионы, которые положительно заряжены и электроны, сульфатированные в окружении молекул NH 3. Растворы с наличием свободных электронов имеют свойства сильнейших восстановителей.

За счет электронодонорного свойства частицы аммиака могут присутствовать в комплексных соединениях в виде лигандов. Для образования аминокомплексов вводят избыточное количество аммиака в солевой раствор металла.

Информация

История производства аммиака сводится к одному – постоянная борьба за понижение применяемой энергии (тепловой, электрической, механической). Синтез аммиака складывается в следующую формулу: N2+3H2=2NH3+Q. Реакция обратимая, экзотермическая, с дальнейшим уменьшением объема. Так как в данном случае реакция является экзотермической, понижений температурных показателей позволит сместить равновесие к образованию аммиака, но все-таки скорость самой реакции будет существенно снижаться.

Изготовление аммиака должно происходить только при очень высоких температурах. Синтез должен проходить при температуре 500 градусов по Цельсию. Повышение температурных показателей будет приводить к обратной реакции. Давление от 16 до 100Мпа поможет противостоять воздействию температуры (очень низкое давление – от 11 до 15 Мпа, при среднем давлении от 26 до 30Мпа, высокое давление – выше 50МПа). В данном случае лучшее всего среднее давление.

Катализатором послужит губчатое железо с добавлением калия, кремния, кальция, и оксида алюминия. Вредные примеси, такие как вода, сероводород и оксид углерода будут отрицательно влиять на скорость реакции, отравляя при этом катализатор и значительно снижая его активные показатели и общий срок эксплуатации. Отсюда следует, что сероводородная смесь в обязательном порядке должна проходить максимальную очистку. Но и после процесса очистки, аммиак лишь частично превращается в данную смесь. Исходя из этого, ту долю аммиака, которая остается непрореагировавшей, снова отправляют в реактор.

Каким же образом изготавливается аммиак

Производство аммиака в промышленности идет в крупных объемах. И все потому, что это может быть прибыльным делом. В этой части статьи необходимо рассказать о том, как должно вестись производство этого вещества.

1. Подготовленную смесь, состоящую из трех основных частей – одной азота и водорода отправляют в трубопровод.
2. Далее, эта смесь пройдет полностью через весь турбокомпрессор, сживаясь при этом до нужного давления и подается в колонну синтеза с катализатором. Данный процесс является максимально экзотермическим. Выделяемым теплом происходит нагрев азотоводородной смеси.
3. Из колонны выделяется в районе 25% аммиака, а также непрореагировавший водород с азотом. Весь получившийся состав направляется в специальный холодильник для остывания смеси. Под определенным давлением аммиак переходит в жидкое состояние.
4. Далее, работу начинает производить сепаратор. Его основной задачей является отделение аммиака в специальный сборник, находящийся в нижней части и ту непрореагировавшую смесь, которая будет возвращаться при помощи циркулярного насоса снова в колонну. С помощью данной циркуляции азотоводородная смесь будет использоваться на 96%.
5. По аммиакопроводу жидкий аммиак направляется на специальный склад.

Все оборудование, которые применяется для производства аммиака, имеет максимальную герметичность. Это полностью исключает утечку. Применяется только энергия, которая происходит внутри самой экзотермической реакции. Схема малоотходная и замкнутая. Все расходы снижены из-за непрерывного и полностью автоматизированного процесса.

Изготовление аммиака, конечно же, сильно влияет на внешнюю среду. Невозможно избежать и выбросов, которые включают в себя не только аммиак, но и оксиды азота, углерода и т.д. также происходит выделение низкопотенциальной теплоты. После промывки системы охлаждения и реактора вся вода сбрасывается. Исходя из этого, при изготовлении аммиака обязательно нужно включать каталитическую очистку с присутствием газа – восстановителя. Понизить число сточных вод можно, заменив поршневые компрессоры на турбокомпрессоры. Низкопотенциальная теплота утилизируется при помощи ввода высокопотенциальной высоты. Но все же, это сможет значительно увеличить загрязнение дымовыми газами. Энерготехнологическая схема, которая включает в себя парогазовый цикл с применением продуктов сгорания топлива и общего тепла пара, может одновременно повышать эффективность производства и снижать число выбросов в окружающую среду.

В заключение

Производство аммиака — это выгодный бизнес. И все потому, что его значение в нашем мире является важным. Для того, чтобы этот бизнес приносил вам доход, нужно узнать еще несколько нюансов и зарегистрировать свою деятельность. В этой статье мы просто расписали все нюансы производства этого вещества

Поэтому каждому бизнесмену, решившему заняться такой деятельностью важно их помнить

Жидкий аммиак

Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы (автопротолиз), в чём проявлется его сходство с водой :

Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10 −33 (моль/л)².

Получающиеся в результате реакции с аммиаком амиды металлов содержат отрицательный ион NH 2 − , который также образуется при самоионизации аммиака. Таким образом, амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Скорость реакции возрастает при переходе от Li к Cs. Реакция значительно ускоряется в присутствии даже небольших примесей H 2 O.

Металлоаммиачные растворы обладают металлической электропроводностью, в них происходит распад атомов металла на положительные ионы и сольватированные электроны, окруженные молекулами NH 3 . Металлоаммиачные растворы, в которых содержатся свободные электроны, являются сильнейшими восстановителями.