Proizvodnja amoniaka v laboratorijskem in industrijskem merilu

Amoniak (NH3) je kemična spojina vodika z dušikom. Ime je dobil iz grške besede "hals ammniakos" ali latinščine "sal ammoniacus", ki je prevedena samica - "amonijak". Ta substanca se imenuje amonijev klorid prejel v libijski puščavi v oazi Amonija.

Amonijak se šteje za zelo strupeno snov, ki lahko draži sluz oči in dihalne poti. Primarni simptomi zastrupitev z amoniakom so obilje solzenje, dispneja in pljučnica. Istočasno, amoniak - dragocen kemični ki se pogosto uporablja za pripravo anorganskih kislin, npr nitratni, cianida, kot tudi urea in dušika soli. Tekoči amoniak - je odličen delovnega sredstva hlajene posode in naprave, saj ima veliko specifično toploto izparilna. Voda raztopine amoniaka se uporabljajo kot tekoča gnojila, pa tudi za amonijevanje superfosfatov in maščobnih mešanic.

Proizvodnja amoniaka iz izpušnih plinov v procesu koksanja premoga je najstarejša in najbolj dostopna metoda, vendar je do danes zastarela in se praktično ne uporablja.

Sodobna in osnovna pot je pridobivanje amoniaka v industriji na podlagi procesa Haber. Njegovo bistvo pri neposrednem medsebojnem delovanju dušika in vodika, ki nastane kot posledica pretvorbe ogljikovodikovih plinov. Začetni material je običajno zemeljski plin, plini rafiniranje olja, s tem povezane naftne pline, preostale pline iz proizvodnje acetilena. Bistvo metode pretvorbe amonijaka je razkroj metana in njegovih homologov pri visoki temperaturi v komponente: vodik in ogljikov monoksid s sodelovanjem oksidantov - kisika in vodne pare. Hkrati je zrak, obogaten s kisikom ali atmosferskim zrakom, zmešan s pretvorjenim plinom. Sprva reakcija za proizvodnjo amoniaka na osnovi konvertibilnega plina poteka s sproščanjem toplote, vendar z zmanjšanjem volumna reakcijskih izhodnih materialov:

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

Vendar se proizvodnja amonijaka v industrijskem obsegu izvaja s katalizatorjem in v umetno ustvarjenih pogojih, ki povečujejo donos končnega proizvoda. V atmosferi, kjer poteka proizvodnja amonijaka, se tlak poveča na 350 atmosfer in temperatura se dvigne na 500 stopinj Celzija. V takih razmerah je donos amonijaka približno 30%. Plin odstranimo iz reakcijskega območja preko Postopek hlajenja in dušika in vodika, ki se ne odzovejo se vrne v kolono sinteze in se lahko ponovno sodelujejo pri reakcijah. Med sintezo je zelo pomembno prečiščiti mešanico plinov iz katalitskih strupov, snovi, ki lahko negirajo učinek katalizatorjev. Takšne snovi so vodna para, CO, As, P, Se, O2, S.

Porozno železo z nečistočami iz aluminija in kalijevih oksidov deluje kot katalizator v reakcijah dušika in vodikovega sinteze. Samo ta snov, iz vseh 20 tisoč prej poskusov, omogoča doseganje ravnovesja stanje reakcije. To načelo pridobivanja amoniaka velja za najbolj ekonomično.

Proizvodnja amoniaka v laboratoriju temelji na tehnologiji njene premestitve iz amonijevih soli z močnimi alkalijami. Shematično je ta reakcija naslednja:

2NH4CI + Ca (OH) 2 = 2NH3 uarr- + CaCl2 + 2H2O

ali

NH4Cl + NaOH = NH3uarr + NaCl + H20

Za odstranitev prekomerne vlage in odvajanje amoniaka, se prehaja skozi mešanico kavstične sode in apna. Proizvodnja zelo suhega amonijaka dosežemo z raztapljanjem kovinskega natrija v njej in nato z destilacijo zmesi. Najpogosteje se takšne reakcije izvajajo v zaprtem kovinskem sistemu pod vakuumom. Takšen sistem mora vzdržati visok tlak, ki ga dosežemo s pare amonijaka, pri sobni temperaturi pa do 10 atmosfer.