Sinteza amoniacului - Enciclopedia - fond de cunoaștere „Clematis“
Atunci când se analizează industria chimică. Ea a apărut în secolul XX. Preludiul ar trebui să se concentreze doar pe sinteza amoniacului - una dintre cele mai importante ramuri ale tehnologiei chimice.
Amoniac - compus chimic simplu de azot și hidrogen. oxidarea amoniacului (prin oxigenul din aer) dă acidul azotic este un intermediar important în industria plin de culoare și explozivi, baza pentru o largă varietate de tipuri de îngrășăminte cu azot.
După producția de amoniac primul război mondial a dezvoltat rapid. In 1912, aproximativ 700 de mii. Tone de compuși cu azot a fost fabricat. amoniacului sintetic în timp ce nu a produs. Înainte de al doilea război mondial, în 1939, producția de compuși cu azot a fost de aproximativ 3 Mill. / N, care este primit în jur de 2 Mill. T amoniac sintetic. În 1952, în țările capitaliste au produs deja mai mult de 5 milioane de tone de compuși de azot, iar producția anuală de amoniac a ajuns recent la 5 milioane de tone de practică pentru timpul scurs de la primul război mondial, o nouă industrie chimică mare -... Producerea de amoniac sintetice - baza pentru dezvoltarea unei game largi de industrii, atât în scopuri civile și militare.
În cazul în care unul dintre criteriile pentru nivelul tehnic industria chimică de dezvoltare în secolul al XIX-lea. au fost factori cum ar fi amploarea și mașini producerea de acid sulfuric și sodă (produse tipice ale secolului trecut), moment un astfel de criteriu este producerea de amoniac sintetic și cauciuc sintetic și rafinare chimică.
sinteza amoniacului, ca, într-adevăr, cauciucul și sinteza au fost generate inițial nevoile războaie imperialiste. Aceste industrii au apărut în Germania în timpul primului război mondial. În 1915, a devenit clar faptul că stocurile de nitrat chilian - sursa principală de azot fixat pentru producerea de explozivi - sunt epuizate rapid în Germania. A fost necesar să se găsească o cale de ieșire. Omul de știință german F. Haber înapoi în 1905 1908 ani. El a dovedit că este posibil să se obțină un compus al acestuia de la azotul atmosferic și hidrogen - amoniac. El a decis să utilizeze amoniac pentru producerea de explozivi. Pentru azot legat, el a dezvoltat o metodă de legare a azotului atmosferic cu hidrogen produs din apă. Amoniacul rezultat este apoi fi ușor de utilizat pentru fabricarea oricăror substanțe care conțin azot. Tehnologia procesului de producție de amoniac (sinteza la presiune ridicată) a fost proiectat de F. Haber și Bosch ingineri K. și A. Mittashem în 1913. La scurt timp după aceea, producția sa la scară industrială a fost stabilită în Germania.
În ciuda faptului că înainte de război Haber a primit câteva cuburi de amoniac, chimiști toate țările au fost sigur de a efectua acest proces la scară industrială nu va fi posibilă. Faptul că kayaeduyu tonă de amoniac necesară circa 2 mii. M3 de hidrogen și aproximativ 1 mii. M3 de azot și hidrogen (ca azot) a trebuit să fie curățate cu grijă, pentru sutime sau chiar o miime de procente conține ^ Anija astfel de impurități, sub formă de vapori de apă, oxigen, monoxid de carbon, hidrogen sulfurat, deci afectată negativ asupra catalizatorului că procedeul de sinteză a amoniacului este oprit. In consecinta, chimiștii era problema tehnica extrem de dificil de purificare a hidrogenului. In plus, pentru a obține, de exemplu, 300 de tone de amoniac, pentru a comprima 1 Mill. M3 gaz la 200-300 atm, iar acest lucru este necesar compresoarele puternice de înaltă presiune. Dar nici măcar că a fost principalul obstacol. La o presiune de sute de atmosfere (și o mie. Atm. In sistemele de presiune înaltă) și la o temperatură de 500 ° C într-un aparat de sinteză de hidrogen fierbinte trece cu ușurință prin cel mai bun oțel carbon. Mai mult decât atât, chiar și în cazul depășirii acestor dificultăți, amestec de gaz doar o mică parte (mai puțin de 10%) fără defect a fost reacționat și a dat amoniac, iar restul amestecului nu a avut timp să intre în reacția de sinteză.
Problema a apărut - modul de utilizare a amestecului nereacționat de acid azotic? Și, așa cum se întâmplă întotdeauna atunci când cerințele de practică întregul curs al dezvoltării tehnologiei și prepararea soluției.
Fig. 1. Conducerea procesului de Haber-Bosch.
În esență, tehnica secolului al XIX-lea. soluție preparată din toate aspectele științifice și tehnice legate de procesul de sinteză a amoniacului separat, și numai necesare pentru a uni eforturile de oameni de știință și ingineri din mai multe ramuri ale tehnologiei, să intensifice activitatea de laborator efectuate de Haber, pentru a rezolva această problemă într-o scară largă din fabrică. Tehnica de răcire cu aer adânc și separare în părțile sale componente a găsit soluția în sfârșitul secolului XIX. Acest lucru a condus la compresoarele de înaltă presiune. Odată cu inventarea mașinilor frigorifice s-au găsit modalități de extragere atmosferă de azot și separarea de oxigen. Metale și aparate de gaz la sfârșitul anilor XIX. puse la noul proces de gazificare a combustibilului și metodele pentru producerea hidrogenului precum și a principiilor de purificare a gazelor. Este nevoie doar de aceste procese de modernizare, pentru a se adapta la noua scara. Sfârșitul Artilerie de mașini secolului al XIX-lea. folosind otel aliat pentru a face arme grele să reziste la presiune ridicată și acțiunea corozivă a gazelor, la temperaturi ridicate, a sugerat posibilitatea unui aparat de presiune. Folosind azotul nereacționat și hidrogen a fost realizată prin administrarea unei tehnici chimice nou principiu tehnologic - desfășurarea procesului într-un sistem de circulație închis, în care hidrogenul nereacționat și azotul este returnat la sistem. Obținut un fel sau altul de azot pur și hidrogenul se amestecă într-o anumită proporție și compresorul multietajată filmată la presiunea necesară (procesele moderne de sinteză a amoniacului se realizează sub o presiune de 100 până la 1000 atmosfere, de obicei -. 250-350 atm). Acest amestec condensat este alimentat în principal producția unitate de amoniac într-o coloană de sinteză a amoniacului, unde este mai întâi încălzită la temperatura dorită și apoi alimentat în catalizator, în care sinteza amoniacului și a efectuat. Un catalizator special preparat a fost un oxid de fier dopat cu oxizi de aluminiu și potasiu. Sinteza amoniacului Coloana este o conductă cu pereți groși din oțel a unui oțel aliat cu un diametru de 1 m și o înălțime de 50 de metri și mai mult. Greutatea dispozitivului este de aproximativ 70 de tone. Producerea acestui echipament sofisticat este posibilă numai în țările cu mașini avansate și o industrie de oțel puternic.
Aparatul este acum stabilit în capacitatea de 60.100 tone sau mai mult de amoniac pe zi. Procedeu de sinteză a amoniacului are loc în general la o temperatură de 450-525 ° C În această reacție, o cantitate semnificativă de căldură (reacție exotermă), care este utilizat în același gaz de proces pentru preîncălzirea porțiuni proaspete de îmbinare a coloanei de sinteză. Eliberat din amestecul de sinteză pe coloană azotic care cuprinde o cantitate de amoniac (10-18%) este apă răcită. La răcire condensează amoniac sub presiune și se scurge într-un colecții speciale de depozitare, iar amestecul rămas nitric pompă de circulație specială de înaltă presiune este alimentat în sistemul de sinteză în cazul în care se alătură proaspăt-Azotovit amestec stout sinteza vine. Astfel, aici, de cea mai progresivă continuul menținută prin procesul de fabricație buclă închisă.
Fig. Coloana 2 din sinteza amoniacului.
Într-una dintre noile plante de amoniac din Statele Unite ca materie primă pentru producerea de gaze naturale este utilizat într-o cantitate de 340 tys.-425000 m3 și aer - .. 1 tone de la care se obține o zi de 210 de tone de amoniac anhidru, 110 de tone de acid azotic și alte câteva produse.
Foarte important, sinteza tehnologiei de sinteză a amoniacului dezvoltarea unui număr de alte substanțe definite (în special, plante de amoniac recent sintetice sunt transferate într-o sursă ieftină de materie primă pentru producerea hidrogenului. - gazele naturale și petrol trecere). Deoarece procesul de sinteză a amoniacului a unei tehnici chimice cu siguranță include o serie de procese chimice complicate care au loc într-un ciclu închis, cu aplicarea completă a materiei prime și a catalizatorului. Interesant, alegerea catalizatorului pentru sinteza amoniacului în Germania în timpul său a fost încercat la 20 mii. Substanțe diferite.