- •4. Охорона навколишнього середовища і хімічна технологія
- •4. 1. Класифікація промислових забруднень біосфери
- •4.2. Основи промислової екології
- •4.3. Основні положення екології
- •4.4. Екологічні проблеми хімічної технології
- •4.5. Очищення промислових газових викидів
- •4.6. Утилізація твердих відходів
- •4.7. Очищення стічних вод хімічних виробництв
- •5. Виробництво сульфатної кислоти
- •5. 1. Основні властивості та застосування сульфатної кислоти
- •5.2. Методи виробництва сульфатної кислоти
- •5.3. Сировинна база сульфатнокислотного виробництва
- •5.4. Хімічна схема виробництва сульфатної кислоти з колчедану
- •5.5. Фізико–хімічне обґрунтування технологічних режимів стадій виробництва сульфатної кислоти
- •5.6. Технологічна схема виробництва сульфатної кислоти методом пкпа
- •5.7. Удосконалення сульфатнокислотного виробництва
- •6. Технологія аміаку і нітратної кислоти
- •6.2. Синтез аміаку
- •6.3. Способи виробництва аміаку з азоту повітря кон-тактним методом
- •6.4. Хімічна і принципова схеми виробництва аміаку
- •6.5. Фізико-хімічне обґрунтування режимів виробництва синтез− газу
- •6.6. Очищення природного і конвертованого газів
- •6.7.Фізико-хімічні основи синтезу аміаку
- •6.8. Технологічна схема синтезу аміаку під середнім тиском
- •6.9. Виробництво нітратної кислоти
- •6.9.1. Сорти і області застосування нітратної кислоти
- •6.9.2. Хімічна і функціональна схеми виробництва розведеної нітратної кислоти
- •6.10. Технологічна схема виробництва розведеної нітратної кислоти
- •6. 11. Виробництво концентрованої нітратної кислоти
- •6.11.1. Концентрування нітратної кислоти
- •6.11.2. Прямий синтез концентрованої нітратної кислоти
- •6.12. Охорона навколишнього середовища у виробництві нітратної кислоти
6. Технологія аміаку і нітратної кислоти
6.1. Методи фіксації атмосферного азоту. Азот – елемент №7 таблиці Д.І. Менделєєва, один з чотирьох елементів, без яких неможливе існування живої клітини. Під зв'язаним азотом розуміють азот, що знаходиться у вигляді хімічних сполук, – аміаку і його солей, нітратної кислоти і її солей, карбаміду, амінів, амінокислот, білків.
У промисловості азот необхідний для виробництва азотних добрив, барвників, пластичних мас, хімічних волокон, вибухових речовин, пороху і інших продуктів. Природних сполук азоту надзвичайно мало, практично єдиним джерелом азоту на Землі являється повітря, що містить 79% цього елементу.
Азот хімічно стійкий, енергія зв'язку в його молекулі складає 945 кДж/моль. Азот має одну з найвищих энтропій з розрахун-ку на атом, у результаті атом атмосферного азоту практично не реакционноздатний.
Поповнення запасів азоту у ґрунті у засвоєному рослинами вигляді необхідно, оскільки окрім деяких бобових рослин, в яких поселяються бактерії, здатні засвоювати атмосферний азот, рослини його не засвоюють.
Нижче наведений короткий огляд відомих методів фіксації атмосферного азоту.
Електродуговий метод. Сполука азоту з киснем за високої тем-пературі утворюється у полум'ї електричної дуги. Хімічна взаємо-дія азоту з киснем – це зворотна ендотермічна реакція, що відбу-вається без зміни об'єму:
N2+O2=2NO + ΔH; ΔН=+180 кДж (6.1)
Дуговий метод. Ілюстрацією високої інертності азоту являється те, що перебіг реакції починає відбуватися лише за дуже високих температур. Реакція розпочинається за температури –3000°С, проте вихід досягає лише 1–2%. Витрата електроенергії на 1 т одержаного аміаку становить 60 тис. кВт∙год (вміст азоту в аміаку 82,35%). Тому дуговий метод знайшов застосування там, де електроенергія недорога (наприклад, у Норвегії).
Широкого поширення він не набув, але у даний час відроджується на основі використання плазмових процесів.
Ціанамідний метод. Аміак одержують азотуванням карбіду
кальцію за температури 1000°С:
CaC2+N2=CaCN2+C−∆H, ∆H=300кДж, (6.2)
з подальшим перетворенням кальцій ціанаміду в аміак:
CaCN2+3H2O=2NH3+CaCO3 (6.3)
Витрата електроенергії на 1 т азоту становить 10 – 12 тис. кВт∙год.
Контактний метод. Синтез аміаку з елементів із застосуванням каталізатора:
N2+3H2↔2NH3−∆H ∆Н=111,6кДж. (6.4)
Витрата електроенергії 5 − 7 кВт год. на 1 т азоту.
6.2. Синтез аміаку
Єдиним реагентним джерелом азоту на Землі є аміак, практично синтетичний. Аміак являється найважливішим і практично єдиною сполукою азоту, що виробляється у промисловому масштабі з азоту атмосфери. При переробці твердого вугілля на кокс одержують гази, що містять аміак. Аміачну воду одержують також як відхід виробництва карбаміду. Цей продукт застосовують у виробництві дубильних препаратів, але, очевидно, може бути використаний як рідке добриво.
Аміак зберігають і перевозять в закритих ємкостях і цистернах щоб уникнути втрат і забруднення атмосфери.