Промышленное получение аммиака

Муниципальное образовательное учреждение

гимназия №5 в Академгородке Советского района

города Новосибирска.

 

 

 

Реферат по химии на тему:

«Промышленное получение аммиака»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       Выполнил: Гуров Михаил, ученик 9 «ЕН » класса.

 

 

 

 

 

 

НОВОСИБИРСК – 2014

Первым промышленным процессом, который использовался для получения аммиака, был цианамидный метод:

1. При нагревании извести СаО и углерода получали карбид кальция СаС2:

• 2CaO +5C → 2CaC2 + CO2↑

2. Затем карбид кальция нагревали при температуре 1000 °C вместе с атмосферным азотом и получали цианамид кальция СаСN2:

• CaC2 + N2 → CaCN2 + C (реакция экзотермична, её тепловой эффект 293 кДж).

3. Далее аммиак получали гидролизом цианамида кальция:

• СаСN2+ 3Н2О → 2NН3↑ + СаСО3↓

Но этот процесс требовал больших затрат энергии и экономически был невыгоден.

В 1908 г. немецкий химик Ф. Габер обнаружил, что аммиак можно получать из водорода и атмосферного азота на железном катализаторе. За что после стал лауреатом Нобелевской премии по химии (1918). После открытия Габера стремительно стало расти производство аммиака, это неудивительно, поскольку огромные количества аммиака необходимы для получения азот содержащих удобрений. На изготовление их используется приблизительно 80% всего получаемого в мире аммиака. Остальные ≈20% производимого аммиака используются для получения полимеров, взрывчатых веществ, красителей и других продуктов.

Современный процесс получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

• N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 91,84 кДж

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 в сторону образования аммиака. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. 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 аммиака проводят при следующих условиях: температура 500 °C, давление 350 атмосфер, катализатор.

В наше время созданы установки, производящие 1000-1200 тонн аммиака в сутки. Во всём мире ежегодно производится около 5 млн. тонн аммиака.

 

 

 

 

 

 

 

Описание получения аммиака:

 

1. Подаётся предварительно подготовленная азотоводородная смесь.
2. В турбокомпрессоре эта смесь сжимается до определённого давления, необходимого для данного процесса.
3. Колонна синтеза предназначена для проведения процесса синтеза аммиака. В контактном аппарате расположены полки с катализатором. Процесс синтеза является сильно экзотермическим, протекает с большим выделением тепла, часть которого расходуется на нагревание поступающей азотоводородной смеси. Смесь, выходящая из колонны синтеза, состоит из аммиака (20-30%) и не прореагировавших азота и водорода.
4. Холодильник предназначен для охлаждения смеси. Аммиак легко сжимаем и при высоком давлении превращается в жидкость. При выходе из холодильника образуется смесь, состоящая из жидкого аммиака и не прореагировавшей азотоводородной смеси.
5. Сепаратор предназначен для отделения жидкого аммиака от газообразной фазы. Аммиак собирается в сборник, расположенный в нижней части сепаратора.
6. Циркуляционный компрессор предназначен для возвращения не прореагировавшей смеси в контактный аппарат. Благодаря циркуляции удаётся довести использование азотоводородной смеси до 95%.
7. Аммиакопровод предназначен для транспортировки жидкого аммиака на склад.