Производство аммиака

Аммиа́к — NH3, при нормальных
условиях —
бесцветный газ с резким характерным
запахом (запах нашатырного спирта),
почти вдвое легче воздуха, ядовит.
Растворимость NH3 в воде чрезвычайно
велика - около 1200 объёмов (при 0°C) или
700 объёмов (при 20°C) в объёме воды.
Молекула аммиака имеет вид тетраэдра
с атомом азота в вершине.При
неспаренныхp-электронах атомы
азота участвуют в образовании
полярных ковалентных связей
с 1s-электронами трёх атомов водорода.
Кроме того, у атома азота есть
неподелённая пара электронов.
Аммиа́к — NH3, при нормальных
условиях —
бесцветный газ с резким характерным
запахом (запах нашатырного спирта),
почти вдвое легче воздуха, ядовит.
Растворимость NH3 в воде чрезвычайно
велика - около 1200 объёмов (при 0°C) или
700 объёмов (при 20°C) в объёме воды.
Молекула аммиака имеет вид тетраэдра
с атомом азота в вершине.При
неспаренныхp-электронах атомы
азота участвуют в образовании
полярных ковалентных связей
с 1s-электронами трёх атомов водорода.
Кроме того, у атома азота есть
неподелённая пара электронов.

В жидком аммиаке молекулы
связаны между собой
водородными связями.
Этим объясняется
Сравнительно высокая
температура кипения и
высокая теплота испарения
аммиака. Однако
прочность этих
связей в жидком аммиаке
существенно ниже, чем у
воды, поэтому вязкость,
например, жидкого
аммиака в 7 раз
меньше вязкости воды.
В жидком аммиаке молекулы
связаны между собой
водородными связями.
Этим объясняется
Сравнительно высокая
температура кипения и
высокая теплота испарения
аммиака. Однако
прочность этих
связей в жидком аммиаке
существенно ниже, чем у
воды, поэтому вязкость,
например, жидкого
аммиака в 7 раз
меньше вязкости воды.

Химические свойства
Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как нуклеофил или комплексообразователь. Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:
NH3 + H+ = NH4
С кислотами даёт соответствующие соли аммония:
NH3 + HNO3 = NH4NO3
Водный раствор аммиака ("нашатырный спирт") имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса
NH3 + H2O = NH4+ + OH-; Ko=1,8*10-5
С галогеноалканами вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):
NH3 + CH3Cl → CH3NH3Cl (гидрохлорид метиламмония)
амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:
NaNH2 + H2O → NaOH + NH3

Классификация установок для синтеза аммиака
Установки, работающие при низких давлениях
(100-200 аm), которые в следствии их сложности
И малой экономичности, редко приминяются в
промышленности.
Системы, работающие при средних
давлениях(280-350 аm)
Системы, работающие при высоких
давлениях(400-1000аm)

Сырье для производства аммиака
Азот-№2 (из воздуха)
Водород-Н2(из природных горючих газов,
богатых метаном СН4; или из газов, получающихся при химической
переработке каменного угля и нефти)
Катализатор - парашкообразное железо с
примесью оксидов алюминия и кальция

Приминение
HNO3
Взрывные в-ва
Красители
Сода
Акрилонитрин
Соли аммония
Растворитель
HCN
Амины и амиды
Удобрения
Холодильные
установки
NH3

ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА.
Рассмотрим процесс синтеза аммиака из простых веществ: водорода и азота. Химизм процесса можно представить с помощью уравнения реакции.
N2 + 3H2 2NH3 + Q
Реакция является обратимой, экзотермической, идущей с уменьшением объёма. Поскольку эта реакция экзотермическая, то понижение температуры будет смещать равновесие в сторону образования аммиака, но при этом существенно снижается скорость химической реакции. Поэтому синтез проводят при температуре 500-5500С и в присутствии катализатора. А так как катализатор ускоряет прямую и обратную реакцию одинаково, а повышение температуры смещает равновесие в сторону исхордных веществ, эти условия не выгодны для промышленного производства. В соответствии с принципами смещения равновесия для противодействия влиянию повышенной температуры используют давление. Для синтеза аммиака применяют давлнния 15-100 МПа. Различают три способа производства в зависимости от используемого давления:
Низкого давления
(10-15 МПа);
2. Среднего давления
(25-30 МПа);
3. Высокого давления
(50-100 МПа).

Наиболее распространённым является второй способ.
В качестве катализатора используют губчатое железо с с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния.
Отрицательно на скорость образования аммиака влияют вредные примеси: вода, сероводород, оксид углерода (II). Они отравляют катализатор, снижая его активность. Поэтому азотводородную смесь тщательно очищают. Однако и при этих условиях только часть смеси превращается в аммиак. Для полного использования исходных веществ непрорегировавшую часть смеси вновь направляют в реактор.
Рассмотрим процессы, протекающие при синтезе, назначение аппаратов.

Физиологическое действие
Аммиак ядовит. ПДК = 20 мг/м3. Жидкий аммиак вызывает сильные ожоги. При содержании в воздухе 0,5% по объему аммиак сильно раздражает слизистые оболочки. При остром отравлении поражаются глаза и дыхательные пути. При хроническом отравлении — расстройство пищеварения, катар верхних дыхательных путей, ослабление слуха.

Применение
В основном используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя.
В холодильной технике используется в качестве холодильного агента