Хим_10_30_Производство_аммиака

Производство аммиака. Экологические последствия производства аммиака

Цели обучения

Критерии оценивания
Пишет уравнения реакции получения аммиака в промышленности
Называет условия получения аммиака
Перечисляет области применения аммиака в промышленности
Оценивает экологические последствия производства аммиака и способы сокращения выбросов заводами

Азот с водородом образует
3 ковалентные
связи по обменному
механизму

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г) + 45,9 кДж
Условия:
катализатор
температура – 450 – 500 ˚С
давление – 25 – 30 МПа
Этот процесс называется процессом Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода).

Азот, выделяемый из воздуха
Водород, получаемый взаимодействием метана с водяным паром:
СН4+Н2О→СО+3Н2
Условия реакции: 750 °С, р атм, Ni
Катализатор: порошкообразное железо с примесью оксидов алюминия и калия
Сырье для производства аммиака

3H2 + N2 → 2NH3
Водород Азот
H2 N2
метан воздух

Подготовка сырья и подвод реагирующих веществ в зону реакции
Химические процессы
Отвод продуктов и не прореагировавших веществ из зоны реакции
Процессы-стадии производства аммиака

Схема производства аммиака
Сжатие азотоводородной смеси
Нагревание смеси
Синтез аммиака
Охлаждение газовой смеси
Отделение аммиака от газовой смеси

Схема производства аммиака

Реакция синтеза аммиака экзотермическая, обратимая, каталитическая
N2+3H2 ↔ 2NH3+92кДж
Объем вводимого воздуха такой, чтобы соотношение азота и водорода в газовой смеси было 1:3

Какие необходимо создать условия, чтобы выход аммиака был максимальным?

Влияние температуры
Выход аммиака увеличится, если реакцию проводить при оптимальной температуре
400-500°С

Влияние давления
Чем выше давление, тем больше выход аммиака, т.к. из четырех молей исходных веществ образуется два моля продукта. Процесс проводится при
Р=300 атм

Дополнительными условиями служат увеличение концентрации продуктов реакции
Газовая смесь, содержащая метан, инертные газы воздуха, угарный газ удаляется не мешают синтезу аммиака, но уменьшают его, поэтому их отделяют от аммиака

Дифференциация
Для всех:
1.При производстве аммиака получено 230 л продукта. Сколько это составляет от теоретически возможного, если на производство затрачено 179 л азота.
2.Какая масса воды потребуется для поглощения аммиака, полученного при реакции азота объемом 450л с водородом.
Выход продукта на производстве аммиака составляет 56%.
Для некоторых:
1.При реакции водорода объемом 500л образовался аммиак,
объемом 300л. Каков процент выхода продукта от
теоретически возможного?
2. Вычислите объем воздуха (массовая доля кислорода 29%),
необходимый для сжигания 250 мл аммиака.

Азотная кислота
Сульфат аммония (NH4)2SO4
Хлорид аммония NH4Cl
Карбамид (мочевина) CO(NH2)2
Аммиак
Удобрения
Лекарства
(медицина)
Окислитель
ракетного
топлива
Соли
аммония
для
паяния
Производство
взрывчатых
веществ
Получение
соды
Холодильные
установки
Обработка
драгоценных металлов
Применение аммиака

Техногенные катастрофы

Основные экологические проблемы
Современное производство аммиака основано на практически безотходной технологии с минимальными выбросами.
Основными проблемами являются газовые выбросы аммиака NH3, оксидов углерода СО и СО2 и дымовых газов