Синтез аммиака. Историческая справка. Общая схема установки по производству аммиака

Оглавление.

• Введение                                                                                          3
• Историческая справка                                                                    4
• Получение исходных газов - азота и водорода                           5
• Физико – химическая основа синтеза                                          6
• Выбор катализатора                                                                       7
• Техническое осуществление синтеза                                           7
• Общая схема установки по производству аммиака                    10
• Использованная литература                                                          12

Введение

Азот - важнейший элемент живых организмов, так как он входит в состав белков, ДНК, других соединений, необходимых в жизнедеятельности. В живом веществе, главным образом в растительности, средняя концентрация азота составляет 0,6%, а суммарное содержание - 15 млрд. т.  В растительных остатках, торфе и гумусе почв азота больше, чем во всех организмах суши и океана, около 55 млрд. т. В живом веществе океана- 0,32 млрд. т. В океане сосредоточена значительная масса азота: в форме растворенных ионов — 685 млрд. т., в составе неживого органического вещества содержится 120 млрд. т.

Свободный азот недоступен для большей части живых организмов. Лишь азотофиксаторы - некоторые микробы и сине-зелёные водоросли - способны усваивать его из воздуха. Высшие растения не могут использовать не только азот, входящий в состав атмосферы, но также азот, входящий в состав органического вещества. В результате биохимических процессов разложения органического вещества, аммонификации и нитрофикации из растительных и животных останков образуются соединения азота, доступные для высших растений. На построение живого вещества на суше используется 2562 млн. т. азота в год.

После предложения в 1840 г. Любихом теории минерального питания растений, в которой говорилось, что растениям необходимы некорые соединения для роста и развития, началось активное применение минеральных удобрений, что позволило повысить урожайность в десятки раз. В настоящее время сельское хозяйство не может быть эффективным и экономически выгодным без использования удобрений.

Аммиак всемирно признан важнейшим соединением азота. Об этом говорят масштабы его производства, в 2000 году в США произведено около 200 млн. тонн аммиака, в России около 100 млн. тонн.

Главным образом, заводы по синтезу аммиака совмещены с заводами по производству азотной кислоты, так как именно аммиак является сырьем для её синтеза. Конечным же продуктом в цепочке синтеза, как азотной кислоты, так и аммиака является получение биодоступных соединения азота – т.е. удобрений. Так же соединения азота используются для синтеза взрывчатых и горючих веществ.

Основным и единственным экономически выгодным промышленным методом получения аммиака в настоящее время является каталитический синтез из атмосферного азота и водорода при высоких температурах и давлении:

Историческая справка.

В XVIII –XIX веках основная часть используемого азота потреблялась в виде селитры, которую поставляли из Чили, где до сих пор существуют её месторождения, и использовалась для приготовления взрывчатых веществ. Однако, как только появились первые сведения о возможности производства связанного аммиака, практически во всех странах организовались комиссии и были объявлены конкурсы на изобретение наилучшего процесса.

Было проведено много исследований в этом направлении. Пытались осуществлять гомогенную газовую реакцию, применять для синтеза водород “in statu nascendi”, найти катализаторы. Все эти работы не привели к положительным результатам и, более того, не дали каких-либо указаний для дальнейших исследований. Лишь исследование обратной реакции - диссоциации аммиака показало, что при 500—780° и атмосферном давлении аммиак разлагается полностью.

С точки зрения теории химического равновесия отсюда вытекала