Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы на вопросы по химической технологии.docx
Скачиваний:
148
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
4.1 Mб
Скачать

Контактный аппарат для окисления оксида серы(IV) в кипящем слое: 1 – выравнивающие решетки; 2 – катализатор; 3 – газораспределительные решетки; 4 – теплообменные элементы

12.Получение азота

Получение азота

Перечислим несколько распространенных сегодня способов:

  1. Для получения азота в лабораторных условиях может использоваться реакция разложения нитрита аммония. Реакция является экзотермической с выделением большого количества тепла (NH4NO2 →N2 +2H2O).

  2. Еще один лабораторный способ получения – нагревание сульфата аммония с дихроматом калия с выделяющимся при этом газообразным азотом (K2Cr2O7 +(NH4)2SO4 →N2 +Cr2O3 +4H2O+K2SO4).

  3. Наиболее чистый азот в лабораторных условиях можно получить путем разложения неорганических азидов, например, азида натрия (2NaN3 →2Na+3N2).

  4. Получение газообразного и жидкого азота путем разделения атмосферного воздуха. Высокое содержание данного газа в атмосфере (более 75 % по массе) делает такой вариант одним из самых экономически эффективных и удобных. Для производства азота используются специальные станции, работающие на принципе криогенного, адсорбционного или мембранного разделения воздушной смеси. Адсорбционные и мембранные установки более дешевы и просты в эксплуатации, они основаны на принципе поглощения из атмосферного воздуха кислорода и других газовых примесей. Криогенное оборудование более сложно и требует высококвалифицированного обслуживания, однако оно может использоваться для производства жидкого азота. Выбор конкретного решения зависит от сферы использования газа.

Получение: в промышленности азот получают из воздуха. Для этого воздух сначала охлаждают, сжижают, а жидкий воздух подвергают перегонке (дистилляции). Температура кипения азота немного ниже (–195,8°C), чем другого компонента воздуха — кислорода (–182,9°C), поэтому при осторожном нагревании жидкого воздуха азот испаряется первым. Потребителям газообразный азот поставляют в сжатом виде (150 атм. или 15 МПа) в черных баллонах, имеющих желтую надпись «азот». Хранят жидкий азот в сосудах Дьюара.

В лаборатории чистый («химический») азот получают добавляя при нагревании насыщенный раствор хлорида аммония NH4Cl к твердому нитриту натрия NaNO2:

NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2 + 2H2O.

Можно также нагревать твердый нитрит аммония:

NH4NO2 = N2 + 2H2O.

13. Аммиак. Синтез аммиака.

 бесцветный газ с резким характерным запахом. Процесс протекает при высокой температуре: 400-500 ˚С. Для обеспечения необходимой скорости прохождения реакции применяется катализатор. Современное получение NH3 предполагает использование высокого давления - около 100-300 атм. Совместно с применением циркуляционной системы можно получить достаточно большую массу превращенных в аммиак первоначальных материалов. Система работы любого аммиачного завода достаточно сложная и содержит в себе нескольких этапов. В процессе проведения синтеза происходит получение, собирание и распознавание аммиака.

Технология получения искомого вещества осуществляется в 6 этапов.

  1. извлечение серы из природного газа при помощи десульфуратора. Эта манипуляция требуется вследствие того, что сера является каталитическим ядом и убивает никелевый катализатор еще на стадии извлечения водорода.

  2. На втором этапе проходит конверсия метана, которая протекает с применением высокой температуры и давления при использовании никелевого катализатора.

  3. На третьей стадии случается частичное выгорание водорода в кислороде воздуха. В результате производится смесь водяного пара, оксида углерода, а также азота.

  4. На четвертом этапе происходит реакция сдвига, которая проходит при различных катализаторах и двух отличных температурных режимах. Первоначально применяется Fe3O4, и процесс протекает при температуре 400 ˚С. Во второй стадии участвует более эффективный по своему воздействию медный катализатор, что позволяет осуществление производства при низких температурах.

  5. Следующая пятая стадия предполагает избавление от ненужного оксида углерода (VI) из смеси газа путем применения технологии поглощения раствором щелочи.

  6. На завершающем этапе оксид углерода (II) удаляется при использовании реакции конверсии водорода в метан через никелевый катализатор и большую температуру.

Полученная в результате всех манипуляций смесь газа содержит 75 % водорода и 25 % азота. Ее сжимают под большим давлением, а затем остужают. Именно эти манипуляции описывает формула выделения аммиака: N2 + 3H2 ↔ 2 NH3↑ + 45,9 кДж Хоть этот процесс выглядит не очень сложным, однако все вышеперечисленные действия по ее осуществлению говорят о сложности получения аммиака в промышленном масштабе. На качество конечного продукта влияет отсутствие в сырье примесей. Пройдя долгий путь от небольшого лабораторного опыта до масштабного производства, получение аммиака на сегодняшний день является востребованной и незаменимой отраслью химической промышленности. Этот процесс постоянно совершенствуется, обеспечивая качество, экономичность и необходимое количество продукта для каждой ячейки народного хозяйства.