3.6. Промышленные способы получения азида натрия.

3.6.1. Производство азида натрия из семиоксида (закиси) азота и амида натрия.

Производство азида натрия из семиоксида (закиси) азота и амида натрия - наиболее старый способ из используемых в настоящее время промышленных методов. Получение азида натрия по данной технологии широко распространено во всем мире, поскольку в ней используются доступные и относительно недорогие исходные вещества, а качество и цена получаемого NaN₃ удовлетворяют потребителей. Производство азида натрия состоит из ряда основных стадий:

• Получение семиоксида (закиси) азота.

• Синтез амида натрия.

• Производство азида натрия.

3.6.1.1. Производство семиоксида (закиси) азота

Семиоксид азота (гемооксид азота, оксид диазота, оксид азота (I), закись азота, N₂O) является N-оксидом и имеет структурную формулу

Вещество впервые было получено в 1776 году Пристли и выделено в чистом виде Дэви в 1799 году, который открыл его опьяняющее действие и назвал "веселящим газом". Закись азота - бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом, хорошо растворимый в холодной воде (в 100 объемах воды при 0 ^оС растворяется 130,5 объемов закиси азота) и этиловом спирте. Смесь закиси азота с воздухом употребляется для общего наркоза в медицинской практике. Продолжительное вдыхание закиси азота приводит к летальному исходу. Выше 500 ⁰С закись азота разлагается на элементы. Является окислителем, с горючими газами и парами образует взрывоопасные смеси. Восстанавливается серной кислотой до N₂, солями Sn²⁺ - до NH₂OH, солями титана – до NH₃.

В производственных условиях закись азота получают при окислении аммиака при 200 - 300 ⁰С на марганцевом катализаторе или при термическом разложении нитрата аммония.

₂₅₀ ^o_C

NH₄NO₃  N₂O + 2H₂O

При температуре выше 250 ^oC и каталитических добавках (стекло, графит) могут протекать побочные процессы образования оксидов азота

NH₄NO₃  0,5N₂ + NO + 2H₂O

4NH₄NO₃  3N₂ + N₂O₄ + 8H₂O

3NH₄NO₃  2N₂ + N₂O₃ + 6H₂O

В промышленности закись азота получают периодическим способом в алюминиевых аппаратах емкостью до 150 л (cм. рис. 8). В аппарат (1) загружают ~ 20 кг сухой и измельченной аммонийной селитры и нагревают до 240-250 ^оС. Дальнейшее разложение происходит за счет теплоты реакции, но предельная температура не должна превышать 280 ^оС.

Сырой газ направляется в холодильник (2), где конденсируются пары воды и частично растворенные в ней оксиды азота и азотная кислота. После холодильника сырая закись азота направляется в промывные башни (5,7), где очищается от других оксидов азота орошением 8-35%-ным раствором щелочи. Кислород воздуха, взаимодействуя с амидом натрия, дает ряд продуктов окисления. Кислород удаляют из газовой смеси промывкой потока закиси азота раствором сернокислого закисного железа в колоннах (9,11). Очищенная закись азота поступает в газгольдер (12). При нормальной работе установки получаемый газ содержит 80% N₂O, 18% NH₃, 2% других газов, основными из которых являются N₂ и NO.

Рис. 8. Схема получения закиси азота.

1 – реактор, 2 – холодильник, 3 – приемник, 4 – мерник щелочи, 5 – 1-ая промывная колонна, 6 – мерник щелочи, 7 – 2-ая промывная колонна, 8 – мерник раствора сульфата железа (II), 9 – 3-я промывная колонна, 10 - мерник раствора сульфата железа (II), 11- 4-ая промывная колонна, 12 – газгольдер – хранилище N₂O.