8-Дәріс Бейорганикалық заттардың өндірісі
жүктеу/скачать 401,64 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- N 2 + 3H 2 Q2NH 3 + 112 ɤȾɠ (500 0 ɋ, 30 Ɇɉɚ)
|
8-Дәріс Бейорганикалық заттардың өндірісі Атмосфера азотын фиксациялау əдісіАзотты фиксациялау – ауадағы молекулалық азотты өсімдіктерге сіңімтал, азоттың қосылыстарына ауыстыру. Табиғатта бұл арнайы микроорганизмдердің көмегімен іске асады. Іс жүзінде азоттың инертілігіне байланысты өте қиын. Атмосфера азотын фиксациялаудың: доға əдісі, цианамид əдісі, аммиак синтезі сияқты негізгі үш түрлі тəсілі белгілі. Əдістердің үшеуі де ХХ ғасырдың алғашқы жылдарында ұсынылған. Доға əдісі табиғи құбылыстарға (найзағай) негізделіп ұсынылған. 3000-40000С температурада электр доғасы арқылы ауа ағыны өткенде инертті азот оксиді: N2 + O2 ↔ 2NO - 181,4 кДж Бұл үдеріс қайтымды. Түзілген азот оксидінің шығымы 2% мөлшерде, температураны одан əрі жоғарылатса, азот оксидінің ыдырауы артып, шығым төмендейді. Температура төмендегенде азоттың тотығу жылдамдығы төмендейді. 1 т азотты тотықтыруға 60000 кВт.с электр энергиясы жұмсалады. Азот (ІІ) оксидінің шығымын арттыру үшін тотығу үдерісі кезінде түзілген газдар қоспасын тез суытып, азот оксидінің ыдырауын төмендетеді. Азот (ІІ) оксидін сөндірілген əктас жəне оттегі қатысуымен кальций нитратына айналдырып бөліп алады. 4NO + 3O2 + 2Ca(OH)2 = 2Ca(NO3)2 + 2H2O Электр энергиясы көп жұмсалатындықтан бұл əдіс кең тарамаған. Дегенмен 1905 жылы Норвегияда, 1907 жылы Солтүстік Америкада осы əдіспен азот оксиді өндіріле бастады. Цианамид əдісі кальций карбидінің азотпен тікелей қосылатындығына негізделген. Кальций карбиді, сөндірілген əктас пен көмір (антрацит немесе кокс) қоспасын электр пешінде қыздыру əдісімен алынады. Бұл кезде 2600-2900 кВт.с/т электр энергиясы жұмсалады. Ұсатылған СаС2 арқылы 1000-11000С температурада ауадан бөліп алған азотты үрлейді: СаС2 + N2 = CaCN2 + C+ 302 кДж. Цианамид – ұнтақ қатты зат, көмір араластырғандықтан қара түсті. Су буын кальций цианамиді арқылы 0,6 Ма қысымда, 110-1150С температурада үрлегенде аммиак жəне кальций карбиді түзіледі: СаCN2 +3H2O = 2NH3 + CaCO3. 1905 жылы Италияда CaCN2 өңдейтін зауыт салынып, өнім өндіріле бастады. 1927 жылы жылына 500000 тонна цианамид өндіретін болды. Аммиакты сутек пен азоттан алудың техникалық əдісі ашылғаннан кейін, бұл цианамид əдісі тоқтатылды. Цианамид əдісімен 1 тонна азотты фиксациялауға 12000 кВт.сағ, ал аммиак алуға 5000кВт.с электр энергиясы жұмсалады. Аммиак синтезі. Аммиакты азот пен сутектің 1:3 қатынасында катализатор жіберу арқылы алады: N2 + 3H2Q2NH3 + 112 ɤȾɠ (5000ɋ, 30 Ɇɉɚ)Ле-Шателье принципі бойынша қысымды көтергенде аммиактың шығымы арту керек, бұл тəжірибе жүзінде дəлелденген. Екінші жағынан, азот пен сутек қосылғанда 112 кДж жылу бөлініп шығады. Демек температура жоғары болса аммиак аз өндіріледі. Сондықтан реакцияны төменгі температурада жүргізу керек. Бірақ төменгі температурада реакцияның жүру жылдамдығы өте баяу. Сондықтан үдерісті тездету үшін катализатор қолдану керек. Бұл үдеріске ыңғайлы катализаторлар ретінде Mn, Fe, Rh, W, Re, Os, Pt, уран жəне т.б., яғни d жəне f ұяшықтары толмаған элементтер қолданылады. Осылардың ішінен Fe, Os, Re жəне уранның активтіліктері жоғары. Мұның үшеуі Re, U, Os қымбат əрі өндірісте қауіпті. Қазіргі кезде өндірісте промоторланған темір катализаторы, промотор ретінде AІ2O3, K2O, CaO, SіO2 қолданылады. Оттегі жəне оның қосылыстары, көміртегі оксиді, темір катализаторын қайтымды түрде уландырса, күкірт қосындылары қайтымсыз түрде уландырады. Құрамында 0,1% күкірт активтілігін 50% кемітсе, ал 1% күкірт катализатор акивтілігін тегіс жояды. Көп зерттеулер нəтижесінде аммиакты синтездеудің оптималды жағдайы табылған. Ол температура 200-4500С, қысым 20-100МПа. Соның өзінде аммиактың шығымы 15-20%. Түзілген аммиакты бөліп алу үшін газдар қоспасын салқындатып, аммиакты конденсациялайды. Реакцияға түспеген азот-сутек қоспасын қажетті мөлшерде азот, сутек қосып үдеріске қайта жібереді. жүктеу/скачать 401,64 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|