암모니아의 물리적, 화학적 특성. 암모니아는 위험하지만 중요한 가스입니다

무수액화암모니아의 응용

무수 액화 암모니아(아질산수소)는 무색 투명한 액체입니다. 독성이 있으며 물에 대한 용해도가 좋습니다.

암모니아는 질소와 수소의 촉매 합성에 의해 생성됩니다. 독성이 있고 화상을 일으킬 수 있으며 GOST 6221-90에 따르면 위험 등급 IV가 있습니다.

아질산수소는 인화성이 낮은 물질이지만 공기와 혼합되면 특히 밀폐된 공간에서 폭발성이 있습니다.

또한 아질산수소가 칼슘, 브롬, 산화은, 염소, 요오드, 수은 및 기타 원소와 상호 작용할 때 폭발성 혼합물이 형성될 수 있습니다.

암모니아가 수은, 염소, 요오드, 브롬, 칼슘, 산화은 및 기타 화학 물질과 접촉하면 폭발성 화합물이 형성될 수 있습니다.

아질산수소에는 부식 기능이 있습니다.

아연, 구리와 접촉(물이 있을 때 가속됨); 고무 용해; 다양한 유형의 강철은 0.2% 미만의 수분을 함유한 경우 산소 존재 시 균열이 발생하기 쉽습니다.

암모니아 적용 분야:

농업.

비료 (요소, 질산 암모늄, 복합 비료), 질산 및 기타 질소 함유 화합물이 만들어집니다.

이러한 비료를 필요한 양만큼 적용하면 작물 수확량이 크게 증가할 수 있습니다(8~60%).

사용의 장점은 다음과 같습니다.

염가; 능률; 다음 수확을 위해 가을에 비료를 뿌릴 가능성; 비료를 토양에 전달하고 적용하는 과정의 기계화. 냉동 산업.

암모니아는 냉매로 사용됩니다. 현재 냉동 산업은 현대화되고 있으며 새로운 계획이 개발되고 있으며 기존 시설의 암모니아 농도를 줄이기 위한 방법이 모색되고 있습니다.

모든 냉동 장비에 대한 자동 제어 및 보호 시스템이 설계되고 있으며, 냉동 장비의 감압 시 유해한 방출을 줄이는 방법이 모색되고 있습니다.

야금.

보호 환경(대기)을 만드는 데 가장 자주 사용됩니다. .

화학 생산.

아질산수소로 만든 질산은 염료, 인공섬유, 폭발물, 플라스틱을 만드는 데 사용됩니다.

약.

의학에서는 암모니아를 10% 함유한 암모니아가 널리 사용됩니다.

실신 및 반실신의 경우 냄새를 맡기 위해 암모니아를 투여합니다. 그것의 도움으로 두통, 메스꺼움 및 심각한 알코올 중독 상태의 특징적인 기타 증상이 완화됩니다. 벌레 물린 곳을 문지르면 불편함과 가려움증이 완화됩니다. 삶

집에서 암모니아는 창문, 은, 니켈 도금 접시를 닦는 데에도 사용됩니다. 이런거 =)..

암모니아.화학식 NH 3.

물리화학적 특성.암모니아는 암모니아의 자극적인 냄새가 나는 무색의 기체로 공기보다 1.7배 가벼우며 물에 용해됩니다. 물에 대한 용해도는 다른 모든 가스보다 큽니다. 20°C에서 700부피의 암모니아가 물 1부피에 용해됩니다.

액화암모니아의 끓는점은 33.35°C로 겨울에도 암모니아는 기체상태이다. 영하 77.7°C의 온도에서 암모니아는 응고됩니다.

액화 상태에서 대기 중으로 방출되면 연기가 납니다. 암모니아 구름은 대기의 상층부로 퍼집니다.

불안정한 AHOV. 대기와 물체 표면에 대한 손상 효과는 1시간 동안 지속됩니다.

화재 및 폭발 위험.가연성 가스. 지속적인 화재 발생 시 화상을 입습니다(화재 시). 연소되면 질소와 수증기를 방출합니다. 암모니아와 공기(15~28% 농도)의 기체 혼합물은 폭발성이 있습니다. 자연 발화 온도 650°C

신체에 미치는 영향.신체에 대한 생리적 효과에 따르면 질식 및 신경 영양 효과가 있는 물질 그룹에 속하며 흡입하면 독성 폐부종과 신경계에 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 암모니아는 국소 효과와 흡수 효과를 모두 갖습니다. 암모니아 증기는 눈과 호흡기의 점막과 피부를 강하게 자극합니다. 이는 과도한 눈물, 눈의 통증, 결막 및 각막의 화학적 화상, 시력 상실, 기침 공격, 피부 발적 및 가려움증을 유발합니다. 액화 암모니아와 그 용액이 피부에 닿으면 타는듯한 느낌이 들고 물집과 궤양을 동반한 화학적 화상이 발생할 수 있습니다. 또한, 액화암모니아는 증발하면서 냉각되며, 피부에 닿으면 다양한 정도의 동상이 발생한다. 암모니아 냄새는 37 mg/m 3 농도에서 느껴집니다. 생산 현장의 작업 공간 공기 중 최대 허용 농도는 20 mg/m 3 입니다. 따라서 암모니아 냄새가 나면 보호 장비 없이 작업하는 것은 이미 위험합니다. 인두 자극은 공기 중 암모니아 함량이 280 mg/m 3, 눈 - 490 mg/m 3일 때 나타납니다. 매우 높은 농도에 노출되면 암모니아는 피부 손상을 유발합니다. 7~14g/m3 - 홍반, 21g/m3 이상 - 수포성 피부염. 1.5g/m3 농도의 암모니아에 한 시간 동안 노출되면 독성 폐부종이 발생합니다. 3.5g/m 3 이상의 농도에서 암모니아에 단기간 노출되면 빠르게 일반적인 독성 영향이 나타납니다. 인구 밀집 지역의 대기 중 최대 허용 암모니아 농도는 다음과 같습니다. 일일 평균 0.04 mg/m 3 ; 최대 단일 복용량 0.2 mg/m3.


암모니아 손상 징후:심한 눈물, 눈의 통증, 시력 상실, 발작성 기침; 피부 손상의 경우 1도 또는 2도의 화학적 화상.

용법.암모니아는 질산 및 시안화수소산, 요소, 소다, 질소 함유 염, 비료의 생산뿐만 아니라 직물 염색 및 은도금 거울에도 사용됩니다. 냉장고의 냉매로서; 암모니아의 10% 수용액을 암모니아라고 하며, 18~20%의 암모니아 용액을 암모니아수라고 하며 비료로 사용합니다.

암모니아는 자체 증기압(6~18kgf/cm2) 하에서 액화 상태로 운송 및 저장되는 경우가 많으며 대기압에 가까운 압력에서 등온 탱크에 저장할 수도 있습니다. 대기 중에 방출되면 연기가 나고 습기에 빠르게 흡수됩니다.

대기에서의 행동.증기가 공기 중으로 방출되면 암모니아 농도가 높은 1차 구름이 매우 빠르게 형성됩니다. 매우 빠르게 형성됩니다(1~3분 이내). 이 기간 동안 물질의 18~20%가 대기 중으로 배출됩니다.

2차 구름은 유출 지역에서 암모니아가 증발할 때 발생합니다. 증기의 농도가 1차 구름보다 2~3배 낮다는 사실이 특징입니다. 그러나 활동 기간과 배포 깊이는 훨씬 더 깁니다. 그러한 경우, 감염 구역의 외부 경계는 평균 역치 독성량(15(mg·min)/l)을 나타내는 선으로 간주됩니다. 2차 구름의 지속 시간은 유출된 물질의 증발 시간에 따라 결정되며, 이는 물질의 끓는점과 휘발성, 주위 온도, 풍속, 유출의 성격(자유 또는 팬에 담긴 상태)에 따라 달라집니다. ).

암모니아는 공기보다 거의 2배 가벼우며 이는 분포 깊이에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 염소에 비해 1차 및 2차 구름의 분포 깊이와 오염 구역의 면적은 약 25배 더 작습니다.

물에 들어가면 감염됩니다.

화학적 특성

고독한 전자쌍의 존재로 인해 암모니아는 많은 반응에서 착화제로 작용합니다. 양성자를 추가하여 암모늄 이온을 형성합니다.

암모니아 수용액("암모니아")은 다음과 같은 과정으로 인해 약알칼리성 환경을 갖습니다.

오 > +; 코=1, 8?10 -5 . (16)

산과 상호작용하여 해당 암모늄염을 생성합니다.

2(O) + > (+ O. (17)

암모니아는 또한 매우 약한 산이며 금속(아미드)과 염을 형성할 수 있습니다.

가열되면 암모니아는 환원 특성을 나타냅니다. 따라서 산소 분위기에서 연소되어 물과 질소를 생성합니다. 백금 촉매 위에서 공기로 암모니아를 산화시키면 질소 산화물이 생성되며, 이는 산업적으로 질산을 생성하는 데 사용됩니다.

4 + 54NO + 6O. (18)

납땜 중 산화물로부터 금속 표면을 청소하기 위해 암모니아 Cl을 사용하는 것은 환원 능력에 기초합니다.

3CuO + 2Cl > 3Cu + 3O +2HCl +. (19)

할로알칸의 경우 암모니아는 친핵성 첨가와 반응하여 치환된 암모늄 이온을 형성합니다(아민 생산 방법):

Cl > (메틸 암모늄 염산염). (20)

이는 카르복실산, 무수물, 산 할로겐화물, 에스테르 및 기타 유도체를 사용하여 아미드를 생성합니다. 알데히드 및 ​​케톤 사용 - 상응하는 아민으로 환원될 수 있는 Schiff 염기(환원성 아민화).

1000°C에서 암모니아는 석탄과 반응하여 시안화수소산(HCN)을 형성하고 부분적으로 질소와 수소로 분해됩니다. 또한 메탄과 반응하여 동일한 시안화수소산을 형성할 수도 있습니다.

액체 암모니아

액체 암모니아는 비록 소량이지만 이온으로 해리되어 물과 유사함을 보여줍니다.

물과 같은 액체 암모니아는 알칼리, 알칼리 토류, Mg, Al, Eu 및 Yb와 같은 다양한 활성 금속이 용해되는 강력한 이온화 용매입니다. 액체에서 알칼리 금속의 용해도는 수십 퍼센트입니다. 알칼리 금속을 함유한 일부 금속간 화합물도 액체 암모니아에 용해됩니다.

액체 암모니아에 용해된 금속 묽은 용액은 파란색으로 표시되고, 농축된 용액은 금속 광택을 가지며 청동처럼 보입니다. 암모니아가 증발하면 알칼리 금속은 순수한 형태로 방출되고, 알칼리 토금속은 금속 전도성을 갖는 암모니아 2+와 복합체 형태로 방출됩니다. 약간 가열하면 이러한 착물은 금속으로 분해됩니다.

금속에 용해되어 점차적으로 반응하여 아미드를 형성합니다.

복합화

전자 기증 특성으로 인해 분자는 복합 화합물에 리간드로 들어갈 수 있습니다. 따라서 d-금속염 용액에 과량의 암모니아를 도입하면 아미노 복합체가 형성됩니다.

착물화는 대개 용액의 색상 변화를 동반하므로 첫 번째 반응에서는 파란색()이 진한 파란색으로 바뀌고, 두 번째 반응에서는 색상이 녹색(Ni())에서 청자색으로 변합니다. 산화 상태(+3)에서 크롬과 코발트를 형성하는 안정한 복합체.

암모니아 용액은 대기 산소에 의해 점차적으로 체리색 코발트(III) 암모니아로 산화되는 황갈색 코발트(II) 암모니아를 제외하고 매우 안정적입니다. 산화제가 존재하면 이 반응은 즉시 발생합니다.

착이온의 형성과 파괴는 해리 평형의 변화로 설명됩니다. 르 샤틀리에의 원리에 따르면, 은의 암모니아 착물 용액의 평형은 농도 및/또는 증가에 따라 착물 형성 방향(왼쪽)으로 이동합니다. 용액 내 이들 입자의 농도가 감소함에 따라 평형은 오른쪽으로 이동하고 착이온은 파괴됩니다. 이는 중심 이온이나 리간드가 착물보다 강한 일부 화합물에 결합하기 때문일 수 있습니다. 예를 들어, 용액에 질산을 첨가하면 암모니아가 수소 이온에 더 단단히 결합되어 있는 이온이 형성되어 복합체가 파괴됩니다.

암모니아 생산

암모니아를 생산하는 산업적 방법은 수소와 질소의 직접적인 상호작용을 기반으로 합니다.

이것이 소위 Garber 프로세스입니다. 반응은 열이 방출되고 부피가 감소하면서 발생합니다. 따라서 Le Chatelier의 원리에 따라 반응은 가능한 가장 낮은 온도와 높은 압력에서 수행되어야 합니다. 그러면 평형이 오른쪽으로 이동합니다. 그러나 낮은 온도에서는 반응 속도가 미미하고, 높은 온도에서는 역반응 속도가 증가합니다. 촉매(불순물이 포함된 다공성 철)를 사용하면 평형 상태 달성을 가속화할 수 있었습니다. 흥미롭게도 이 역할을 위한 촉매를 찾을 때 2만 가지가 넘는 다양한 물질이 시도되었습니다.

위의 모든 요소를 ​​고려하여 암모니아 생산 공정은 온도 500 °C, 압력 350 기압, 촉매 조건에서 수행됩니다. 산업 조건에서는 순환 원리가 사용됩니다. 암모니아는 냉각으로 제거되고 반응하지 않은 질소와 수소는 합성 컬럼으로 반환됩니다. 이는 압력을 증가시켜 더 높은 반응 수율을 달성하는 것보다 더 경제적인 것으로 나타났습니다.

실험실에서 암모니아를 얻으려면 암모늄염에 대한 강알칼리의 작용이 사용됩니다.

일반적으로 실험실 방법에서는 염화암모늄과 소석회의 혼합물을 천천히 가열하여 얻습니다.

암모니아를 건조하려면 석회와 가성소다의 혼합물을 통과해야 합니다.

질소의 휘발성 특성을 지닌 수소 화합물은 암모니아입니다. 무기화학산업과 무기화학에서의 중요성 측면에서 암모니아는 질소의 가장 중요한 수소화합물이다. 화학적 성질에 따라 질화수소 H 3 N입니다. 암모니아의 화학 구조에서 질소 원자의 3개 혼성 궤도는 3개의 수소 원자와 3개의 σ 결합을 형성하며, 이는 약간 왜곡된 사면체의 3개의 꼭지점을 차지합니다.

사면체의 네 번째 꼭지점은 고독한 전자쌍의 질소가 차지하며, 이는 암모니아 분자의 화학적 불포화 및 반응성과 큰 값의 전기 쌍극자 모멘트를 보장합니다.

정상적인 조건에서 암모니아는 자극적인 냄새가 나는 무색의 가스입니다. 독성이 있습니다. 점막을 자극하며 급성 중독은 눈 손상과 폐렴을 유발합니다. 분자의 극성과 상당히 높은 유전 상수로 인해 액체 암모니아는 좋은 용매입니다. 알칼리 및 알칼리 토금속, 황, 인, 요오드 및 많은 염과 산이 액체 암모니아에 잘 용해됩니다. 암모니아는 다른 어떤 가스보다 물에 더 잘 녹습니다. 이 용액을 암모니아수 또는 암모니아라고 합니다. 물에 대한 암모니아의 우수한 용해도는 분자간 수소 결합의 형성으로 인해 발생합니다.

암모니아의 주요 특성은 다음과 같습니다.

    암모니아와 물의 반응:

NH 3 +HOH ⇄ NH 4 OH ⇄ NH 4 + +OH -

    할로겐화수소와의 상호작용:

NH 3 +HCl ⇄NH 4 Cl

    산과의 상호 작용(결과적으로 중간 및 산성 염이 형성됨):

NH 3 +H 3 PO 4 → (NH 4) 3 PO 4 인산암모늄

NH 3 +H 3 PO 4 → (NH 4) 2 HPO 4 인산수소암모늄

NH 3 +H 3 PO 4 → (NH 4)H 2 PO 4 인산이수소암모늄

    암모니아는 일부 금속 염과 반응하여 복합 화합물(암모니아)을 형성합니다.

CuSO4 + 4NH3 → SO4 테트라암민 황산구리(II)

AgCl+ 2NH 3 → Cl 염화 디암민은(나)

위 반응은 모두 부가반응이다.

산화환원 속성:

암모니아 분자 NH 3에서 질소의 산화 상태는 -3이므로 산화 환원 반응에서는 전자만 기증할 수 있고 환원제일 뿐입니다.

    암모니아는 산화물에서 일부 금속을 환원합니다.

2NH3 + 3CuO → N2 +3Cu +3H2O

    촉매 존재 하의 암모니아는 일산화질소 NO로 산화됩니다.

4NH 3 + 5O 2 → 4NO+ 6H 2 O

    암모니아는 촉매 없이 산소에 의해 질소로 산화됩니다.

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O

21. 할로겐의 수소 화합물. 22. 할로겐화수소산.

할로겐화수소는 자극적인 냄새가 나는 무색 가스로 물에 쉽게 용해됩니다. 불화수소는 어떤 비율로든 물과 섞입니다. 이들 화합물은 물에 잘 녹기 때문에 농축된 용액을 얻을 수 있습니다.

물에 용해되면 할로겐화수소는 산처럼 해리됩니다. HF는 약하게 해리된 화합물에 속하며 이는 특별한 결합 강도로 설명됩니다. 할로겐화수소의 나머지 용액은 강산으로 분류됩니다. HF - 불화수소산 HCl - 염산 HBr - 브롬화수소산 HI - 요오드화수소산

HF - HCl - HBr - HI 계열의 산 강도가 증가하는데, 이는 동일한 방향의 결합 에너지 감소와 핵간 거리 증가로 설명됩니다. HI는 할로겐화수소산 중에서 가장 강한 산이다.

물이 길이가 더 긴 결합을 더 많이 분극화한다는 사실로 인해 분극성이 증가합니다. 할로겐화 수소산의 염에는 각각 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물이라는 이름이 있습니다.

할로겐화수소산의 화학적 성질

건조한 형태의 할로겐화수소는 대부분의 금속에 영향을 미치지 않습니다.

1. 할로겐화수소 수용액은 무산소산의 성질을 갖는다. 많은 금속, 금속의 산화물 및 수산화물과 활발하게 상호작용합니다. 수소 다음으로 금속의 전기화학적 전압 계열에 있는 금속에는 영향을 미치지 않습니다. 일부 염 및 가스와 상호 작용합니다.

불산은 유리와 규산염을 파괴합니다.

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

따라서 유리용기에 보관할 수 없습니다.

2. 산화환원 반응에서 할로겐화수소산은 환원제로 작용하며 Cl-, Br-, I- 계열의 환원 활성이 증가합니다.

영수증

불화수소는 형석에 진한 황산이 작용하여 생성됩니다.

CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF

염화수소는 수소와 염소의 직접적인 반응에 의해 생성됩니다.

이것은 합성 생산 방법입니다.

황산염 방법은 진한 황산과 NaCl의 반응을 기반으로합니다.

약간 가열하면 반응이 진행되어 HCl과 NaHSO4가 형성됩니다.

NaCl+H2SO4=NaHSO4+HCl

더 높은 온도에서는 반응의 두 번째 단계가 발생합니다.

NaCl+NaHSO4=Na2SO4+HCl

그러나 유사한 방식으로 HBr과 HI를 얻는 것은 불가능합니다. 진한 황산과 상호 작용할 때 금속과의 화합물은 산화됩니다. I-와 Br-은 강력한 환원제입니다.

2NaBr-1+2H2S+6O4(k)=BrO2+S+4O2+Na2SO4+2H2O

브롬화수소와 요오드화수소는 PBr3과 PI3를 가수분해하여 얻습니다. PBr3+3H2O=3HBr+H3PO3 PI3+3H2O=3HI+H3PO3

최적의 양의 화학물질을 생산하고 최대 품질을 달성하는 과정은 다양한 요인의 영향을 받습니다. 암모니아의 생산은 압력, 온도, 촉매의 존재, 사용된 물질 및 결과물을 추출하는 방법에 따라 달라집니다. 생산 공정에서 최대의 이익을 얻으려면 이러한 매개변수의 균형이 적절하게 이루어져야 합니다.

암모니아의 성질

실온과 일반 공기 습도에서 암모니아는 기체 상태이며 매우 불쾌한 냄새가 납니다. 그것은 신체의 점막에 독성과 자극적 영향을 미칩니다. 암모니아의 생산과 특성은 이 물질이 정상적인 환경 조건에서 매우 잘 녹기 때문에 공정에 물이 참여하는지 여부에 따라 달라집니다.

암모니아는 수소와 질소의 화합물입니다. 그 화학식은 NH3이다.

이 화학물질은 연소 시 유리 질소를 방출하는 활성 환원제 역할을 합니다. 암모니아는 염기와 알칼리의 특성을 나타냅니다.

물질과 물의 반응

NH3를 물에 녹이면 암모니아수가 생성된다. 상온에서 최대 700부피의 암모니아가 1부피의 물에 용해될 수 있습니다. 이 물질은 암모니아로 알려져 있으며 비료 생산 산업 및 기술 설비에 널리 사용됩니다.

물에 용해시켜 얻은 NH 3 는 그 성질상 부분적으로 이온화되어 있습니다.

암모니아는 이 원소를 얻기 위한 실험실 방법 중 하나에 사용됩니다.

실험실에서 물질 획득

암모니아를 생산하는 첫 번째 방법은 암모니아를 끓인 후 생성된 증기를 건조시키고 필요한 화합물을 수집하는 것입니다. 소석회와 고체 염화암모늄을 가열하여 실험실에서 암모니아를 얻는 것도 가능합니다.

암모니아를 생성하는 반응의 형태는 다음과 같습니다.

2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O

이 반응 중에 흰색 침전물이 형성됩니다. 이것은 CaCl 2 염이며 물과 원하는 암모니아도 형성됩니다. 필요한 물질을 건조시키기 위해 소다와 함께 석회 혼합물을 통과합니다.

실험실에서 암모니아를 얻는 것은 필요한 양으로 암모니아를 생산하는 데 가장 적합한 기술을 제공하지 않습니다. 사람들은 수년 동안 산업적 규모로 물질을 추출하는 방법을 찾고 있었습니다.

생산기술 확립의 유래

1775년부터 1780년까지 대기에서 유리 질소 분자의 결합에 관한 실험이 수행되었습니다. 스웨덴의 화학자 K. Schelle는 다음과 같은 반응을 발견했습니다.

Na 2 CO 3 + 4C + N 2 = 2NaCN + 3CO

이를 바탕으로 1895년 N. Caro와 A. Frank는 유리 질소 분자를 결합하는 방법을 개발했습니다.

CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C

이 옵션은 많은 에너지가 필요하고 경제적으로 실행 가능하지 않았기 때문에 시간이 지남에 따라 폐기되었습니다.

다소 비용이 많이 드는 또 다른 방법은 영국 화학자 D. Priestley와 G. Cavendish가 발견한 질소와 산소 분자 간의 상호 작용 과정이었습니다.

암모니아 수요 증가

1870년에 이 화학물질은 가스 산업에서 바람직하지 않은 제품으로 간주되어 사실상 쓸모가 없었습니다. 그러나 30년 후 이 제품은 코크스 산업에서 큰 인기를 얻었습니다.

처음에는 암모니아에 대한 수요 증가가 석탄에서 분리되어 충족되었습니다. 그러나 물질 소비가 10배 증가함에 따라 이를 추출하는 방법을 찾기 위한 실질적인 작업이 수행되었습니다. 암모니아 생산은 대기 질소 매장량을 사용하여 도입되기 시작했습니다.

질소 기반 물질에 대한 필요성은 경제의 거의 모든 알려진 부문에서 관찰되었습니다.

산업 수요를 충족시킬 수 있는 방법 찾기

인류는 물질 생산 방정식을 실현하는 데 많은 진전을 이루었습니다.

N2 + 3H2 = 2NH3

산업계에서 암모니아 생산은 1913년 수소와 질소의 촉매 합성을 통해 처음으로 실현되었습니다. 이 방법은 1908년 F. Haber에 의해 발견되었습니다.

개방형 기술은 여러 나라의 많은 과학자들의 오랜 문제를 해결했습니다. 이 시점까지는 질소를 NH3 형태로 결합하는 것이 불가능했습니다. 이 화학 과정을 시안아미드 반응이라고 합니다. 석회와 탄소의 온도가 증가하면 CaC 2 (탄화칼슘) 물질이 얻어졌습니다. 질소를 가열함으로써 그들은 가수분해에 의해 암모니아가 방출되는 칼슘 시안아미드 CaCN 2의 생산을 달성했습니다.

암모니아 생산 기술 도입

글로벌 산업 규모의 NH 3 생산은 Baden Soda Factory의 대표인 A. Mittash가 F. Haber의 기술 특허를 구입하면서 시작되었습니다. 1911년 초, 소규모 시설에서 암모니아 합성이 정기적으로 이루어졌습니다. K. Bosch는 F. Haber의 개발을 기반으로 대형 접촉 장치를 만들었습니다. 생산 규모로 합성하여 암모니아 추출 공정을 제공한 독창적인 장비였습니다. K. Bosch는 이 문제에 대해 완전한 리더십을 발휘했습니다.

에너지 비용 절감은 특정 촉매의 합성 반응에 참여함을 의미합니다.

적합한 구성요소를 찾기 위해 노력하는 과학자 그룹은 칼륨과 산화알루미늄이 첨가되고 여전히 업계에서 암모니아를 생산하는 데 가장 좋은 것으로 간주되는 철 촉매를 제안했습니다.

1913년 9월 9일, 세계 최초로 촉매 합성 기술을 사용하는 공장이 가동되기 시작했습니다. 생산 능력은 점차 증가하여 1917년 말에는 월간 7,000톤의 암모니아가 생산되었습니다. 공장 가동 첫 해에는 이 수치가 월 300톤에 불과했습니다.

그 후 다른 모든 국가에서도 촉매를 이용한 합성 기술을 사용하기 시작했는데 이는 본질적으로 Haber-Bosch 기술과 크게 다르지 않았습니다. 모든 기술 프로세스에서 고압 및 순환 프로세스가 사용되었습니다.

러시아 합성 도입

러시아에서는 암모니아를 생산하기 위해 촉매를 사용하여 합성도 사용되었습니다. 반응은 다음과 같습니다.

러시아에서는 1928년 체르노레첸스크에서 최초의 암모니아 합성 공장이 가동되기 시작했으며 이후 다른 여러 도시에도 생산 시설이 건설되었습니다.

암모니아 생산에 관한 실제 작업은 지속적으로 추진력을 얻고 있습니다. 1960년에서 1970년 사이에 합성량은 거의 7배 증가했습니다.

국내에서는 혼합 촉매 물질을 사용하여 암모니아를 성공적으로 획득, 수집 및 인식합니다. 그들의 구성에 대한 연구는 S. S. Lachinov가 이끄는 과학자 그룹에 의해 수행됩니다. 합성 기술에 가장 효과적인 재료를 찾은 것은 바로 이 그룹이었습니다.

프로세스의 동역학에 대한 연구도 진행 중입니다. 이 분야의 과학적 발전은 M. I. Temkin과 그의 협력자들에 의해 수행되었습니다. 1938년에 이 과학자는 동료 V.M. Pyzhev와 함께 암모니아 생산을 개선하면서 중요한 발견을 했습니다. 이들 화학자들이 정리한 합성 동역학 방정식은 현재 전 세계적으로 사용되고 있습니다.

현대적인 합성 과정

오늘날 생산에 사용되는 촉매를 사용하여 암모니아를 생산하는 과정은 가역적입니다. 따라서 최대 생산량 달성에 대한 지표의 최적 영향 수준에 대한 질문은 매우 관련이 있습니다.

이 과정은 400-500˚С의 고온에서 진행됩니다. 필요한 반응 속도를 보장하기 위해 촉매가 사용됩니다. NH 3의 현대 생산에는 약 100-300 atm의 고압이 사용됩니다.

순환 시스템을 사용하면 암모니아로 전환되는 초기 물질의 충분히 큰 질량을 얻을 수 있습니다.

현대 생산

암모니아 공장의 운영 체제는 매우 복잡하며 여러 단계로 구성됩니다. 원하는 물질을 얻기 위한 기술은 6단계로 진행됩니다. 합성 과정에서 암모니아가 생산, 수집 및 인식됩니다.

초기 단계에는 탈황기를 사용하여 천연가스에서 황을 추출하는 작업이 포함됩니다. 이 조작은 황이 촉매 독이고 수소 추출 단계에서 니켈 촉매를 죽이기 때문에 필요합니다.

두 번째 단계는 니켈 촉매를 사용하여 고온 및 고압을 사용하여 발생하는 메탄 전환을 포함합니다.

세 번째 단계에서는 공기 중의 산소에서 수소의 부분 연소가 발생합니다. 결과는 수증기, 일산화탄소 및 질소의 혼합물입니다.

네 번째 단계에서는 서로 다른 촉매와 두 가지 온도 조건에서 일어나는 이동 반응이 발생합니다. 처음에는 Fe 3 O 4 가 사용되며 공정은 400˚C의 온도에서 진행됩니다. 두 번째 단계에서는 보다 효율적인 구리 촉매를 사용하여 저온에서 생산이 가능합니다.

다음 다섯 번째 단계는 알칼리 용액 흡수 기술을 사용하여 가스 혼합물에서 불필요한 일산화탄소(VI)를 제거하는 것입니다.

최종 단계에서는 니켈 촉매와 고온을 통한 수소-메탄 전환 반응을 통해 일산화탄소(II)가 제거됩니다.

모든 조작의 결과로 얻은 가스 혼합물에는 수소 75%와 질소 25%가 포함되어 있습니다. 큰 압력으로 압축한 후 냉각됩니다.

암모니아 방출 공식으로 설명되는 것은 이러한 조작입니다.

N 2 + 3H 2 ← 2 NH 3 + 45.9 kJ

이 공정은 그다지 복잡해 보이지 않지만 위의 모든 구현 단계는 산업 규모로 암모니아를 생산하는 것이 어렵다는 것을 나타냅니다.

최종 제품의 품질은 원료에 불순물이 없는지 여부에 영향을 받습니다.

소규모 실험실 경험에서 대규모 생산에 이르기까지 먼 길을 걸어온 암모니아 생산은 오늘날 화학 산업에서 인기 있고 필수적인 분야입니다. 이 프로세스는 지속적으로 개선되어 국가 경제의 각 세포에 대한 품질, 효율성 및 필요한 제품 수량을 보장합니다.



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