Produzione di ammoniaca nell'industria. Ottenere ammoniaca in laboratorio
Il processo di produzione della quantità ottimale di una sostanza chimica e il raggiungimento della sua massima qualità sono influenzati da una serie di fattori. La produzione di ammoniaca dipende dalla pressione, dalla temperatura, dalla presenza di un catalizzatore, dalle sostanze utilizzate e dal metodo di estrazione del materiale ottenuto. Questi parametri devono essere adeguatamente bilanciati per ottenere il massimo profitto dal processo di produzione.
Proprietà dell'ammoniaca
A temperatura ambiente e normale umidità dell'aria l'ammoniaca è gassosa e ha un odore molto repellente. È dotato di effetti delle membrane mucose velenose e irritanti sul corpo. La produzione e le proprietà dell'ammoniaca dipendono dalla partecipazione dell'acqua al processo, poiché questa sostanza è molto solubile nelle normali caratteristiche dell'ambiente.
L'ammoniaca è un composto di idrogeno e azoto. La sua formula chimica è NH 3 . 
Questa sostanza chimica agisce come un agente riducente attivo, in conseguenza del quale viene rilasciato azoto libero. L'ammoniaca presenta caratteristiche di basi e alcali.
Reazione di una sostanza con acqua
Quando l'NH 3 viene sciolto in acqua, si ottiene acqua di ammoniaca. Il massimo a temperatura normale può essere sciolto in 1 volume di elemento acquatico 700 volumi di ammoniaca. Questa sostanza è nota come ammoniaca ed è ampiamente utilizzata nell'industria dei fertilizzanti, nelle piante di processo.
NH 3 ottenuto sciogliendo in acqua è parzialmente ionizzato nelle sue proprietà.
L'ammoniaca è utilizzata in uno dei metodi di ricevimento di laboratorio di questo elemento.
Preparazione della sostanza in laboratorio
Il primo metodo per produrre ammoniaca consiste nel portare l'ebollizione liquida ad ebollizione, dopodiché il vapore ottenuto viene essiccato e il composto chimico richiesto viene raccolto. Ottenere l'ammoniaca in laboratorio è possibile anche tramite riscaldamento calce idrata e cloruro di ammonio solido.
La reazione di ammoniaca ha la seguente forma:
2NH 4 Cl + Ca (OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O 
Nel corso di questa reazione appare un precipitato bianco. Questo è il sale di CaCl 2 e si formano anche acqua e ammoniaca. Per drenare la sostanza desiderata, viene fatta passare attraverso una miscela di calce in combinazione con la soda.
Ottenere ammoniaca in laboratorio non fornisce la tecnologia più ottimale per la sua produzione nelle quantità richieste. Per molti anni le persone sono state alla ricerca di modi per estrarre la materia su scala industriale.
Le origini della creazione di tecnologie di produzione
Durante il 1775-1780 furono condotti esperimenti sul legame di molecole di azoto libere dall'atmosfera. Il chimico svedese K. Shellle ha trovato una reazione simile
Na 2 CO 3 + 4C + N 2 = 2NaCN + 3CO
Su questa base, nel 1895, N. Caro e A. Frank svilupparono un metodo per legare le molecole di azoto libere:
CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C
Questa opzione richiedeva molta energia ed era economicamente non redditizia, quindi nel tempo è stata abbandonata. 
Un altro metodo piuttosto costoso è stato il processo di interazione delle molecole di azoto e ossigeno scoperto dai chimici inglesi D. Priestley e G. Cavendish:
N 2 + O 2 = 2NO
Aumento della domanda di ammoniaca
Nel 1870, questa sostanza chimica era considerata un prodotto indesiderato dell'industria del gas ed era praticamente inutile. Tuttavia, 30 anni dopo, divenne molto popolare nell'industria del coking. 
In primo luogo, il maggiore fabbisogno di ammoniaca è stato ripristinato separandolo dal carbone. Ma con un aumento del consumo di una sostanza 10 volte, è stato svolto un lavoro pratico per trovare i modi per estrarlo. La produzione di ammoniaca iniziò ad essere introdotta usando le riserve di azoto atmosferico.
La necessità di sostanze a base di azoto è stata osservata in quasi tutti i settori noti dell'economia.
Trovare modi per soddisfare la domanda industriale
Un lungo cammino ha portato l'umanità all'attuazione dell'equazione di produzione di sostanze:
N 2 + 3H 2 = 2NH 3
La produzione di ammoniaca nell'industria fu inizialmente realizzata nel 1913 per sintesi catalitica da idrogeno e azoto. Il metodo scoperto da F. Haber nel 1908.
La tecnologia aperta ha risolto il problema di lunga data di molti scienziati di diversi paesi. Fino a questo punto, non era possibile legare l'azoto sotto forma di NH 3 . Questo processo chimico è chiamato la reazione della cianammide. Con un aumento della temperatura della calce e del carbonio, è stata ottenuta la sostanza CaC 2 (carburo di calcio). Riscaldando l'azoto e ottenuto calcio cianammide CaCN 2 , da cui il rilascio di ammoniaca ha avuto luogo per idrolisi.
Introduzione della tecnologia dell'ammoniaca
Ottenendo l'NH 3 su scala mondiale, il consumo industriale iniziò con l'acquisto del brevetto tecnologico F. Rappresentante Haber dell'impianto di soda di Baden A. Mittash. All'inizio del 1911, la sintesi dell'ammoniaca su una piccola pianta divenne regolare. K. Bosch ha creato un grande apparato di contatto, basato sugli sviluppi di F. Haber. Era l'attrezzatura originale che forniva il processo di estrazione dell'ammoniaca attraverso la sintesi su scala industriale. K. Bosch ha rilevato l'intero manuale su questo problema. 
Il risparmio dei costi energetici implicava la partecipazione alla sintesi di alcuni catalizzatori.
Un gruppo di scienziati impegnati a trovare gli ingredienti giusti ha suggerito quanto segue: un catalizzatore di ferro in cui sono stati aggiunti ossidi di potassio e alluminio e che è ancora considerato uno dei migliori per la produzione di ammoniaca nell'industria.
09/09/1913 ha iniziato il suo lavoro la prima fabbrica al mondo con tecnologia di sintesi catalitica. Le capacità produttive aumentarono gradualmente, e alla fine del 1917 furono prodotte 7mila tonnellate di ammoniaca al mese. Nel primo anno di funzionamento dell'impianto, questa cifra era di sole 300 tonnellate al mese.
Successivamente, in tutti gli altri paesi, iniziarono anche ad applicare la tecnologia della sintesi usando catalizzatori, che in sostanza non erano molto diversi dalla tecnica di Haber-Bosch. applicazione alta pressione e i processi di circolazione si verificano in qualsiasi processo.
L'introduzione della sintesi in Russia
La sintesi con l'uso di catalizzatori che forniscono ammoniaca è stata utilizzata anche in Russia. La reazione ha la seguente forma:
N 2 + 3 H 2 ↔ 2 NH 3 + 45,9 kJ
In Russia, la primissima fabbrica di sintesi di ammoniaca iniziò il suo lavoro nel 1928 a Chernorechensk, e in seguito fu costruita in molte altre città.
Il lavoro pratico per ottenere l'ammoniaca sta guadagnando costantemente slancio. Nel periodo dal 1960 al 1970, la sintesi è aumentata quasi 7 volte. 
Nel paese per il successo della produzione, raccolta e riconoscimento di ammoniaca utilizzando sostanze catalitiche miste. Lo studio della loro composizione è condotto da un gruppo di scienziati guidati da S. Lachinov. Questo gruppo ha trovato i materiali più efficaci per la tecnologia della sintesi.
Inoltre, gli studi sulla cinetica del processo sono costantemente condotti. MI Temkin e i suoi collaboratori hanno condotto ricerche scientifiche in questo settore. Nel 1938, questo scienziato, insieme alla sua collega V. M. Pyzhev, fece una scoperta importante, perfezionando la produzione di ammoniaca. L'equazione di cinetica di sintesi compilata da questi chimici è ora applicata in tutto il mondo.
Processo di sintesi moderna
Il processo di produzione dell'ammoniaca utilizzando un catalizzatore utilizzato nella produzione odierna è reversibile. Pertanto, la questione del livello ottimale dell'impatto degli indicatori sul raggiungimento del massimo rendimento è molto attuale.
Il processo si svolge a temperature elevate: 400-500 ˚С. Un catalizzatore viene utilizzato per fornire la velocità di reazione richiesta. La moderna produzione di NH 3 comporta l'uso di alta pressione - circa 100-300 atm.
Insieme all'utilizzo del sistema di circolazione, è possibile ottenere una massa sufficientemente grande dei materiali originali convertiti in ammoniaca.
Produzione moderna
Il sistema di funzionamento di qualsiasi impianto di ammoniaca è piuttosto complesso e contiene diverse fasi. La tecnologia per ottenere la sostanza desiderata viene eseguita in 6 fasi. Nel corso della sintesi, l'ammoniaca è ottenuta, raccolta e riconosciuta.
Lo stadio iniziale è quello di estrarre lo zolfo da gas naturale usando un desolforatore. Questa manipolazione è necessaria a causa del fatto che lo zolfo è un veleno catalitico e uccide il catalizzatore di nichel nella fase di estrazione dell'idrogeno. 
Al secondo stadio, avviene la conversione del metano, che procede con l'uso di alta temperatura e pressione utilizzando un catalizzatore di nichel.
Nella terza fase, si verifica un esaurimento parziale dell'idrogeno nell'ossigeno dell'aria. Il risultato è una miscela di vapore acqueo, monossido di carbonio e azoto.
Al quarto stadio si verifica una reazione di taglio, che avviene in diversi catalizzatori e in due diverse condizioni di temperatura. Inizialmente, viene utilizzato Fe 3 O 4 e il processo procede a una temperatura di 400 ° C. Nel secondo stadio, è coinvolto un catalizzatore di rame più efficiente, che consente la produzione a basse temperature.
Il prossimo quinto stadio prevede l'eliminazione di monossido di carbonio (VI) non necessario dalla miscela di gas applicando la tecnologia di assorbimento con alcali.
Alla fase finale monossido di carbonio (II) viene rimosso quando si utilizza la reazione di conversione dell'idrogeno in metano attraverso un catalizzatore di nichel e una temperatura più elevata.
La miscela di gas ottenuta come risultato di tutte le manipolazioni contiene il 75% di idrogeno e il 25% di azoto. Viene compresso ad alta pressione e quindi raffreddato.
Sono queste manipolazioni che la formula di rilascio dell'ammoniaca descrive:
N 2 + 3 H 2 ↔ 2 NH 3 + 45,9 kJ
Sebbene questo processo non sembri molto difficile, tuttavia, tutte le azioni di cui sopra per la sua implementazione indicano la difficoltà di ottenere l'ammoniaca su scala industriale.
La qualità del prodotto finale è influenzata dall'assenza di impurità nelle materie prime.
Avendo fatto molta strada da una piccola esperienza di laboratorio alla produzione su larga scala, oggi la produzione di ammoniaca è una branca popolare e indispensabile dell'industria chimica. Questo processo viene costantemente migliorato, garantendo la qualità, l'efficienza e la quantità necessaria di prodotto per ogni cellula dell'economia nazionale.