2014-02-24
1862
Методы связывания атмосферного азота.
Высокая энергия связи в молекуле азота обеспечила особый технологический режим проведения процессов с участием атмосферного азота:
- применение высоких температур;
- высоких давлений;
- специфических катализаторов.
В начале XX века почти одновременно были разработаны три технических метода синтеза соединений из атмосферного молекулярного азота: дуговой, цианамидный и аммиачный.
1) В основе дугового метода лежит эндотермическая реакция прямого окисления азота кислородом воздуха, протекающая при температуре около 3000˚С в пламени вольтовой дуги:
N2 + O2 = 2NO + Q
с последующим доокислением азота и получением нитрата кальция:
NO + Ca(OH)2 + O2 = Ca(NO3)2
2) Цианамидный метод основан на способности тонкоизмельчённого карбида кальция реагировать при температуре 1000˚С с молекулярным азотом с образованием кальцийцианамида:
CaC2 + N2 = CaCN2 + C + Q,
с последующим превращением кальцийцианамида в аммиак:
CaCN2 + 3H2O = 2NH3 + CaCO3 - Q
3) Аммиачный метод, в основе которого лежит реакция взаимодействия азота и водорода:
|
|
|
N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
Сравнительная энергоемкость этих методов фиксации азота приведена в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Энергоемкость методов фиксации азота.
| Метод | Энергетические затраты на производство 1 т аммиака, кДж |
| Дуговой | 7 × 104 |
| Цианамидный | 1.2 × 104 |
| Аммиачный | 0.5 × 104 |
Энергетически наиболее выгоден аммиачный метод фиксации, что и обусловило его широкое внедрение в промышленности.
Таким образом, вследствие разработки и внедрения промышленных методов фиксации атмосферного азота, биохимический цикл азота, характеризуемый кругооборотом по схеме:
растения ® животные ® поступление в почву продуктов жизнедеятельности и отмирания растений и животных ® биохимические процессы разложения ®захват растениями усвояемых форм азота превращается в технобиогеохимический цикл, в котором преобладающее значение имеет техносфера.
Из азота атмосферы в промышленных условиях крупнотоннажного химического синтеза получают АММИАК. В свою очередь, аммиак является полупродуктом для всех остальных соединений азота. На рисунке 4.2. представлены основные направления использования аммиака в промышленности и сельском хозяйстве.
В Республике Беларусь аммиак выпускается на ПО «Азот», г. Гродно.
Рис. 4.2 – использование аммиака.
