Атрыманне аміяку ў лабараторных і прамысловых маштабах

Аміяк (NH3) уяўляе сабой хімічнае злучэнне вадароду з азотам. Сваю назву ён атрымаў ад грэцкага слова «hals ammniakos» або лацінскага «sal ammoniacus» якія перакладаюцца одиноково - «нашатыр». Менавіта такое рэчыва пад назвай амонія хларыд атрымлівалі ў Лівійскай пустыні ў аазісе Аммониум.

Аміяк лічыцца вельмі атрутным рэчывам, якое здольна раздражняць слізістыя абалонкі вачэй і дыхальных шляхоў. Першаснымі сімптомамі атручвання аміякам з'яўляюцца багатае слёзацёк, дыхавіца і запаленне лёгкіх. Але разам з тым, аміяк - каштоўнае хімічнае рэчыва, якое шырока выкарыстоўваецца для атрымання неарганічных кіслот, напрыклад, азотнай, прускім, а таксама мачавіны і азотазмяшчальныя соляў. Вадкі аміяк - гэта цудоўнае працоўнае рэчыва халадзільных кантэйнераў і машын, так як ён мае вялікую ўдзельную цеплыню выпарэння. Водныя растворы аміяку выкарыстоўваюць як вадкія ўгнаенні, а таксама для аммонизации суперфасфату і тукаў сумесяў.

Атрыманне аміяку з якія адыходзяць газаў у працэсе каксавання вугалю з'яўляецца найстаражытным і вельмі даступным метадам, але на сённяшні дзень ён ужо састарэў і практычна не выкарыстоўваецца.

Сучасным і асноўным спосабам з'яўляецца атрыманне аміяку ў прамысловасці на аснове працэсу Габера. Яго сутнасць у прамым узаемадзеянні азоту і вадароду, якое працякае ў выніку канверсіі вуглевадародных газаў. У якасці зыходнага сыравіны выступаюць звычайна прыродны газ, газы нафтаперапрацоўкі, адначасова нафтавыя газы, рэшткавыя газы ад вытворчасці ацэтылену. Сутнасць метаду канверсійнай атрымання аміяку складаецца ў раскладанні метану і яго гамолагі пры высокай тэмпературы на складнікі: вадарод і вокіс вугляроду з удзелам акісляльнікаў - кіслароду і вадзянога пару. Пры гэтым да канвертавальнасці газе падмешваюць паветра, узбагачаны кіслародам, альбо атмасфернае паветра. Першапачаткова рэакцыя атрымання аміяку на аснове канвертавальнасці газу працякае з вылучэнне цяпла, але з паніжэннем аб'ёму зыходных прадуктаў рэакцыі:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 45,9 кДж

Аднак атрыманне аміяку ў прамысловых маштабах вядзецца з выкарыстаннем каталізатара і пры штучна створаных умовах, якія дазваляюць павялічыць выхад гатовага прадукту. У атмасферы, дзе праходзіць атрыманне аміяку, павялічваецца ціск да 350 атмасфер, а тэмпература падымаецца да 500 градусаў Цэльсія. Пры такіх умовах выйсце аміяку - каля 30%. Газ выдаляецца з зоны рэакцыі з дапамогай метаду астуджэння, а азот і вадарод, якія ня прарэагавалі, вяртаюцца назад у калону сінтэзу і зноў могуць удзельнічаць у рэакцыях. У ходзе сінтэзу вельмі важна ачысціць сумесь газаў ад каталітычных ядаў, рэчываў, здольных зводзіць на нішто дзеянне каталізатараў. Такімі рэчывамі з'яўляюцца пары вады, СА, As, P, Se, O2, S.

У якасці каталізатара ў рэакцыях сінтэзу азоту і вадароду выступае порыстае жалеза з прымешкамі аксідаў алюмінія і калія. Толькі гэта рэчыва, з усіх 20 тысяч раней перапрабаваных, дазваляе дасягнуць раўнаважкага стану рэакцыі. Такі прынцып атрымання аміяку лічыцца самым эканамічным.

Атрыманне аміяку ў лабараторыі заснавана на тэхналогіі выцяснення яго з аммониевых соляў моцнымі шчолачамі. Схематычна гэтая рэакцыя прадстаўлена наступным чынам:

2NH4CI + Ca (OH) 2 = 2NH3 ↑ + CaCl2 + 2H2O

або

NH4Cl + NaOH = NH3 ↑ + NaCl + H2O

Каб выдаліць лішнюю вільгаць і асушыць аміяк, яго прапускаюць праз сумесь з'едлівага натра і вапны. Атрыманне аміяку вельмі сухога дасягаецца ў выніку растварэння ў ім металічнага натра і наступнай перагонкі сумесі. Часцей за ўсё такія рэакцыі праводзяць у закрытай металічнай сістэме пад вакуумам. Прычым такая сістэма павінна вытрымаць высокі ціск, якое дасягаецца вылучаюцца парамі аміяку, да 10 атмасфер пры пакаёвай тэмпературы.