А. АЗОТНІ ДОБРИВА

Азотні добрива (аміачна селітра, карбомід, сульфат амонію тощо) отримують в результаті синтезу азоту повітря і водню, виділеного з відходів коксохімічного і доменного виробництва, а також природних газів.

Виробництво азотних добрив є цілком доступним для будь-якої країни, адже 78% об’єму нашої атмосфери займає азот. Але щоб його зафіксувати в формі аміаку, який є первинною сировиною для виробництва добрива, потрібно розірвати потрійний ковалентний зв’язок між двома атомами газоподібного азоту, що потребує великих затрат енергії. Найчастіше це енергія природного газу. Саме тому ці заводи сконцентровано на територіях тих країн, які мають великі ресурси енергії (Росія, Норвегія, США, Нідерланди). Цілком рентабельними є також заводи, що працюють на основі сучасних технологій синтезу аміаку та розміщені поблизу морських портів, газопроводів, аміакопроводів (Роттердам, Одеський припортовий). Отже, хто має достатню кількість дешевого природного газу, так само як і транспортну інфраструктуру, той у майбутньому й буде основним гравцем на світовому ринку азотних добрив, що вже сьогодні підтверджується активним втручанням нафтових і газових компаній світу в скуповування акцій великих заводів з виробництва азотних добрив.

Поряд з добривами тут, як правило, виготовляють азотну кислоту і супутні продукти, що використовуються для виробництва пластмас, синтетичних волокон, кіноплівки, різноманітних барвників.

Станом на 2007 рік, згідно з даними IFA, 80% загального виробництва аміаку припадає на такі країни: США, Росію, Китай, Індію, Німеччину, Нідерланди, Україну, Єгипет, Венесуелу, Індонезію, Саудівську Аравію.

У 1830 р. з природних покладів Південної Америки (у Чилі) почали видобувати перше азотне добриво – чилійську селітру. Однак ці поклади дуже швидко вичерпувались. Іншим азотним добривом був сульфат амонію, який раніше добували тільки з газів, що утворювались при коксуванні вугілля. Однак виробництво його не задовольняло дедалі зростаючі потреби сільського господарства в азотних добривах. У кінці XIX ст. у Норвегії було побудовано перший у світі завод для виробництва синтетичних азотних добрив з використанням повітря, яке продували крізь електричну дугу. Однак цей спосіб не знайшов поширення через високу вартість і велику гігроскопічність добутого добрива.

У кінці 1919 р. в Німеччині було розроблено новий спосіб сполучення атмосферного азоту з воднем.

Усі мінеральні азотні добрива в промисловості виробляють з аміаку та азотної кислоти. В сучасному хімічному виробництві аміак добувають каталітичним синтезом з азоту повітря і водню при тиску 30-32 МПа і температурі близько 500 °С. Реакція відбувається за рівнянням

3H₂ + N₂ «2NH₃

Аміак охолоджують і зріджують. Азотну кислоту добувають каталітичним окисленням аміаку киснем повітря. Для цього в спеціальних баштах пропускають суміш газоподібного аміаку з повітрям крізь нагрітий до 750 °С каталізатор (платинородієву сітку).

Реакція відбувається за рівняннями

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O;

2NO + O₂ = 2NO₂

Оксид азоту (IV) в баштах розчиняється у воді з утворенням азотистої та азотної кислот:

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

або

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO₂

Утворюється 60%-й розчин азотної кислоти. Для добування азотної кислоти вищої концентрації її переганяють з концентрованою сірчаною кислотою.

Сульфат амонію добувають в основному вловлюванням сірчаною кислотою аміаку, який виділяється з газами коксових печей:

2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄

і як побічний продукт при виробництві капролактаму.

Хлорид амонію добувають як побічний продукт содового виробництва за рівнянням

NН₃ + СО₂ + H₂O + NaCl = NaНСО₃ + NН₄Cl

Натрієву селітру добувають за реакцією нейтралізації азотної кислоти гідроксидом або карбонатом натрію:

N a₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂

Оскільки витрачати азотну кислоту на цей процес економічно недоцільно, натрієву селітру частіше добувають адсорбцією оксидів азоту з нітрозних газів, що виділяються в процесі виробництва азотної кислоти, розчинами гідроксиду або карбонату натрію. Внаслідок взаємодії утворюються нітрат та нітрид натрію за схемами:

N a₂CO₃ + NО + NО₂ = 2NaNO₂ + CO₂;

N a₂CO₃+2NО₂ = NaNO₃ + NaNO₂ CO₂;

2NaOH + NО + NО₂ = 2NaNO₂ + H₂O;

2NaOH+2NО₂ = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

Щоб перевести нітрит натрію в нітрат натрію, використовують 50%-й розчин азотної кислоти. Реакція відбувається за рівнянням

3NaNO₂ + 2HNO₃ = 3NaNO₃ + 2HNO₂

У кислому середовищі азотиста кислота розкладається:

3НNО₂ = HNO₃ + 2NО + H₂O

Оксид азоту (II) NО повертають в окислювальну установку для перетворення на оксид азоту (IV) NО₂. Добутий розчин нітрату натрію упарюють і кристалізують. Кристали відокремлюють центрифугуванням.

Кальцієву селітру добувають поглинанням вапняним молоком нітрозних газів, що утворюються в процесі виробництва азотної кислоти:

NО₂ + NО + Са(ОН)₂ = Са(NО₂)₂ + H₂O;

4 NО₂ + 2 Са(ОН)₂ = Са(NО₃)₂ + Са(NО₂)₂ + 2 H₂O

Нітрити кальцію переводять у нітрати кальцію обробкою їх азотною кислотою:

3Са(NО₂)₂ + 4HNO₃ = 3Са(NО₃)₂ + 2H₂O + 4NО

Виробництво аміачної селітри ґрунтується на нейтралізації газоподібним аміаком 45-58%^-го розчину азотної кислоти з наступним випарюванням:

NН₃ + HNO₃ = NН₄NО₃

Залежно від способу добування аміачна селітра може бути гранульованою і кристалічною, білого, жовтого, а часом і червоного кольору (залежно від домішок).

Сечовину добувають взаємодією аміаку з вуглекислим газом при температурі 185-200 °С і тиску 18-20 МПа:

2 NH₃ + CO₂ = CO(NН₂)₂ + H₂O

При нагріванні вище за температуру плавлення (8-13°С) при атмосферному тиску сечовина розкладається з виділенням аміаку й утворенням шкідливого для рослин біурету:

2(NН₂)₂СО = (Н₂NCO)₂ NН + NH₃ ­.

Поиск по сайту: