Вся электронная библиотека >>>

 Химия   >>>

   

 

История химии



Раздел: Химия

    

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА СВЯЗАННОГО АЗОТА

  

 

С давних пор одно из важнейших соединений азота —селитру получали кустарным способом в селитряницах и применяли главным образом для изготовления черного пороха. Со времени И. Глаубера ее стали использовать в качестве минерального удобрения.

Начиная с середины XIX в. основным источником селитры была привозная чилийская селитра. Ввоз ее в Европу быстро возрастал и достиг к 1900 г. 1 432 000 т в год. Запасы чилийской селитры быстро истощались, и В. Крукс предсказывал истощение почв и в связи.с этим наступление азотного голода. К началу текущего столетия проблема обеспечения сельского хозяйства и промышленности источниками азота привлекала особое внимание химиков. В 1898 г. А. Франк  вместе с инженером Н. Каро (1871 —1935) предложил цианамидный способ связывания азота атмосферы. Используя открытый А. Муассаном в 1892 г. карбид кальция, А. Франк и Н. Каро обнаружили, что при высоких температурах это вещество присоединяет к себе азот с образованием цианамида кальция:

CaC2-bN2=CaCN2+C

При действии водяного пара цианамид превращается в аммиак и известь. Этот способ нашел практическое применение.

Промышленное осуществление видоизмененного способа Г. Кавендиша принадлежит норвежцам Хр. Биркеланду (1867— 1917) и С. Эйде (1866—1940), сконструировавшим в 1903 г. электрическую печь с дискообразной вольтовой дугой, через которую пропускалась смесь азота и кислорода (этот способ оказался экономически невыгодным).

В XIX в. ученые считали возможным осуществить и непосредственный синтез аммиака из элементов. Состав аммиака был установлен еще в 1785 г. К. Бертолле и в дальнейшем его сыном А. Бертолле (1808). На основе этих данных еще в 1795 г. Г. Гиль- дебрандт (1764—1816) поставил серию опытов по каталитическому синтезу аммиака, но не добился успеха. В середине XIX в. возникла теория, что аммиак может быть получен из элементов in statu nascendi. Но многочисленные эксперименты не привели к успеху, хотя и было заявлено несколько патентов на такого рода способы. В 1900 г. В. Оствальд пытался получить патент на способ синтеза аммиака на железном катализаторе, но при проверке его способ был признан ошибочным. С 1904 г. начались опыты Ф. Габера   и Г. Оордта над равновесием образования и разложением аммиака. Аммиак получался пропусканием смеси исходных газов над раскаленным до 1000°С железом. Оказалось, что равновесие наступает, когда образуется одна сотая доля процента аммиака. Работа Ф. Габера носила разведочный характер и была прервана в 1905 г. В этот же период Э. Перман и Г. А. Аткйнсон в Англии пытались получить аммиак из элементов при 800—900 °С на железном катализаторе и утверждали, что им удалось получить аммиак таким путем первыми в мире.       (

В 1906—1907 гг. В. Нернст совместно с Ф. Иостом исследовали равновесие реакции синтеза аммиака под давлением от 4-10е до 7,56Па и при 700—1000°С. Эти исследования составляли часть большой работы В. Нернста по равновесиям в связи с установлением тепловой теоремы. Он получил уравнение для расчета констант равновесия при различных температурах. Наибольшее количество аммиака (1,78%) было выделено при 685 °С.

В 1907 г. Ф. Габер вернулся к прерванным исследованиям. В своих новых опытах он применял давление до 2-107Па, температуры 500—600 °С, а также новые катализаторы — уран и осмий. Были внесены существенные усовершенствования в аппаратуру высокого давления, в частности он применил циркуляционный насос, обеспечивающий циклический круговорот газа и отделение продукта реакции без понижения давления в системе. В этих опытах Ф. Габеру удалось получить выход аммиака в 9—11%, что открывало возможность создания промышленного синтеза. После этого Ф. Габер вступил в договорные отношения с Баденской анилиновой фабрикой и начал конструировать небольшую промышленную установку для получения аммиака.

Наибольшая заслуга в разработке промышленного способа синтеза аммиака принадлежит К- Бошу (1874—1940) — Одному из химиков Баденской анилиновой фабрики, занимавшему руководящее положение в управлении производством. Он вместе с сотрудниками сконструировал и построил опытную печь, в которой процесс осуществлялся при давлении в 2-107 Па и при температурах 500—600 °С. В начале 1911 г. усовершенствованная печь давала ежедневно 25 кг аммиака, а в конце года — до 100 кг.

В конце 1912 г. была построена небольшая промышленная установка, на которой синтезировали до 10 000 кг аммиака ежедневно. При этом водород получался в особом аппарате методом конверсии водяного газа, азот — отгонкой из сжиженного на машине Линде воздуха. Полученный аммиак большей частью шел на изготовление сульфата аммония. К концу 1915 г. кодовая продукция сульфата аммония составляла 150 000 т. Промышленное осуществление синтеза аммиака ознаменовало революцию в развитии химической промышленности. Связанный азот открыл широчайшие перспёктивы для получения различных азотсодержащих соединений, а сульфат аммония представлял собой готовое минеральное удобрение. Вскоре, однако, возник вопрос о производстве в качестве удобрений аммонийной и натриевой селитры, так как в некоторых случаях введение в почву сульфата оказывало вредное действие. Кроме того, в начале войны возникла потребность в получении больших количеств азотной кислоты для изготовления взрывчатых веществ.

Известно, что аммиак легко сгорает в азотную кислоту на платине. Эта реакция обычно приписывается В. Оствальду, но это неточно . Впервые в промышленном масштабе окисление аммиака было осуществлено еще в 1906 г. на одном из заводов в Германии, причем исходным продуктом служил аммиак, который был выделен из аммиачной воды — отбросового продукта при коксовании угля. На Баденской анилиновой и содовой фабрике получение азотной кислоты этим путем было осуществлено в широком масштабе в 1915 г.

Через несколько лет варианты промышленного синтеза аммиака были осуществлены и в других странах. В 1918 г. Ж. Клод (1870—1938) во Франции и Луиджи Казале (1882—1327) в Италии начали производство аммиака в установках под давлением от 8-107 Па.

В СССР первая установка синтеза аммиака по способу Л. Казале была пущена на Чернореченском химическом заводе в г. Дзержинске 7 ноября 1927 г. — в день десятилетия Октябрьской революции.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  История химии

 

Смотрите также:

 

ЗАВОД АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ. Производство гранулированной...

— производит большой ассортимент азотной продукции на основе аммиака (NHS), получаемого связыванием азота воздуха водородом.
Производство гранулированной аммиачной селитры состоит из отделений нейтрализации, выпарки, грануляции и упаковочного отделения...

 

Азот. ФИКСАЦИИ АЗОТА ВОЗДУХА. Серная кислота

Но действительное производство было меньше. На основе утилизации аммиака
И действительно, как и предвидел Д. И. Менделеев, проблема связанного азота стала
и Эйде в 1905 г. было построено большое предприятие для производства «воздушной селитры» в...

 

Аммиак. Каталитический синтез аммиака. Сульфат аммония

27 апреля 1917 г. это предприятие выдало первый аммиак. Производство обоих заводов достигло 300 тыс. т связанного азота в год
стран мира, втянутых в войну, лишились импорта чилийской селитры, служащей основным сырьем для производства азотной кислоты, и...

 

Аммиак свободноживущие азотфиксаторы. Микроэлементы

Организация производства связанного азота в таком виде сулила большие выгоды, а
Но Германия к этому времени наладила производство искусственной селитры из искусственного же аммиака, который, в свою очередь, получался из азота воздуха и водорода водяного газа.

 

Азотные удобрения. Селитра кальциевая и натриевая.

Сырьем для производства азотных удобрений являются аммиак и азотная кислота, синтезируемые из атмосферного азота или утилизируемые из отработанных газов различных производств. Натриевая селитра содержит 16—16,5% азота.

 

Железо для азота синтез аммиака. Микроэлементы

Из множества индустриальных способов получения связанного азота был выбран пока только один — синтез аммиака.
Сегодня аммиак — исключительной важности сырье для производства азотсодержащих веществ, применяемых в сельском хозяйстве, химии...

 

ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА. АЗОТ. Азотные удобрения...

Достижения химии и химической технологии конца XIX — начала XX в. неразрывно связаны с разработкой методов и способов фиксации азота воздуха.
Производство...
Перед фиксацией (восстановлением азота до аммиака) эта молекула должна каким-то...