Syntéza amoniaku

1. Vlastnosti amoniaku:

- je základnou zlúčeninou dusíka
- je to plyn pomerne ľahko skvapalniteľný
- jeho teplota varu je -33,4 °C
- využíva sa ako náplň do chladiacich strojov a je medziproduktom výroby kys. dusičnej
- dobre sa rozpúšťa vo vode
- roztok je silne zásaditý
- jeho pary pri dlhšej inhalácii sú toxické
- je veľmi reaktívny, čo spôsobujú tri aktívne vodíky v molekule

2. Výrobný proces:

– amoniak sa vyrába dvoma spôsobmi – syntézou dusíka a vodíka
– pri karbonizácii uhlia (odpadová voda)

3. Syntéza dusíka a vodíka

- tento proces prebieha pri extrémnych teplotách a tlakoch. Vodík, kt. vstupuje do reakcie, sa získava z koksárskeho plynu frakčnou kondenzáciou alebo zo zemného plynu. Dusík sa získava zo skvapalneného vzduchu alebo koksárenského plynu. Metóda sa zakladá na priamej syntéze amoniau z dusíka a vodíka v pomere 1:3.

N2 + 3 H2 2 NH3

- aby syntéza prebehla, musí byť dodaná vysoká teplota a vhodný katalyzátor, ním je aktívne železo, kt. sa pripravuje tavením zmesi prírodného alebo syntetického magnetitu. Katalyzátor slúži aj na zníženie teploty plynov.

4. Proces sa skladá z:

– prípravy plynnej zmesi
– syntéza pri zvýšenom tlaku za prítomnosti katalyzátora

Príprava plynnej zmesi:

- zmes vodíka a dusíka vstupujúca do syntézy obsahuje množstvo nečistôt, kt. sa musia pred procesom odstrániť.
- najnebezpečnejšie sú sírne nečistoty (pretože silu viažu na povrch katalyzátora). Tieto sírne nečistoty odstraňujeme katalyckou konverziou s vodnou parou na oxid uhličitý a vodík. Oxidy uhlíka, kt. sa nachádzajú vo forme nečistôt, odstránime katalyckou hydrogenáciou, pričom vzniká metán a vyčistená zmes sa v reaktore stlačí na pracovný tlak po ohriatí na 200 °C a prechádza oceľovou vežou, kde je umiestnený katalyzátor s elektrickým vykurovaním. Tu pri teplote T = 400 až 450 °C vzniká metán. Toto syntéze teleso je hrubostenný valec na oboch koncoch uzavretý s prívodmi a vývodmi plynov, kt. musia byť vyrobené z dostatočne odolného materiálu voči vysokým teplotám.
- táto reakčná zmes z reaktora sa ochladí vzduchom a vodou, prípadne kvapalným amoniakom. Kvap. amoniak sa potom oddelí v oddeľovači spolu s dusíkovo-vodíkovou zmesou, kt. môže ešte prechádzať celým procesom opäť. Časť tejto recyklujúcej zmesi sa môže vypúšťať do kúreniska ako palivo alebo do ovzdušia.