Występowanie i otrzymywanie – amoniak cz. II

Podobnie jak w syntezie trójtlenku siarki (§ 150), równowaga tym bardziej jest przesunięta na korzyść tworzenia się amoniaku, im niższa jest temperatura i im wyższe ciśnienie. Jednakże reakcja przebiega z dostateczną szybkością dopiero powyżej 400°C i w obecności takich katalizatorów, jak ruten, osm lub uran. Ze względu na wysoką cenę tych metali w technice do katalizy stosuje się zazwyczaj żelazo z dodatkiem niewielkich ilości tlenku glinowego i wodorotlenku potasowego. Katalizator ten działa dopiero w temperaturze około 500°C. W temperaturze tej amoniak pod normalnym ciśnieniem ulega już prawie całkowitemu rozpadowi na pierwiastki (tabl. 44). Dla zwiększenia wydajności należy więc stosować podwyższone ciśnienie.

W technice spotyka się kilka odmian tej metody. Według najdawniejszej z nich, opracowanej przez Boscha na podstawie prac Habera i jego szkoły, azot i wodór reagują z sobą w około 500°C pod ciśnieniem 200 at. W tych warunkach wydajność amoniaku dochodzi do kilkunastu procent użytych gazów. Pozostałe substraty po uwolnieniu od utworzonego amoniaku są zawracane ponownie do produkcji. W metodzie C 1 a u d e ’ a, opracowanej we Francji, stosuje się ciśnienie do 1000 at, wskutek czego wydajność wzrasta do 40°/o. Osiągnięty przez to zysk zostaje jednak w przeważnej części pochłonięty przez znacznie zwiększone koszty instalacji. Stosowane są też inne odmiany opisanej metody.

– 4. Pewne znaczenie dla produkcji amoniaku miała przez czas jakiś metoda Franka-Caro. Substancją wyjściową w tej metodzie jest węglik wapniowy, CaCj, tzw. karbid, który w piecu elektrycznym w temperaturze około 1000°C łączy się z azotem na cyjanoimidek wapniowy: CaC2 + N2 = CaCNa + C. Pod wpływem wody cyjanoimidek wydziela amoniak: CaCti3 + 3II20 =CaC03 + 2NH3.

Obecnie całą ilość cyjanoimidku wapniowego zużywa się wprost jako nawóz mineralny pod nazwą azotniaku, bez przetwarzania go na amoniak.

– 5. W laboratorium otrzymuje się amoniak zwykle albo przez ogrzewanie jego stężonego roztworu wodnego, albo też przez działanie na sole amonowe, np. na chlorek amonowy (salmiak, NH4CI) lub siarczan, (NH4)2S04, jakąkolwiek mocną zasadą, zwykle wodorotlenkiem sodowym lub wapniowym, na gorąco: (NH4)3SQ4 + Ca(OTI)a = CaSG4 + 2HaO -j-2NH3. Osusza się otrzymany gaz, przepuszczając go nad wapnem palonym (CaO).