Kimyoviy texnologiya

1.1 AMMIAK HAQIDA UMUMIY TUSHUNCHA
Azotli oʻg’itlar ishlab chiqarish yoʻlga qoʻyilguncha faqatgina Chili selitrasi — NaNO₃ qishloq xoʻjaligida oʻsimliklar uchun mineral ozuqa sifatida ishlatib kelingan.
Xozirgi paytda kimyo sanoati korxonalarida turli xildagi azotli oʻg’itlar ishlab chiqarilmokda.
Azotli oʻg’itlarning asosiy turlari: ammiakli (ammiak), ammoniyli (ammoniy tuzlari — fosfat, sulfat, xlorid va boshqalar), ammoniy nitratli, nitratli (nitrat kislotaning kalsiyli, kaliyli, natriyli selitralari) va amidli (karbamid — (NH₂)₂CO, kalsiy sianamid — Ca(CN)₂ va boshqalar) oʻg’itlar xisoblanadi.
Bundan tashqari bu tuzlar asosida aralash va murakkab oʻg’itlar, suyuq azotli oʻg’itlar — ammiak va ammiakli suv, aminlar va boshqa tuzlarning suvli eritmalari ishlatiladi.
Ushbu bobda ozuqa sifatida faqatgina bir komionentli — azotli oʻg’itlar xaqida soʻz yuritiladi.
Ammmoniyli va nitratli tuzlarning koʻpchiligi hamda karbamid suvda yaxshi eriydi. Ulardagi azot oʻsimliklarga yaxshi oʻzlashadi (ayniqsa, NO₃^- ning tuproqda xarakatchanligi yuqori boʻladi).
Ammoniyli oʻg’itlar uchun xom ashyo sifatida ammiak, nitratli oʻg’itlar uchun esa nitrat kislotasidan foydalaniladi. Ular esa atmosferadagi bexisob miqdordagi azotdan olinadi.
Ammoniy nitrat (NH₄)₂NO₃ ni ammiakli selitra deb ham yuritiladi. Ma’lumki, ammoniy nitrat — ammiak va nitrat kislotasining oʻzaro ta’sirlashuv jarayonida hosil boʻladi. Shuning uchun avvalo nitrat kislota hosil boʻlish jarayoni bilan tanishishimiz zarur. Azotning vodorod bilan ta’siri natijasida ammiak sintez qilinadi:



N₂+3H₂ 2NH₃

Ammiak sintezi issiqlik effekti, xarorat va bosimga bog’liq, boʻladi.

Odatda past bosimli (10-15 MPa), oʻrta bosimli (25-30 MPa) va yuqori bosimli (60-100 MPa) jarayonlar ma’lum. Xarorat esa 400-500°C oralig’ida boʻladi. Bu jarayon katalizatorsiz juda sust kechadi. Amaliy ishlab chiqarishda oʻrta bosimli jarayon temir katalizator (promotorlari: A1₂O₃, K₂O va CaO) lar ishtirokida olib boriladi. Kontakt jixozidan chiqayotgan gaz tarkibida 14-20% ammiak boʻladi. U sovutilishi natijasida ammiak kondensatsiyalanadi, azot-vodorodli aralashma siklga qaytariladi. Xozirgi vaqtda quvvati 150 dan 1500 t/kunli sintez qolonnalari ishlatilmoqda.
Nitrat kislotasi esa ammiakning oksidlanishi natijasida hosil boʻladi. Bu jarayon azotning oksidlanish darajasi oʻzgarishi bilan sodir boʻladi:
Sanoat korxonalarida suyultirilgan nitrat kislota olinadi. Bunda quyidagi jarayonlar sodir boʻladi:
1. Ammiakning azot oksidigacha kontaktli oksidlanishi:
4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + 907,3 kj
2. Azot oksidining dioksidgacha oksidlanishi:
2NO+O₂=2NO₂+124kj
3. Azot dioksidning suv bilan absorbsiyasi:
3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO + 136,0 kj
Bu jarayonda platina va uning temir, marganets, kobalt va oʻz guruxidagi metallar oksidlari bilan kotishmalari ishlatiladi.
Agar katalizator ishlatilmasa (xarorat 900°C dan yuqorida), ammiak erkin holatdagi azotgacha oksidlanadi holos:
4 NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O + 1269,1 kj
Ammiakni katalitik oksidlash natijasida azot oksidining hosil boʻlish unumini 98% gacha etkazish mumkin.
Jarayonni ishlab chiqarish korxonalarida atmosfera bosimida 700-800°C xaroratda, yuqori bosim esa 800-900°C xaroratda olib boriladi. Xavo — ammiak aralashmasida 1,25 mol O₂ ga 1 mol NH₃ berilishi kerak. Reaksiya tezligini va azot oksidining miqdorini oshirish uchun amalda O₂;NH₃ miqdoriy nisbati 1,7-2,0 oralig’ida olinadi.
Odatda suyultirilgan nitrat kislotasi (47-50% li) olish quyidagi turlicha sistemalarda olib borilishi mumkin: 1) atmosfera bosimida; 2) yuqori bosimda; 3) kombinatsiyalashgan, ya’ni ammiakni oksidlash jarayoni (3-4)·10 Pa bosimda, NO ni oksidlash va NO₂ ni suv bilan absorbillash jarayonlari esa (8-12)· 10 Pa bosimda va odatdagi xaroratda olib boriladi. Bosimni 1 MPa ga koʻtarish orqali 60-62% li nitrat kislotasi olish mumkin.
Ammiakli selitra ishlab chiqarish texnologiyasini bayon etishdan avval bu modda xaqida batafsil ma’lumotga ega boʻlish zarur.
Ammiakli selitra (NH₄NO₃) asosan oʻsimliklar uchun mineral ozuqa sifatida ishlatiladi. U atmosfera bosimida va —50°C dan 169,6⁰C gacha xarorat oralig’ida besh xil kristallik shaklida boʻladi. NH₄NO₃— N₂O izotermik diagrammasida (2.1-rasm) ammoniy nitratning I-1U turli kristall shakli uchun xarorat oraliqlari koʻrsatilgan. U 169,6°C da suyuqlanadi va U-shakli esa-16,9°C; dan quyi xaroratdagina toʻg’ri boʻladi. Kristall shakllarining oʻzgarish chegarasi hamda xarorati ammiakli selitraning namligi va tarkibidagi qoʻshimchalar miqdoriga bog’liq boʻladi. Ammoniy nitrat suvda yaxshi eriydi. Uning 100°C xaroratdagi eruvchanlik koeffitsienti 1000 kg N₂O da 10000 kg dan ortiqroq NH₄NO₃ ga tengdir. Ammoniy nitratning suvli eritmasini kristallanish xaroratidan yuqorirokda bug’latilsa, tamoman suvsiz suyulgan tuzga aylanadi. U oʻta gigroskopik modda xisoblanadi 30°C xaroratda toʻyingan eritmasi (70,2% li) ning yuzasidagi bug’ bosimi -2,46 KPa (yoki 18,5 mm.sim.ust.) atrofida, gigroskoiik nuqtasi esa 60% atrofida boʻladi. Bunda xavoning nisbiy namligi 60% dan yuqori boʻlganda u namlanib qoladi. Ammoniy nitrat gigroskopikligi va uni xavodan nam tortish tezligi unga eruvchan noorganik tuzlar qoʻshilganda ortib boradi. Masalan, 1,2% magniy nitrat qoʻshilsa, ammoniy nitratning gigroskopik nuqtasi 8-12% gacha pasayadi, nam tortish tezligi esa oshadi.
Suvda yaxshi eruvchanligi, eruvchanlik koeffitsenti yuqoriligi, gigroskopikligi va polimorf oʻzgaruvchanligi sababli ammoniy nitrat kristallari oʻzaro yopishib, qattiqlashib qoladi. Sepiluvchanligi yoʻqolib, uni ishlatish qiyinlashadi.