Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf

пившегося к тому времени на одном немецком заводе, погибло много людей и пострадало немало строений, расположенных в нескольких километрах от склада селитры. О причинах взрыва нет достаточно надежных данных, но можно предположить, что он был вызван действием сильного детонатора.

Во время второй мировой войны авиационные бомбы начиня­ ли в числе других ВВ аммотолом — смесью тротила (тринитро­ толуола) и аммиачной селитры.

Следовательно, удобрение, производимое и применяемое DO всем мире в количестве десятков миллионов тонн в год, при определенных условиях представляет собой взрывчатое вещест­ во или компонент взрывчатого вещества, что, разумеется, вы­ зывает необходимость принимать предупредительные меры.

Аммиачную селитру хранят и перевозят в бумажных меш­ ках. Что может произойти после выгрузки ее из мешков? Каза­ лось бы, ничего угрожающего. В действительности же эти пу­ стые мешки очень опасны — они могут быть причиной пожара. Пропитанные селитрой, они самовоспламеняются под действием солнечных лучей.

Напуганные взрывом, о котором сообщалось выше, инжене­ ры проектировали промышленные установки для производства аммиачной селитры с отводом теплоты реакции. В реакторе раз­ мещали трубы водяного холодильника и принимали другие меры, чтобы температура в реакторе не была бы выше 60°С.

Наконец, еще один факт. До недавнего времени аммиачная селитра после хранения на складе часто превращалась в моно­ лит, измельчить который было очень трудно (а может быть, к опасно?). Аммиачная селитра обладает свойством слеживать­ ся. Нужно было внимательно изучить причины этого явления и найти способы его устранения.

Таким образом, оказывается, что, организуя производство и применение селитры, решают довольно сложные проблемы.

Некоторые физико-химические свойства нитрата аммония.

Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде. Она очень гиг­ роскопична— при 25 °С поглощает воду из воздуха при отно­ сительной влажности его 62,7%. На поверхности соли образует­ ся водный раствор, из которого при изменении условий может выпасть большое количество мелких кристаллов. Они и цемен­ тируют всю массу соли. Скорость адсорбции зависит от вели­ чины поверхности — гранулированная селитра медленнее адсор­ бирует пары воды.

Аммиачная селитра кристаллизуется в пяти различных мо­ дификациях, каждая из которых устойчива в определенном ин­ тервале условий. Кристаллы разных модификаций отличаются по плотности, а переход одной модификации в другую сопро­ вождается тепловым эффектом. В интервале температур от —16,9 до +32,3°С устойчивы кристаллы одной модификации — ромбические бипирамидальные. Они более плотные, чем кри-

Выпущенный заводом продукт содержит значительное количество влаги (высушить селитру, особенно гранулированную, довольно трудно) и имеет

Плавится аммиачная селитра и соответственно кристаллизу­ ется из расплава при температуре около 170 °С. При темпера- | турах выше 190°С она заметно разлагается с образованием ок­

стезирующий газ, широко применяемый в современной медицин­ ской практике.

Водные растворы нитрата аммония более устойчивы при на­ гревании, чем твердая соль. Реакция аммиака с азотной кисло­ той протекает с выделением большого количества теплоты:

Ш з + Н Ш з = N H 4 N 0 3 + Q

Газ Раствор Раствор

По расчету его достаточно, чтобы испарить значительную часть воды, поступающей с разбавленной азотной кислотой.

Зная свойства нитрата аммония и его водных растворов, можно сделать вывод, что в определенных температурных пре­ делах эта реакция практически необратима и идет только с об­ разованием одного продукта, не подвергающегося дальнейшим превращениям. Не следует, однако, забывать, что азотная кис­ лота при высоких температурах разлагается. Скорость реакции зависит от величины поверхности соприкосновения газа и жид­ кости.

§ 3. Оптимальные условия производства аммиачной селитры

Какие цели вы поставите при выборе оптимальных условий производства аммиачной селитры?

Кроме целей, общих для любого химического производства,-^ полноты использования исходных веществ, большой скорости

водства. Располагая приведенными выше физико-химическими данными, можно утверждать, что продукт, направляемый на упа­

кие. Нестандартные частицы добавляют к раствору аммиачной селитры. Если полученные гранулы припудрить нерастворимыми в воде веществами, упаковать в Мешки, не пропускающие влагу (желательно полиэтиленовые), то такой продукт сохранит 100-процентную рассыпчатость в течение длительного времени.

При выбранных оптимальных условиях процесс идет быстро, достаточно полно (потери связанного азота не превышают 1%), теплота реакции используется, обеспечены безопасность процес­ са и высокое качество продукта.

§ 4. Свойства карбамида (мочевины) и физико-химическая характеристика реакций его получения из аммиака и оксида углерода С 0 2

Вы уже знаете некоторые свойства карбамида, обусловившие интерес к нему, как к ценному азотному удобрению.

Карбамид плавится при 132,7°С (под атмосферным давле­ нием), хорошо растворяется в воде и в жидком аммиаке, с фос­ форной кислотой образует фосфат мочевины CO(NH)2 • Н 3 Р 0 4 — концентрированное двойное удобрение.

Большое значение имеет свойство карбамида образовывать с формальдегидом высокополимерные соединения, применяемые для производства пластических масс, лаков, клеев и других про­ дуктов. Соединения карбамида с формальдегидом являются так­ же длительно действующими азотными удобрениями. Карбамид заменяет до 30% белков в рационе жвачных животных, в пище­ варительном тракте которых из азота карбамида и углеводов микроорганизмы синтезируют белки. При этом на 1 р. затрат получается'на 10 р. дополнительной продукции животноводства. Такие, свойства карбамида уже давно выдвинули задачу разви-. тия его производства.

Хотя способ синтеза открыт русским ученым А. И. Базаро­ вым еще в 1868 г. (когда он защитил диссертацию на тему «Прямое получение мочевины из углекислоты и аммиака»), пер­

следние годы. Сейчас мировое производство карбамида состав­ ляет уже около 15 млн. т.

Чем объясняется задержка промышленного освоения синтеза мочевины? Для синтеза карбамида па аммиачных заводах име­ ется достаточно сырья. Наряду с аммиаком здесь получают по­ путно и оксид углерода С 0 2 — при переработке природного газа на 1 m N H 3 получают 0,85 m С 0 2 . Он значительно дешевле азот­ ной кислоты, необходимой для производства аммиачной селитры.

Причина медленного развития производства карбамида со­ стоит в том, что в течение долгого времени не удавалось соз­ дать достаточно совершенных способов синтеза и себестоимость