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

тическп равно нулю. Значит, можно проводить реакцию между оксидом серы SO3 п водой без образования сернокислотного ту­ мана. Для этого нужно пропускать газовую смесь через концент­ рированную серную кислоту.

Реакция ускоряется при увеличении поверхности соприкосно­ вения газа и жидкости. Но как ее создать? В данном случае, как и во многих других, используют следующий прием: жидкость по­ дают на верх цилиндрической башни, заполненной насадкой, на­ пример кольцами (рис. 9). Под действием силы тяжести жид­

ная поверхность непрерывно обновляющейся пленки очень вели­ ка. Навстречу жидкости снизу в башню вводят газовую смесь, из которой извлекается реагирующий с жидкостью компонент. Газ п жидкость движутся в башне в противоположных направ­ лениях — противотоком.

Каковы преимущества противотока по сравнению с переме­ щением в одном направлении — прямотоком? Концентрация кис­ лоты постепенно повышается и достигает примерно 99% внизу башни. Здесь она встречается с поступающим в башню газом, содержащим около 7% S03 . Концентрация S0 3 постепенно убы­ вает и на верху башни, где газовая смесь соприкасается с кис­ лотой, подаваемой в башню, становится практически равной нулю. Благодаря противотоку газа и жидкости достигается как полнота улавливания оксида серы (VI), так и максимальная концентрация серной кислоты.

Часть полученной кислоты отправляют на склад, а часть пос­ ле разбавления вновь поступает на орошение башни. Количест­ во орошающей кислоты должно быть достаточно для смачива­ ния насадки.

тельно охладить. Для этого ее пропускают через трубчатый хо­ лодильник, орошаемый водой.

Способ получения олеума основан на тех же принципах, что и получение концентрированной серной кислоты. Газовая смесь, содержащая S03', проходит снизу вверх через башню, орошае­ мую олеумом, в результате чего концентрация олеума несколь­ ко повышается. Выходящий из олеумной башни газ содержит

2.Какова роль противотока: 1) при извлечении газа из газовой смеси жидкостью? 2) в теплообменных аппаратах?

3.Сформулируйте общие принципы проведения на заводах: 1) экзотер­ мических реакций; 2) обратимых реакций; 3) гетерогенных реакций; 4) ката­ литических реакций. Сопоставьте обратимые химические реакции с необрати­ мыми. Охарактеризуйте оптимальные условия проведения гетерогенных реак­

ций всех типов и особенности проведения каталитических реакций,

4. Какие процессы и аппараты используют для регулирования темпера­ туры и уменьшения расхода энергии?

Гл а в а П. СИНТЕЗ АММИАКА

§1. Проблема синтеза азотных соединений

Мы живем на дне воздушного океана, состоящего на 79% по объему из азота. Азот — один из наиболее распространенных на нашей планете элементов.

Почему же перед человечеством встала с чрезвычайной остротой проблема, сформулированная в заголовке этого пара­ графа, и внимание к пей с течением времени не ослабевает? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно, очевидно, вспомнить, ка­ ково значение азота для жизни, каковы природные источники азота и его соединений, какой круговорот совершает азот на земном шаре, какие изменения вносит деятельность человека в этот круговорот.

белков являются зеленые растения, которые синтезируют их, ис­

водорослей. Другие микроорганизмы используют азот органиче­ ских соединений, переходящий затем в неорганические соеди­ нения (аммиак, азотную кислоту и соли) и частично в молеку­ лярный азот.

Ответ на второй вопрос дают химия и агрохимия, минера­ логия и геология. Большая часть земного азота находится в атмосфере в виде молекул — над 1 км2 земной поверхности со­ держится около 8 млн. т азота. Месторождения соединений азо­ та, преимущественно нитрата натрия, обнаружены, как это не удивительно, лишь в узкой прибрежной полосе Тихого океана — это скопления нитрата натрия — чилийской селитры,— в настоя­ щее время уже почти выработанные. Поиски месторождений

.азотных солей в Средней Азии, в Индии, в Африке не дали сколько-нибудь ценных результатов. Причины этих неудач были бы понятны, если установить происхождение чилийскоі\селитрьі.

нях которых живут клубеньковые, фиксирующие азот бакте­ рии, можно существенно повысить плодородие почвы. И, однако, проблема не решается и при использовании этого спо­ соба.

Интенсивное сельскохозяйственное производство невозможно без применения азотных удобрений, производимых на заводах в таких количествах, которых требует современное сельское хо­ зяйство для получения высоких урожаев.

нельзя получать из природных соединений. Единственным сырь­ ем является азот воздуха. Запасы этого сырья на земле безгра­ ничны и имеются повсюду. Почему земная атмосфера так бо­ гата азотом? Не вдаваясь во всестороннее рассмотрение этого вопроса," вы можете обратить внимание прежде всего на извест­ ную из курса химии особенность молекул азота: они чрезвычай­

ностями, с созданием условий, существенно отличающихся от обычных.

§ 2. При помощи каких химических реакций можно

получить азотные соединения, исходя из молекулярного азота

Можно предположить, что вы назовете первой реакцию между азотом и кислородом:

N 2 + 0 2 = 2NO — Q

Эту реакцию, которая представляет собой начальную стадию образования нитратов в природе, протекающую под действием электрических разрядов, открыл Г. Кавендиш, о чем он сообщил в 1785 г. Позднее, на протяжении XIX в., было установлено, что азот реагирует при обычной температуре с литием, при повы­ шенных температурах со щелочноземельными металлами, с маг­

мя стала очевидной жизненная необходимость организации про-