ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 3
Аммиак, охлажденный при атмосферном давлении до темпера туры ниже —33,4 °С или сжатый при 15 °С под давлением выше 7,5 ат, превращается в бесцветную жидкость. При температуре —77,7 °С жидкий аммиак затвердевает, кристаллизуясь в бесцвет ную массу со слабым запахом.
Если газообразный аммиак нагреть до температуры выше 132 °С (критическая температура), то ни при каком давлении его нельзя превратить в жидкое состояние. При нормальных условиях 1 кг жидкого аммиака образует более 1300 л газа.
Аммиак хорошо растворяется в воде (рис. 9), образуя так на зываемую аммиачную воду (нашатырный спирт):
NH3 + Н 2 0 = NH4 OH
При обычной температуре в 1 объеме воды растворяется бо лее 700 объемов аммиака. Растворимость аммиака в органических
4*2,0
X
«Л) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аз1/,2 |
|
|
го , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТОО_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ш |
воо 7200 та гроо |
|
|
4/7 |
80 |
120 |
|
||
|
|
Давление, |
пм рт. ст. |
|
|
Температура, "С |
|
||||
Рис. |
9. |
Зависимость |
растворимости |
|
Рис. 10. Зависимость |
плотности |
|
||||
аммиака |
в воде от давления и тем |
|
жидкого |
аммиака от |
темпера |
|
|||||
|
|
|
пературы. |
|
туры (при давлении пара, рав |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
новесного |
с жидкостью). |
|
|||
растворителях |
(спирте, бензоле, ацетоне) значительно ниже. С уве |
||||||||||
личением |
давления |
растворимость |
аммиака |
сильно |
возрастает, |
||||||
с повышением |
температуры — уменьшается. При растворении |
ам |
|||||||||
миака в воде выделяется тепло. Обычно концентрированный |
рас |
||||||||||
твор аммиака |
содержит около 25% NH3 ; плотность такого раство |
||||||||||
р а — 0,91 |
г/см3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Аммиак относится к весьма активным химическим соединени |
|||||||||||
ям.. Он образует ряд аммонийных |
солей: нитрат аммония, карбо |
||||||||||
нат аммония |
(ЫН^гСОз, хлористый |
аммоний 1NH4CI, |
сульфат ам |
||||||||
мония |
(NH4 )2 S04 и др. |
жидкого |
аммиака |
с |
двуокисью |
||||||
В |
результате взаимодействия |
||||||||||
углерода |
С 0 2 при определенных давлении и температуре |
образует |
|||||||||
ся карбамид CO(NH2 )2- |
|
|
|
|
окислителей. |
||||||
В обычных условиях аммиак устойчив к действию |
|||||||||||
41
На воздухе аммиак не горит; в токе кислорода горит бледнозеленым пламенем, образуя азот и воду:
4NH3 + 303 = 2N, + 61-Ш + 303100 кал
При 650 °С аммиак способен самовоспламеняться. В присутст вии нагретых катализаторов он взаимодействует с кислородом воз духа, образуя окись азота и воду по реакции
4NH3 + 503 = 4NO + 6Н 2 0 + 216700 кал
Этот |
процесс — окисление аммиака |
кислородом воздуха |
в при |
||||
сутствии |
катализаторов — является основой |
производства |
разбав |
||||
ленной азотной кислоты. |
|
|
|
|
|
|
|
Газообразный аммиак в большинстве случаев получают из жид |
|||||||
кого аммиака, который должен отвечать |
требованиям |
ГОСТ |
|||||
6221—70. Срок действия |
этого |
стандарта —до 1 января |
1976 г. |
||||
По ГОСТ жидкий аммиак |
выпускается следующих |
сортов: |
|||||
|
Показатели |
|
|
С о р т а |
|
|
|
|
|
Dbicuiiiit |
|
2-il |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Содержание NH3 , %, не менее |
99,95 |
99,9 |
99,6 |
|
|
||
Содержание влаги, %, не более |
0,05 |
0,1 |
0,4 |
|
|
||
Примеси, мг/л, не более |
|
|
|
|
|
|
|
|
масло |
|
2,0 |
8,0 |
20,0 |
|
|
|
железо |
. |
2,0 |
2,0 |
Не нормируется |
|
|
Плотность жидкого аммиака приведена на рис. 10.
Для производства аммиачной селитры обычно применяется
только |
газообразный аммиак, |
получаемый |
обычно из жидкого ам |
|||||
миака |
второго |
сорта. В нем, кроме |
масла |
и железа, |
часто |
содер |
||
жится |
до 1 % |
растворенных |
газов |
(водород, метан, |
аргон |
и др.) |
||
и до 5 г/л карбоната |
аммония. |
|
|
|
|
|||
При |
испарении |
жидкого |
аммиака растворенные |
в нем |
газы, |
|||
часть масла и СОг, образующаяся вследствие разложения карбона та аммония, переходят в газообразный аммиак.
Жидкий аммиак хранится на.складах в танках (резервуарах, хранилищах) под давлением. В танки он поступает из цеха син теза аммиака по цельнотянутым стальным трубопроводам. Для поддержания заданного давления аммиака в танке имеются нагре
вательные паровые |
трубы. Это необходимо, так как каждой |
тем |
|||
пературе |
соответствует определенное |
давление насыщенных |
паров |
||
над жидким аммиаком: |
|
|
|
||
Давление |
паров, |
Температура, |
Давление паров, |
Температура, |
|
атм |
|
"С |
атм |
°С |
|
1,0 |
|
—33,4 |
10,0 |
25,7 |
|
1,4 |
|
—26,4 |
15,73 |
40,9 |
|
2,0 |
|
—18,7 |
20,0 |
50,1 |
|
5,0 |
|
+4,7 |
26,25 |
61,8 |
|
5,23 |
|
+5,8 |
41,8 |
81,0 |
|
Емкость танков для жидкого аммиака — до 100 м3 ; допускаемое давление в танках не выше 15 ат. Они оборудованы предохрани-
42
тельными клапанами, указателями уровня и штуцерами для спуска загрязнений (масло, катализаторная пыль из колонн синтеза ам миака и др.).
Жидкий аммиак перевозится в специальных железнодорожных цистернах, покрытых слоем теплоизолирующего материала и обши тых сверху листовой сталью. Цистерны выполнены из котельной
стали и оборудованы предохранительными клапанами и |
маномет |
||||
рами. Для |
перевозки |
жидкого |
аммиака |
применяются |
цистерны |
низкого давления, рассчитанные |
на абсолютное давление 4,5 ат, |
||||
и цистерны |
высокого |
давления |
(не более |
15 ат). Такие |
цистерны |
окрашены |
в желтый |
цвет; на их боковой поверхности |
имеются |
||
надписи: «Аммиак. Ядовито», «Газ».
Аммиаксодержащие газы. К аммиаксодержащим газам отно сятся танковые и продувочные газы, образующиеся при хранении и производстве синтетического аммиака, газы дистилляции раство ров, образующиеся при синтезе карбамида (мочевины).
Примерный состав аммиаксодержащих газов (в |
%) |
приво |
|||
дится ниже: |
|
|
|
|
|
Компоненты |
Танковые |
Продувочные |
Газы |
|
|
газы |
газы |
дистилляции |
|
||
|
|
||||
Аммиак |
57—60 |
7—8 |
54—56 |
79—81 |
|
Водород |
25—27 |
55—60 |
— |
7—5 |
|
Азот |
8—9 |
25—20 |
— |
— |
3 |
Кислород |
|
|
|
2 |
|
Метан |
9—3,5 |
10—11 |
— |
— |
|
Аргон |
1—0,5 |
3—1 |
— |
— |
|
Двуокись углерода . |
_ |
_ |
33—35 |
1—2 |
|
Пары воды |
_ |
_ |
13—9 |
11_9 |
|
Из таких газовых смесей аммиак извлекается азотной кислотой, остальные компоненты, как правило, отводятся в атмосферу.
Азотная кислота HNO3 (молекулярный вес 63,01). Безводная
азотная |
кислота при обычной температуре |
представляет собой бес |
||||||||
цветную |
жидкость |
с едким удушливым запахом; она кипит при |
||||||||
86 °С, |
замерзает |
при —41 °С с образованием белых |
кристаллов. |
|||||||
Плотность H N 0 3 |
при 15°С равна |
1,522 г/см3 . Теплота |
образования |
|||||||
H N 0 3 |
из простых веществ составляет 41,6 ккал/моль. |
азотная |
кис |
|||||||
При |
нагревании |
и под действием света |
безводная |
|||||||
лота |
разлагается: |
4 H N 0 3 = 4 N 0 2 + 2 Н 2 0 + 0 2 |
|
|
|
|
||||
На |
|
|
|
|
|
|
обра |
|||
воздухе безводная кислота |
«дымит», так как ее пары |
|||||||||
зуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана. С.водой |
азотная |
|||||||||
кислота смешивается в любых соотношениях. |
|
|
|
|
||||||
В |
табл. 13 и 14 приведены теплота |
растворения |
и |
теплоем |
||||||
кость растворов |
азотной кислоты. |
|
|
|
|
|
|
|||
Температура кипения водных растворов азотной кислоты по |
||||||||||
вышается с увеличением ее концентрации, |
достигая максимально |
|||||||||
го значения 121,9 °С при содержании 68,4% H N 0 3 |
и |
атмосферном |
||||||||
давлении; с дальнейшим повышением концентрации |
температура |
|||||||||
кипения |
снижается. |
Зависимость |
температуры |
кипения |
азотной |
|||||
43
Т а б л и ц а 13. Теплота растворения 1 моль HN03 в воде (при 18°С)
Показатели |
|
|
|
Количество воды, моль |
|
|
||
|
1 |
2 |
3 |
5 |
10 |
20 |
25 |
|
|
|
|||||||
Концентрация HN03 , % . . . . |
7,77 |
63,7 |
53,8 |
41,2 |
25,9 |
14,9 |
12,3 |
|
Теплота растворения HN03 , |
3180 |
4780 |
5690 |
6670 |
7310 |
7410 |
7500 |
|
кал/моль |
|
|||||||
Т а б л и ц а 14. Теплоемкость |
растворов азотной |
кислоты |
|
|
||||
|
в |
ккалДкг-°С) |
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
Температура, °С |
|
|
|
||
НЖ>я, |
|
|
|
|
|
|
|
|
вес. % |
2,53 |
21,07 |
|
39,49 |
|
60,11 |
|
|
4 |
0,953 |
0,950 |
|
0,951 |
|
0,960 |
|
|
10 |
0,884 |
0,890 |
|
0,891 |
|
0,900 |
|
|
15 |
0,838 |
0,840 |
|
0,851 |
|
0,860 |
|
|
20 |
0,799 |
0,800 |
|
0,815 |
|
0,830 |
|
|
30 |
0,739 |
0,760 |
|
0,764 |
|
0,780 |
|
|
35 |
0,716 |
0,740 |
|
0,744 |
|
0,770 |
|
|
40 |
0,698 |
0,720 |
|
0,726 |
|
0,750 |
|
|
50 |
0,667 |
0,680 |
|
0,693 |
|
0,710 |
|
|
55 |
0,649 |
0,660 |
|
0,675 |
|
0,690 |
|
|
60 |
0,630 |
0,640 |
|
0,654 |
|
0,670 |
|
|
70 |
0,583 |
0,590 |
|
0,603 |
|
0,610 |
|
|
кислоты (при атмосферном давлении) |
от ее концентрации приве |
|||||||
дена ниже: |
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
Температура |
|
Концентрация |
Температура |
||||
HN03 , % |
кипения, "С |
|
|
HN03 , % |
кипения, °С |
|
||
20 |
103,56 |
|
|
60 |
|
|
120,06 |
|
30 |
108,08 |
|
|
70 |
|
|
121,60 |
|
40 |
112,58 |
|
|
80 |
|
|
115,45 |
|
50 |
116,84 |
|
|
90 |
|
|
102,03 |
|
При перегонке водных растворов азотной кислоты вначале от гоняются преимущественно пары воды, которые постепенно обога
щаются HN0 3 . При достижении температуры |
121,9 °С |
образуется |
|||||
азеотропная |
смесь* и содержание H N 0 3 в жидкости |
и в парах |
|||||
становится равным 68,4%. |
|
|
|
|
|
||
В табл. |
15 приведена |
зависимость |
температуры |
замерзания |
|||
растворов азотной кислоты от ее концентрации. |
|
|
|
||||
Зависимость плотности от концентрации разбавленной |
азотной |
||||||
кислоты представлена в Приложении X. |
|
|
|
|
|||
Азотная кислота обладает сильными окислительными свойст |
|||||||
вами. В процессе окисления происходит ее разложение, |
степень |
||||||
которого сильно зависит от температуры. |
|
|
|
|
|||
При действии концентрированной азотной кислоты |
на |
поверх |
|||||
ности некоторых |
металлов |
(алюминий, |
железо, хром |
и др.) об- |
|||
* Азеотропные |
смеси — растворы, перегоняющиеся |
без изменения |
состава |
||||
и температуры кипения.
44
Т а б л и ц а 15. |
Температура |
замерзания азотной кислоты |
|
Температура, |
Концентрация, |
Температура, |
Концентрация, |
°С |
% |
°С |
% |
-19,4 |
56,5 |
—18,5 |
89,5 |
-26,5 |
60,63 |
—21,4 |
89,9 |
-35,9 |
64,7 |
—28,6 |
90,5 |
-37,7 |
69,46 |
—39,9 |
94,9 |
-19,0 |
70,0 |
—40,5 |
98,8 |
-18,5 |
74,66 |
—38,6 |
|
|
80,05 |
—37,5 |
|
разуется окисныи слои, который предохраняет металлы от корро зии. Платина, родий, иридий, рутений, тантал и золото устойчивы к действию азотной кислоты.
Концентрированная азотная кислота энергично реагирует со многими неметаллами. При нейтрализации щелочей азотной кис лотой образуются хорошо кристаллизующиеся соли (нитраты).
Разбавленная азотная кислота, применяемая для производст ва аммиачной селитры и многих других целей, должна удовлетво
рять, согласно |
МРТУ 6-03-159—63, следующим |
требованиям: |
||
|
Показатели |
|
Сорта |
|
|
1-й |
2-й |
3-й |
|
|
|
|||
Содержание |
HN03 , вес. %, не менее . . . . |
55 |
• 47 |
45 |
Твердый (прокаленный) остаток, %, не более |
0,05 |
0,1 |
0,1 |
|
Содержание |
растворенных окислов азота, %, |
|
0,2 |
0,2 |
не более |
|
0,15 |
||
В разбавленной азотной кислоте нередко содержится неболь шое количество аммиачной селитры, которое не регламентируется МРТУ 6-03-159—63.
Наличие примеси аммиачной селитры в азотной кислоте объ ясняется использованием конденсата соковых паров производства аммиачной селитры для питания абсорбционных систем азотнокислотных цехов (стр. 135).
Кроме того, в азотной кислоте имеется некоторое количество хлористых соединений, содержание которых, видимо, будет регла ментироваться специальными нормами.
Для улучшения физических свойств аммиачной селитры в от дельных случаях применяются добавки, приготовляемые из доло мита, апатита и фосфоритов, состав которых приведен в табл. 16.
Доломит представляет собой двойную углекислую соль кальция и магния CaC03 -MgC03 . Его насыпная плотность 1,8—2,1 т/м3 .
Апатиты и фосфориты являются природными фосфатными руда ми. В производстве аммиачной селитры применяют апатитовый концентрат и фосфоритную муку плотностью 1,7 т/м3 (о приготов лении добавок из доломита,апатита и фосфоритов стр. 161).
45