Азот і водень – гази, що постійно присутні в навколишньому повітрі, допомагають вирішити одну з найсерйозніших проблем планети – проблему харчування. Використовуючи в процесах синтезу аміаку, застосовуваного далі для нітрату амонію та інших хімічних сполук, можна отримувати добрива, містять азот. Ці речовини, у свою чергу, дозволяють впоратися зі виснаженістю ґрунтів і виростити рясніший урожай овочів і фруктів. Навіть суворі опоненти в суперечках про шкоду і користь нітратів, що постійно ведуться, в кінцевому підсумку приходять до загальної думки, що без помірного, добре продуманого, правильно здійснюваного підживлення азотними добривами практично неможливо обійтися.
Історія азотних добрив
Одним із найдавніших варіантів застосування азотних добрив більшістю істориків визнається використання гуано. Вже в ті далекі часи, коли землеробство і птахівництво тільки зароджувалися, було помічено, що пташиний послід здатний впливати на родючість ґрунту. У місцях природних гніздування та стоянок птахів рослини ростуть набагато краще, ніж в інших місцях. Гуано, тобто частково розклали і пройшов природну ферментацію, висушений пташиний послід, почали збирати і зберігати. Його розводили водою і жижею, що вийшла, поливали молоді рослини. Експерименти з цією речовиною стали своєрідною основою науки про застосування добрив і прообразом першого виробництва азотних добрив. Застосування гуано виявилося дуже дієвим, ця речовина стала настільки затребуваною, що сухий пташиний послід протягом певного періоду історії був досить дорогим товаром та цінним предметом обміну.
Існують історичні свідчення і того, що індіанці Південної Америки здавна застосовували природний мінерал, з’єднання азота – селітру як добрива. Вони видобували це мінерал із природних родовищ відкритим способом. Подальший розвиток інтересу до застосування добрив призвело до того, що ця сіль тривалий час використовувалася як хліборобами на континенті, а й експортувалася для сільськогосподарських потреб інші материки, інші країни. З часом, коли до кінця дев’ятнадцятого століття найбільший вихід селітри – Чилійський, почав виснажуватися, потрібен новий метод отримання азотовмісних добрив. Найкраще для цієї мети підходив аміак.
Одним із найдавніших та найвідоміших джерел аміаку довгий час було розкладання сечовини. Але, звичайно, для отримання цієї речовини в достатніх для промислових потреб кількостях такий спосіб не підходив. Саме тому з моменту відкриття аміаку в кінці вісімнадцятого століття почалися пошуки способів його виробництва.
Зручний для промислового виробництва спосіб синтезу аміаку досить довго залишався важким завданням для численних учених, які намагалися вирішити цю проблему. Тільки на початку двадцятого століття, в 1909 році Фріцем Габером і Карлом Бошем був сконструйований невеликий контактний апарат, що дозволяв отримувати аміак з азоту й вирощувати. ” за допомогою прямого синтезу. У 1911 році було розроблено великомасштабну версію цього пристрою. І вже в 1913 році в німецькому місті Оппау запрацював перший завод, який виробляв аміак.
Виробництво добрив із… повітря
В основі промислового виробництва аміаку лежить проста реакція – з’єднання водню і азоту за допомогою їх прямої взаємодії. Для цього, перш за все, необхідно створити суміш із водню та азоту. Співвідношення газів, попередньо отриманих з повітря розподілом, відповідно до рівняння хімічної реакції має бути 3:1. Таким чином, сировиною для отримання аміаку і далі похідних від нього добрив вважатимуться атмосферне повітря.
Суміш азоту та водню за допомогою турбокомпресора нагнітається в колону синтезу, у якій відбувається реакція. Оскільки реакція протікає з поглинанням енергії цьому етапі необхідно нагрівання суміші. Крім того, синтез аміаку з азоту та водню є оборотною реакцією. Тобто скільки аміаку виходить, стільки ж його і розкладається на вихідні речовини. Тому, щоб усунути рівновагу реакції та збільшити вихід готового продукту необхідний підвищений тиск. Щоб прискорити процес утворення молекул аміаку, застосовуються каталізатори. Для цієї реакції каталізаторами можуть бути: залізо, марганець, платина, вольфрам, родій, уран та інші метали, що мають схожість електронної будови. Для промислового процесу найкраще підходить пористе чи губчасте залізо. Воно є активним і, при цьому, досить дешевим каталізатором.
В результаті реакції з вежі синтезу виходить газова суміш, що містить азот, водень та газоподібний аміак. Її спрямовують на охолодження. З холодильника відводиться суміш газів – азоту та водню, яка потім, за допомогою циркулярного насоса, прямує назад у синтез – вежу, для участі у подальшій реакції. Зріджений аміак зливається у спеціальні ємності, призначені для зберігання готового аміаку.
Дуже велика кількість аміаку, одержаного в промисловості, витрачається на виробництво різноманітних азотних добрив. Як добрива може бути використаний чистий аміак, наприклад у вигляді аміачної води. Карбамід, інакше званий сечовиною, виходить у реакції аміаку з двоокисом вуглецю. В результаті нейтралізації аміаку азотною кислотою виходить аміачна селітра, що містить підвищену в порівнянні з іншими добривами концентрацію азоту. Кальциновану селітру одержують, змішуючи аміачну селітру з доломітовим або вапняковим порошком. Це добриво не підкислює ґрунт. Сульфат амонію, одержуваний реакцією аміаку із сірчаною кислотою, відноситься до складних добрив. Воно забезпечує грунт і рослини, що ростуть на ньому не тільки азотом, а й сірим. Нейтралізуючи аміаком фосфорну кислоту, отримують інше складне добриво – амофос. Воно забезпечує рослину, що росте і плодоносить, фосфором і азотом.
Цікаві факти
Аміак служить сировиною не тільки для виробництва аміачної селітри та інших продуктів азотних добрив. Знаменитий нашатирний спирт, що часто застосовується для виведень людей з непритомних станів, є 10-відсотковим розчином аміаку. У свою чергу, пари нашатирного спирту цікаві і для садівників. Вони мають дивовижну здатність змінювати колір пелюсток квітів. Після обробки цією речовиною, сині, пурпурові або блакитні пелюстки зеленіють, білі лілії набувають жовтого кольору, а яскраво-червоні гвоздики стають чорними. Деякі квіти, що від природи не відрізняються сильним ароматом або практично не мають запаху, наприклад, айстри, після обробки парами аміаку починають пахнути.
Промисловий синтез аміаку є досить складним процесом, що вимагає високих температур, підвищеного тиску та участі каталізаторів. У той же час ця речовина досить легко утворюється як відхід життєдіяльності в організмах людей та тварин. Зв’язуючись з іншими речовинами, воно перетворюється на безпечну для них сечовину. І все це відбувається за досить невеликої, природної для цих організмів, температури.
Зріджений або газоподібний азот і водень можна придбати в одній з найбільших компаній, що займається реалізацією технологічних газів – «DP Air Gas». Фахівці, які працюють у лабораторії Компанії, гарантують якість промислових газів, що пропонуються до реалізації. Здійснюється доставка газів за погодженими із замовником графіками та маршрутами. Проводиться огляд газових балонів, фарбування та ремонт оборотного газового обладнання, що служить для зберігання та транспортування газів. З більш повним переліком технічних газів та послуг, що надаються «DP Air Gas», можна ознайомитися тут.
