Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

VI I БОБ АММИЯК ВА НИТРАТ КИСЛОТА ИШЛАБ ЧИКАРИШ
7.1 Азотнинг хом aшё манбалари ва ишлатилиши.

Азот табиатда эркин ҳолда ва бирикмалар шаклида бўлади. Азотнинг асосий қисми атмасферада ( масса бўйича 75,6%) эркин ҳолда бўлади. Бирикмалар шаклида эса ер пўстлоғининг 0,4 % ни ( масса бўйича) азот ташкил этади. У турли органик моддалар таркибида, одам, хайвонлар ва ўсимликлар организмида, қазилма бойликлар, кўмир, нефт, торф, сланец таркибида учрайди. Анорганик бирикмалар шаклида азот кам учрайди. Унинг натрий нитрат тузи (Чили селитраси) Чилида ва жанубий Африкада, калий нитрат (Ҳинд селитраси) эса Ҳиндистонда топилган. Маьлум миқдор аммоний сульфат тузи кўмирни кокслашдан олинади.

Азот тирик табиатда одамлар, ҳайвонлар ва ўсимликлар ҳаётида бениҳоят муҳим рол ўйнайди, муҳим озуқа махсулоти ҳисобланади. У оқсил таркибига киради. Организмда муҳим биокимёвий жараёнларда иштирок этади. Аммо одам ва ҳайвонлар, ўсимликлар, микрорганизмлар танасида оксидлар ёки бошқа органик моддалр (ферментлар, витаминлар, гармонлар, нуклеин кислоталар ва бошқалар) синтезида элементар ҳолдаги азот эмас (у жуда инерт элементдир, унинг дисоцияланиш энергияси 945 кЖ/моль бўлиб, атомлари орасидаги боғлар жуда мустаҳкамдир, таққослаш учун хлор молекуласининг диссоцияланиш энергиясини 243 кЖ/моль олиш мумкин) балки унинг бирикмалари иштирок этади.
Азот бирикмалари бўёқлар, пластмассалар (аминопластлар) кимёвий толалар (капрон, нейлон, энант, полиамид толалар) сураткашлик препаратлари, дори- дармонлар, портловчи моддалар, азотли ўғитлар, аммиак ва нитрат кислотаси ва бошқа ўнлаб халқ хўжалиги учун муҳим бўлган қатор маҳсулотлар ишлаб чиқаришда ишлатилади.
Ишлатиш соҳаларининг кенглиги, азот бирикмалари манбаларининг эса камлиги, атмосфера азотини бириктириб олиш муаммосини кўндаланг қилиб қўйди. Атмосфера азоти битмас-туганмасдир. Ҳар гектар ер юзасига тўғри келадиган атмосфера азотини массаси 80 000 тоннага тенгдир.
7.2 Атмосфера азотини бирикмага айлантириш усуллари

Атмосфера азотини табиатда фақат тугунак бактериялари ( дуккакли ўсимлмклар илдизида бўлади) ўзлаштира олади. Яна чақмоқ чаққанда ҳаво да азот оксидланади, ёгин билан бирга ерга тушади.1898 йилда олимларнинг Британия ассоциацияси мажлисида Крукс технологлар учун мухим муаммони ypтага ташлади: "Атмосфера азотини боглаб олиш буюк кашфиётлардан бири бўлиб, уни кимёгарлар ихтирочилигидан кутиш керак" деган эди. Шундан кейин кўп утмай бу кашфиёт амалга ощди. XX асрнинг бошларида атмосфера азотини бириктириб олишнинг уч усули топилди:

1. Цианамидли усул;
2. Электр ёй усули;
З. Аммиак синтези усули.
Цианамидли усулда (I904 йилда Фрак ва Каролар бу усулни кашф этишган) юқори ҳароратда охакка кумир кушиб махсус печларда киздирилади. Сўнгра ҳосил булган кальций карбид цианамидга айланади.




Кальций цианамид, цианамид –NH2 CN нинг ҳосиласи бўлиб, кукунсимон кулранг модда (цианамиднинг тузилиши куйидагича H2N-С=N. Унга сув буғи таъсир эттирилганда осонликча парчаланиб аммиак ва кальций карбонатга айланади,
Сa(CN)₂ +3H₂O=СaСO₃+2NH₃+75 кЖ
Шу усулга асосланган биринчи аммиак заводи 1901 йилда Италияда курилиб ишга туширилди. Унинг махсулдорлиги 4 минг т/ йилга тенг бўлади. Бу усулда ишлаб чикарилган аммиак кимматга тушар эди, 1 т цианамидга 12000 кВт/с электр энергияси сарфланади.
Электр ёй(плазма) усули (I904 йилда кашф этилrан). Aтмосфера азотини паст ҳароратли плазмага (2200 К дан юқори одатда 103 -105 К ҳароратда) тугридан тугри кислород билан оксидлашга асосланган (электр учкунида азот ёнишини Кавендиш ва Пристли топган эди).
Паст ҳароратли хаво плазмаси бу ионлашган хаво бўлиб, газ ионлари ва эркин электронлардан иборат бўлади. Плазма холати юқори частотали электр ёйида газларнинг зарядсизланишидир, ядро peaкцияларида кузатилада. Плазма усулига асосланган биринчи завод I901 йилда шимолий Америкада курилиб ишга туширилди. Бу усулда кўп энергия сарфланади. (1т NО олиш учун 60.000 кВт/с электр энергияси сарфланади) NО нинг унуми паст (5%) бўлади. NО нинг тан нархи кимматга тушади.
Аммиакли усулда N₂ тугридан тугри H₂ билан бириктирилади. Бу ҳароратда, босим ва каттализатор иштирокида боради.

Бу усулда олинган аммиакнинг тан нархи анча apзoнra тушади. Хозирги вактда бу усул аммиакни саноатда ишлаб чикаришнинг бирдан-бир усулидир.
Бу усулни анча вактгача куллашнинг иложи булмади. Чунки бунда юқори босим (1000 атм.гача) талаб килинарди. Юқори босимни факатгина XX асрнинг 10 йилларида ҳосил килиш мумкин булди.
Бу усулни биринчи бўлиб 1908 йилда немис олими Габер кашф этди, 1913 йилда уни ишлаб чикаришга тадбик этди. Бу кашфиёт учун 1920 йилда Нобелъ мукофотига сазовор булди. Бу усулга асосланиб биринчи завод Германияда курилди, унинг махсулдорлиги 20-25 т/cyткaга тенг бўлиб, реакция 200-225 атм. босим ва 550°С ҳароратда, каттализатор иштирокида олиб борилади. Унуми 8-9 % га тенг собик СССР да биринчи аммиак синтези заводи 1927 йилда курилиб ишга туширилган.
Хозирги пайтда аммиак ишлаб чикариш сохаси анча ривожланган бўлиб жахонда 1980 йилда 67,5 млн.т. жумладан собик СССРда 16,73 млн.т. АКШ да 17,26 млн.т. синтетик аммиак ишлаб чикарилди. Хозирги пайтда (аммиак) атмосфера азотини бириктириб олишнинг микробиологик усули кашф этилган. Хеч кандай юқори ҳароратсиз, босим ва каттализаторсиз лабо­ратория шароитида атмосфера азотини бириктириб олиш мумкинлиги аникланди. Келажакда ушбу усул билан жуда арзон азот бирикмалари ишлаб чикариш йулга куйилади.