Как получают азотные удобрения из газа? - коротко
Азотные удобрения получают из природного газа через процесс Габера-Боша, где азот и водород синтезируют в аммиак, который затем перерабатывают в нитратные или аммонийные формы.
Как получают азотные удобрения из газа? - развернуто
Азотные удобрения получают из природного газа через многоступенчатый химический процесс, основой которого является синтез аммиака. Сначала природный газ очищают от примесей, таких как сера, которая может отравить катализаторы на последующих этапах. Далее его подвергают паровой конверсии: метан (основной компонент газа) реагирует с водяным паром при высоких температурах (700–1100 °C) и давлении в присутствии никелевого катализатора. В результате образуется синтез-газ — смесь водорода, монооксида углерода и углекислого газа.
После этого монооксид углерода преобразуют в углекислый газ с помощью реакции конверсии водяным газом, а затем CO₂ удаляют с помощью абсорбционных методов. Очищенный водород, полученный на предыдущих этапах, смешивают с азотом, который выделяют из воздуха методом фракционной перегонки или мембранного разделения. Полученную смесь (азота и водорода в соотношении 1:3) подают в реактор синтеза аммиака, работающий по методу Габера—Боша.
В реакторе поддерживаются высокие давления (150–300 атмосфер) и температуры (400–500 °C) с использованием железного катализатора. В результате реакции образуется аммиак (NH₃), который далее служит основой для производства азотных удобрений. Например, при взаимодействии аммиака с азотной кислотой получают аммиачную селитру (NH₄NO₃), а при растворении аммиака в воде — жидкое удобрение в виде аммиачной воды. Мочевину (карбамид) синтезируют из аммиака и углекислого газа под давлением и при нагревании.
Готовые азотные удобрения фасуют в гранулированном или жидком виде для удобства транспортировки и внесения в почву. Процесс требует значительных энергозатрат, но остается экономически выгодным из-за высокой эффективности азотных удобрений в сельском хозяйстве.