Как получают удобрение из газа? - коротко
Удобрение из газа получают путём преобразования природного газа (метана) в аммиак через процесс Габера-Боша, который затем используют для производства азотных удобрений, таких как мочевина или аммиачная селитра.
Как получают удобрение из газа? - развернуто
Производство удобрений из природного газа — это сложный многоступенчатый процесс, в основе которого лежит синтез аммиака и его последующая переработка в азотные удобрения. Основным сырьем служит метан, который является главным компонентом природного газа.
Сначала природный газ очищают от примесей, таких как сера, которая может отравить катализаторы на последующих стадиях. Затем очищенный метан смешивают с водяным паром и подвергают паровому риформингу при высокой температуре (700–1000 °C) и давлении в присутствии никелевого катализатора. В результате образуется синтез-газ — смесь водорода, монооксида углерода и диоксида углерода.
Далее проводят конверсию монооксида углерода в диоксид углерода с добавлением воды, чтобы увеличить выход водорода. Углекислый газ удаляют с помощью химических или физических методов абсорбции, оставляя почти чистый водород.
Азот для синтеза аммиака получают из воздуха методом фракционной перегонки или мембранного разделения. Затем водород и азот смешивают в соотношении 3:1 и пропускают через катализатор (обычно на основе железа) при высоком давлении (150–300 атмосфер) и температуре (400–500 °C). В результате реакции Габера-Боша образуется аммиак.
Полученный аммиак может использоваться в жидкой форме как самостоятельное удобрение, но чаще его перерабатывают в другие азотные соединения. Например, при взаимодействии с азотной кислотой получают аммиачную селитру — одно из самых распространенных удобрений. Другой вариант — карбамид (мочевина), который синтезируют из аммиака и диоксида углерода под давлением.
Таким образом, природный газ служит исходным сырьем для производства водорода, который затем вступает в реакцию с азотом, образуя аммиак. Дальнейшие химические превращения позволяют получать различные виды азотных удобрений, критически важных для современного сельского хозяйства.