Очистка газа от аммиака

Аммиак (NH3) является одним из важнейших составляющих химической промышленности. Большая его часть идет на изготовление азотной кислоты, удобрений и красителей. Вместе с тем, примеси NH3 существенно снижают качество некоторых веществ, воздействуют на промышленное оборудование, поэтому очистка газов от аммиака играет ключевую роль в производстве.

Химический ликбез

Аммиак представляет собой бесцветный газ с резким раздражающим запахом. Он легко растворяется в воде благодаря высокой полярности молекул. Жидкий аммиак является универсальным растворителем как для органических, так и для большинства неорганических соединений. В твердом виде напоминает белые кристаллы кубовидной формы.

Токсичность аммиака обусловлена нейротропным и удушающим действием на организм человека. Пары NH3 раздражают слизистые и кожные покровы, вызывают обильное слезотечение, резь в глазах, кашель и зуд. В жидкой форме аммиак при соприкосновении с кожей вызывает химические ожоги, язвы и обморожения (поскольку при испарении газ поглощает тепло). Запах аммиака начинает ощущаться при концентрации 37 мг/м3, однако ПДК рабочей зоны в норме не должна превышать 20 мг/м3.

Зачем необходимо проводить очистку газа от аммиака?

Несмотря на то, что большая часть аммиака производится путем прямого взаимодействия азота и водорода, часть газа синтезируется в качестве побочного продукта. Так, при коксовании каменного угля вместе с коксовым газом выделяется и NH3, который требует дальнейшей очистки по следующим причинам:

1. Примеси аммиака снижают качество коксового газа, затрудняя улавливание бензольных углеводородов.
2. Содержащийся в коксовом газе NH3 вызывает коррозию газопровода и промышленного оборудования.
3. Дополнительное поступление аммиака в химическую промышленность экономически выгодно.

Однако не только промышленные газы нуждаются в очистке – поступление аммиака в атмосферу путем выброса с азотнотуковых комбинатов, коксохимических заводов, предприятий по производству солей аммония и азотной кислоты с каждым годом ухудшает экологическую обстановку в промышленных городах. Поэтому контроль поступающего в воздух аммиака является обязательным для этих видов промышленности.

Способы очистки газов

Благодаря своим физико-химическим свойствам, аммиак легко удаляется из посторонних газов с помощью промывки водой. Для этих целей на промышленных предприятиях установлены специальные очистные конструкции (скрубберы), предназначенные для промывания газов жидкостями с целью очистки и извлечения нужных компонентов. Поступая в скруббер, аммиак взаимодействует с молекулами воды с получением гидрата аммония:

NH3 + H2O = NH4OH

Однако наибольшей популярностью в промышленности пользуется метод очистки от аммиака путем поглощения серной кислотой. Процесс, проходящий в сатураторе (аппарате барботажного типа) отражает следующая химическая реакция:

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2 SO4

С точки зрения экологической безопасности, оптимальным методом является каталитическая очистка от аммиака. При воздействии высоких температур молекула NH3 претерпевает следующие изменения:

2 NH3 = N2 + 3 H2

При этом образующийся в больших количествах водород может сгорать с выделением тепла.

Для чего необходим аммиак?

Поскольку аммиак является основой многих отраслей химической промышленности, его суммарное мировое производство в год достигает 150 миллионов тонн. В большей степени он используется для следующих процессов:

• производство азотных удобрений - мочевины, сульфата и нитрата аммония;
• производство азотной кислоты;
• в качестве хладагента в холодильной технике;
• в медицинских целях;
• в качестве противоморозной добавки в сухих строительных растворах.

Исходя из этого, можно сделать очевидный вывод: несмотря на токсичность аммиака, заменить его не представляется возможным благодаря уникальным химическим свойствам данного соединения. Поэтому очистка газов от аммиака необходима не только для улучшения качества самих веществ, но и с экономической точки зрения.