Аммиачная промышленность. Развитие А. п. за последние пятнадцать лет находится в тесной связи с возрастающей все более и более потребностью сельского хозяйства в азотных удобрительных туках. Хотя способ синтеза аммиака из газообразных водорода и азота выступил на арену позднее других синтетических методов получения связанного азота, однако в настоящее время прямой синтез аммиака дает уже около половины продукции синтетически связанного азота. Если мы обратимся к распределению продукции связанного азота по способам производства (см. табл.), то убеждаемся, что синтетический аммиак приобретает в настоящее время все большее значение.
Первый завод для производства синтетич. аммиака в Оппау, в Германии, был построен в 1913 г., а второй завод в Мерзебурге в 1916 г. — Вплоть до 1922 г. все развитие прямого синтеза аммиака базировалось лишь на увеличении продукции этих двух германских заводов. Только с 1922 г. начинается развитие синтеза аммиака за пределами Германии; в последнее десятилетие построены крупные заводы во Франции, Англии, Японии и США. В Союзе ССР за последние годы построены и пущены в ход заводы синт. ам. в Черноречьи (в 30 км от г. Горького), в Березниках (Свердловская обл.), в Горловке (Донбасс) и в Бобриках (Московская обл.).
Синтез аммиака из водорода и азота основывается на равновесной реакции по схеме:
Хотя реакция и сопровождается выделением тепла и потому возможно было бы ожидать, что она легко будет протекать при нормальной температуре, однако, вследствие инертности азота, для завершения ее требуется повышенная температура и высокое давление, а для ускорения реакции наличие катализатора. Следующая таблица Ларсона характеризует процентное содержание NH₃ в равновесии N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃:
И до работы немецкого химика Габера проблема синтеза аммиака намечалась многими учеными (Лешателье, Йост), но только упорные исследования Габера привели к ее разрешению. При поддержке баденской анилино-содовой фабрики и при участии инж. Боша удалось Габеру осуществить этот синтез. Трудности проведения реакции сводились к подбору соответ. аппаратуры, так как реакция, по Габеру-Бошу, должна протекать под давлением 200 атм. и при темп. 550°; экзотермичность реакции требовала тщательного регулирования термической стороны процесса; кроме того, водород при столь высоком давлении и температуре диффундирует через стенки аппаратуры, приготовленной из лучших сортов стали, при чем сталь становилась хрупкой и подверженной взрывам. Затем, смесь водорода и азота должна быть вполне чистой, свободной от кислорода, сернистых и мышьяковистых соединений, а равно и от следов окиси углерода. Аппаратура для проведения синтеза аммиака была сконструирована Бошем так, что давление газов внутри контактного сосуда уравновешивалось снаружи равным ему противоположным давлением подогреваемой смеси газов, нагнетаемой в толстостенный защитный металлический футляр, в котором помещался собственно реакционный контактный трубчатый сосуд. В результате многих своих опытов Габер остановился на катализаторе — металлическом железе с 4% окиси алюминия. Исходным материалом у Габера служила смесь азота и водорода в стехиометрическом отношении (1:3 по объему), получаемая из водяного и генераторного газов. Получающийся в количестве 5% NH₃, поглощается водою под давлением 200 атм. Непрореагировавшая смесь N₂ и H₂ циркуляционным насосом обратно нагнетается в контактный сосуд с добавкой нового количества смеси исходных газов взамен образовавшегося аммиака. На рис. представлена схема установки по методу Габера-Боша в первоначальной конструкции, при чем аммиак не поглощается водою, а сгущается в жидкий аммиак путем охлаждения.
Кроме метода Габера-Боша, для синтеза аммиака из элементов в промышленности применяется также несколько других методов, представляющих собою, в сущности, его видоизменения: 1) метод Казале — применяется давление до 750 атм.; 2) метод Клода — работают с давлением до 900 атм., при чем получается продукт с содержанием 25% NH₃. Азот в установках Клода получается из жидкого воздуха, а водород — из газов коксовальных печей; 3) американская система (АИК) — применяется давление в 300 атм.; 4) способ Уде — давление до 100 атм. и т. д.
В производстве синтетического аммиака играет громадную роль вопрос получения чистой смеси водорода и азота. Стоимость, непрерывность процесса и рентабельность метода находятся в большой зависимости от дешевизны, чистоты и доступности обоих газов. Источниками для получения водорода служат: коксовый газ, водяной газ, доменный газ и электролиз воды. Азот можно получить из жидкого воздуха.
Лит: P. Pascal, «Syntheses et catalyses industrielles», Paris, 1924; Фокин Л., «Синтез аммиака», 1932, 2-ое изд.; Голованов и Маляровский, «Синтез аммиака», 1929.
Е. Орлов.