การเชื่อมต่อระหว่างแอมโมเนียและกรดซัลฟูริกคืออะไร?

แอมโมเนียและกรดซัลฟูริกเป็นสารเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดและผลิตในปริมาณมากทั่วโลก ทั้งสองมีการใช้งานที่หลากหลาย แต่การเชื่อมต่อที่สำคัญระหว่างแอมโมเนียและกรดซัลฟูริกเกิดจากการใช้งานในอุตสาหกรรมปุ๋ย แอมโมเนียใช้สำหรับการผลิตปุ๋ยจำนวนหนึ่งเช่นยูเรียแอมโมเนียมซัลเฟตแอมโมเนียมไนเตรทและโดยทางอ้อมปุ๋ยไนเตรตอื่น ๆ กรดซัลฟูริกใช้ในการผลิตปุ๋ย“ ซูเปอร์ฟอสเฟต” และแอมโมเนียมซัลเฟตทำโดยการรวมเข้ากับแอมโมเนีย

การผลิตแอมโมเนีย (NH3) ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ดำเนินการโดยกระบวนการฮาเบอร์ - บ๊อชโดยที่ไฮโดรเจนและไนโตรเจนถูกรวมเข้าด้วยกันโดยตรงโดยการให้ความร้อนภายใต้ความดันกับตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งมักจะเป็นส่วนผสมของเหล็กออกไซด์ แอมโมเนียส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตปุ๋ย ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียกับไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2 ) ปัจจุบันเป็นกระบวนการอุตสาหกรรมหลักสำหรับการผลิตกรดไนตริกซึ่งใช้ในการผลิตปุ๋ยไนเตรตเช่นแอมโมเนียมโซเดียมและโพแทสเซียมไนเตรท คำว่า "แอมโมเนีย" ที่พูดอย่างเคร่งครัดหมายถึงสารประกอบบริสุทธิ์ซึ่งเป็นก๊าซที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตามคำนี้มักใช้เพื่ออ้างถึงวิธีการแก้ปัญหาของก๊าซแอมโมเนียในน้ำ

มีสองกระบวนการหลักสำหรับการผลิตอุตสาหกรรมของกรดซัลฟิวริก คนแรกที่จะแนะนำเกี่ยวข้องกับออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ - ผลิตโดยการเผาไหม้ของกำมะถันหรือความร้อนของแร่ธาตุที่มีกำมะถัน - โดยไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2 ) ผ่านปฏิกิริยา: SO 2 + NO 2 -> SO 3 + NO ไนตริกออกไซด์ (NO) ที่เกิดจากปฏิกิริยาจะถูกออกซิไดซ์กลับไปที่ NO 2 เมื่อสัมผัสกับอากาศและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

แอมโมเนียเป็นแหล่งที่มาของ NO 2 สำหรับปฏิกิริยานี้ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาตามกระบวนการผลิตกรดไนตริก จากนั้นกำมะถันออกไซด์จะถูกรวมกับน้ำเพื่อผลิตกรดซัลฟูริก ส่วนใหญ่ของกรดซัลฟิวริกที่ผลิตในปัจจุบันนั้นมาจากการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในอากาศโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวานาเดียมเพนทาออกไซด์

เช่นเดียวกับแอมโมเนียการใช้งานที่สำคัญอย่างหนึ่งของกรดซัลฟูริกคือการผลิตปุ๋ย ฟอสเฟตหินและกระดูกป่นจากสัตว์สามารถใช้ในการผลิต“ superphosphate” - monocalcium ฟอสเฟต - โดยปฏิกิริยา: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 -> 2CaSOsub> 4 + Ca (H 2 PO 4 ) 2 กรดซัลฟูริกและแอมโมเนียสามารถรวมกันเพื่อให้เกลือแอมโมเนียมซัลเฟต: 2NH 3 + H 2 SO 4 -> (NH 4 ) 2SO 4 เกลือนี้เป็นปุ๋ยสำคัญที่ทำหน้าที่เป็นทั้งไนโตรเจนและซัลเฟอร์และช่วยลดค่า pH ของดินอัลคาไลน์

การเชื่อมต่อระหว่างแอมโมเนียและกรดซัลฟูริกอยู่ในอุตสาหกรรมวัตถุระเบิด วัตถุระเบิดเชิงพาณิชย์และทางการทหารเกือบทั้งหมดเป็นสารประกอบอินทรีย์ไนเตรตเช่น trinitrotoluene (TNT) กระบวนการไนเตรตเกี่ยวข้องกับการแทนที่กลุ่มไฮดรอกซิล (OH) ในสารประกอบอินทรีย์ด้วยกลุ่มไนโตร (NO 2 ) และมักจะดำเนินการโดยการรักษาสารประกอบด้วยส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดซัลฟูริก ส่วนผสมนี้ให้ไอออนไนโตรเนียม (NO 2 + ) สำหรับกระบวนการไนเตรต แอมโมเนียเป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตกรดไนตริก

แอมโมเนียและกรดซัลฟูริกพบว่าเป็นมลพิษในชั้นบรรยากาศ กรดซัลฟูริกมาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันตามธรรมชาติของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและจากการระเบิดของภูเขาไฟ แอมโมเนียมาจากการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจน ทั้งสองสามารถรวมกันในชั้นบรรยากาศเพื่อผลิตอนุภาคของแอมโมเนียมซัลเฟตโดยปฏิกิริยาเช่นเดียวกับในการผลิตเชิงอุตสาหกรรมของสารประกอบนี้หรือเพื่อผลิตแอมโมเนียมไฮโดรเจนซัลเฟต - หรือที่เรียกว่าแอมโมเนียมไบซัลเฟตโดยปฏิกิริยา NH 3 + H 2 SO 4 - > (NH 4 ) HSO 4 สารประกอบเหล่านี้ละลายได้ในน้ำและมีแนวโน้มที่จะดูดซับไอน้ำในบรรยากาศทำให้พวกมันทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสควบแน่น พร้อมกับสารประกอบฝุ่นอื่น ๆ ในบรรยากาศธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นพวกเขาคิดว่าเป็นปัจจัยสำคัญในการก่อตัวของเมฆ