ปุ๋ยไนโตรเจน

ปุ๋ยไนโตรเจน เป็นปุ๋ยเคมีที่ให้ธาตุไนโตรเจนในรูปของสารประกอบชนิดต่างๆ เช่น แอมโมเนียมซัลเฟต แคลเซียมไนเตรต แอมโมเนียมไนเตรตและยูเรีย

ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่างแก๊ส NH 3 กับ H 2SO 4    ดังนี้

2NH3(g) + H2SO4(aq)(NH4)2SO4(s)

ส่วนปุ๋ยยูเรีย เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่างแก๊ส NH 3 กับแก๊ส CO 2   โดยใช้อุณหภูมิประมาณ 180-210 ๐ C และความดัน 140-250 บรรยากาศ จะได้แอมโมเนียมคาร์บาเมต ( NH 2CO 2NH 4 )   เกิดขึ้น ต่อจากนั้น แอมโมเนียมคาร์บาเมตจะสลายตัวยูเรีย ( NH 2CONH 2 )   กับน้ำดังสมการ

2NH 3(g) + CO2(g) NH2 CO2 NH4(aq)

NH2CO2NH4(aq) NH2CONH2(aq) + H2O(l)

การผลิตปุ๋ยทั้งสองชนิดดังกล่าวจะใช้แก๊ส NH 3H 2SO 4 และแก๊ส CO 2 เป็นวัตถุดิบที่สำคัญ

วัตถุดิบที่ใช้เตรีมแก๊สแอมโมเนียคือ ไนโตรเจนและไฮโดรเจน ไนโตรเจนเตรียมได้จากอากาศ (มีแก๊สไนโตรเจน อยู่ร้อยละ 78 และแก๊สออกซิเจนร้อยละ 21) โดยเริ่มจากการนำอากาศมาเพิ่มความดันและอุณหภูมิจนอากาศกลายเป็นของเหลว แล้วจึงเพิ่มอุณหภูมิของอากาศเหลวจนถึงจุดเดือดของแก๊ส ซึ่งแก๊สไนโตรเจนมีจุดเดือด -195 ๐ C ส่วนแก๊สออกซิเจนมีจุดเดือด -183 ๐ C เมื่อแยกแก๊สไนโตรเจนออกจากอากาศแล้ว นำแก๊สส่วนที่เหลือซึ่งมีแก๊สออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่ไปทำปฏิกิริยากับแก๊สมีเทนที่ได้จากแก๊สธรรมชาติ โดยใช้ Ni เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์และแก๊สไฮโดรเจนดังสมการ

  2CH 4(g) + O2(g) 2CO(g)+ 4H2(g)

นอกจากนี้ยังอาจใช้ไอน้ำทำปฏิกิริยาโดยตรงกับแก๊สมีเทนดังสมการ

CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)

เมื่อแยกแก๊ส H 2 ออกจากแก๊ส CO แล้ว นำแก๊ส CO ไปทำปฏิกิริยาต่อกับไอน้ำได้อีก ดังสมการ

CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g)

แก๊สที่เกิดขึ้นทั้งหมดจะถูกส่งผ่านเข้าไปในหอคอยที่มีน้ำพ่นลงมา แก๊ส H 2 ไม่ละลายน้ำจะผ่านออกทางส่วนบนของหอคอยซึ่งเก็บไว้ใช้ต่อไป ส่วนแก๊ส CO 2 จะละลายน้ำเกิดเป็นกรด H 2 CO 3 ไหลออกไปพร้อมกับน้ำ ซึ่งสามารถนำไปแยกแก๊ส CO 2 ออกได้โดยเพิ่มอุณหภูมิและลดความดัน

นำแก๊ส N 2 และ H 2 ที่ผลิตได้มาทำปฏิกิริยากัน โดยควบคุมความดันให้อยู่ระหว่าง 150-350 บรรยากาศ อุณหภูมิประมาณ 300-500 ๐ C โดยใช้ FeO เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะได้แก๊ส NH 3 ดังสมการ

N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)

เมื่อนำแก๊ส NH 3 ที่ผลิตได้มาทำปฏิกิริยากับแก๊ส CO 2 ที่เตรียมไว้แล้วจะได้ปุ๋ยยูเรียเกิดขึ้น

ส่วนการเตรียม H 2SO 4  จะใช้กำมะถันเป็นสารตั้งต้น โดยทำกำมะถันให้หลอมเหลวแล้วให้ทำปฏิกิริยากับแก๊ส O 2 ที่เตรียมได้จากอากาศเหลว จะเกิดแก๊ส SO 2 ดังสมการ

  S(l) + O2(g)  SO2(g)

นำแก๊ส SO 2 ที่เกิดขึ้นไปทำปฏิกิริยากับแก๊ส O 2 ที่อุณหภูมิประมาณ 330 ๐ C โดยใช้วาเนเดียม ( V ) ออกไซด์ หรือโลหะแพลทินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้แก๊ส SO 3 ดังสมการ

    2SO2(g) + O2(g)   2SO3(g)

ผ่านแก๊ส SO 3 ลงในสารละลายกรด H 2SO 4 เข้มข้น จะได้สารละลายโอเลียม ( H 2S 2O 7 ) ดังสมการ

SO3(g) + H2SO4(aq)  H 2S2O7(aq)

เมื่อ นำสารละลายโอเลียมมาละลายน้ำ จะได้กรด H 2SO 4 เข้มข้นตามต้องการ ต่อจากนั้นนำแก๊ส NH 3 และกรด H 2SO 4 มาทำปฏิกิริยากัน จะได้ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต

ปุ๋ยไนโตรเจนทุกชนิดจะให้ธาตุอาหารหลักคือ ธาตุไนโตรเจนซึ่งช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้ดี มีลำต้นและใบแข็งแรง สามารถสร้างโปรตีนได้อย่างเพียงพอ

 

1