Одержання (азото-водневої суміші) (авс) параповітряною конверсією метану на пат «азот» (черкаси)

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 34Следующая ⇒

Хімізм процесів зберігається, але конверсія відбувається не чистим О₂, а киснем із повітря. Динітроген залишається у реакційній суміші і продуктами процесу є N₂ + Н₂ + СО₂. СО₂ – адсорбується і використовується для виробництва карбаміду (сечовини), залишається суміш, що складається з динітрогену і дигідрогену.

Синтез амоніаку

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ ∆Н = −111,6 кДж.

В даному разі має місце основне протиріччя зворотних екзотермічних реакцій. Суть якого полягає в тому, що за принципом Ле Шател’є для зміщення рівноваги реакції вправо температуру необхідно знижувати, а для прискорення швидкості реакції її необхідно збільшувати.

Процес проводять за температури 500°С.

Вихід: свідомо йдуть на зменшення виходу, але досягають значних швидкостей, цьому ж сприяє застосування каталізатора. Реакція синтезу амоніаку каталізується металами, що мають недобудовані d- i f-електронні підрівні (Fe, Rh, W, Os, Pt та інші). Зараз широко впроваджено використання контактної маси ГИАП:

Fe + Al₂O₃ + R₂O + CaO + SiO₂ Т_запал. = 450-500°С.

Каталізатор промотори носій

Механізм дії каталізатора:

І стадія: дифузія молекул Н₂ і N₂ до поверхні каталізатора;

ІІ стадія: хемосорбція молекул реагентів на поверхні каталізатора (ця стадія є лімітуючою);

ІІІ стадія: хімічна взаємодія Н₂ і N₂ на зернах каталізатора з переносом електронів від молекул Н₂ до молекул N₂ з утворенням поверхневих нестійких комплексів;

ІV стадія: десорбція утворених молекул NН₃ з поверхні каталізатора;

V стадія: дифузія молекул NН₃ у газову фазу (схема 8.1).

Схема 8.1. Механізм каталітичної дії порошкоподібного відновленого заліза при синтезі амоніаку.

І ст. (дифузія)

ІІ ст. (хемосорбція)

ІІІ ст. (хім. взаємодія)

ІV ст. (десорбція)

Vст. (дифузія у газовий потік)

Fe Fe Fe Fe

Fe + N≡N → N≡N → NH=NH → NH₂−NH₂ → NH₃ NH₃ →

імід амід амоніак

Іст. (дифузія) ІІст. (хемосорбція) ІІІст. (хім.. взаємодія)

Каталізатор готують відновленням оксидів заліза дигідрогеном або сумішшю дигідрогену і динітрогену безпосередньо в колоні синтезу.

Процес синтезу амоніаку проводять за умови підвищеного тиску. Не зважаючи на високу вартість процесів, що відбуваються за умови використання високих тисків, такий режим є вигідним, бо в даному разі відсутня баластна речовина. Підвищений тиск сприяє:

1) зміщенню рівноваги реакції вправо;

2) зростанню швидкості реакції за законом діючих мас. Через парціальні тиски це має вигляд:

V = k · P_N2 · P³_H2

3) покращується конденсація амоніаку, що створює умови для його виведення із реакційного середовища.

Склад реакційної суміші вибирається максимально близьким до стехіометричного. Оскільки ступінь перетворення становить 14-20%, то процес проводиться за циркуляційною схемою. Обов’язково необхідно проводити віддувку так званих інертних домішок або продувочних газів (Ar, CH₄).

Процес здійснюється у відповідності до схеми (рис.8.2).

Рис. 8.2. Технологічна схема виробництва амоніаку:

1 - колона синтезу (трубчастий теплообмінник, центральний газохід, теплообмінник «труба в трубі»);2 - конденсатор «труба в трубі»;

3 -газороздільник; 4 - конденсаційна колона (газороздільник, насадка, трубчастий теплообмінник);5 - випарювач рідкого амоніаку;

6 -інжектор(змішувач).

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману