Хімічні основи виробництва аміаку – ПІДГРУПА НІТРОГЕНУ



ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 10. ПІДГРУПА НІТРОГЕНУ

§ 10.4. Хімічні основи виробництва аміаку

Теорія синтезу аміаку з простих речовин досить складна. Тут лише зазначаються оптимальні умови процесу, що грунтуються на принципі зміщення хімічної рівноваги.

Оскільки ця реакція екзотермічна, то при зниженні температури рівновага зміщуватиметься в бік утворення аміаку. Однак при цьому значно зменшується швидкість реакції. Тому синтез аміаку доводиться вести

при 500-550 °С і за наявності каталізатора. А оскільки каталізатор прискорює пряму і зворотну реакції однаково, а підвищення температури зміщує рівновагу в бік вихідних речовин, то ці умови невигідні для промислового виробництва. Отже, відповідно до принципу зміщення рівноваги для протидії впливу підвищеної температури необхідно використовувати високий тиск.

Для синтезу аміаку застосовують тиск від 15 до 100 МПа. Залежно від тиску, який застосовують, розрізняють три способи виробництва синтетичного аміаку: низького (10-15 МПа), середнього (25-30 МПа) і високого (50-100 МПа) тиску. Найпоширенішим є середній.

Негативно впливають

на швидкість утворення аміаку шкідливі домішки: сірководень, оксид карбону (II), вода та ін.

Хімічні основи виробництва аміаку   ПІДГРУПА НІТРОГЕНУ

Рис. 10.3. Схема виробництва синтетичного аміаку

Вони знижують активність каталізатора. Для усунення цього впливу азотоводневу суміш старанно очищають, особливо від сірчистих сполук.

Однак і за таких умов тільки частина азотоводневої суміші перетворюється на аміак. Для повнішого використання вихідних речовин аміак, що утворився, зріджують під дією низьких температур, а азотоводневу суміш, яка не прореагувала, знову направляють до реактора.

Технологічний процес, при якому речовини, що не прореагували, відокремлюються від продуктів реакції і знову повертаються у реакційний апарат для подальшого використання, називається циркуляційним.

За допомогою такої циркуляції використання азотоводневої суміші досягає 95 %.

Синтез аміаку є найважливішим способом зв’язування атмосферного азоту. Схему виробництва синтетичного аміаку наведено на рис. 10.3. Суміш 3 об’ємів водню і 1 об’єму азоту всмоктується компресором 1 і стискається до необхідного тиску. Потім азотоводнева суміш подається до масловіддільника 2 (для видалення частинок масла) і фільтра 3, заповненого прожареним вугіллям. Очищена суміш направляється до контакт ного апарата 4 з каталізатором (губчасте залізо з домішками оксидів алюмінію, калію, кальцію, силіцію), де і відбувається утворення аміаку:

3/2 Н2 + 1/2 N2 ⇆ NH3, ∆ Н˚ = -46 кДж/моль.

Перед пуском усієї системи контактний апарат нагрівають до 400-500°С, а потім температура в системі підтримується тією теплотою, яка виділяється під час реакції. Оскільки процес утворення аміаку оборотний, то газова суміш, що виходить з контактного апарата, містить лише 20-30 % аміаку. Цю суміш подають до трубчастого холодильника 5, де під тиском аміак зріджується. Азот і водень, що не вступили в реакцію, циркуляційним насосом знову нагнітаються в контактний апарат 4, а рідкий аміак збирається у збирачі 6.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Траєкторія фізика.
Ви зараз читаєте: Хімічні основи виробництва аміаку – ПІДГРУПА НІТРОГЕНУ