1. Химиялық технологияның негізгі ұғымдары мен анықтамалары: химиялық технология, шикізат, реагент, мақсатты өнім, жанама өнімдер

2) су буымен метан конверсиясы. Табиғи газ және су аммиак синтезінің бір

компоненті сутекті алудың шикізаты болып табылады. Бұл өзгерісте
біруақытта екі реакция жүреді: CH4 + H2O = CO + 3H2; CO + H2O = CO2 + H2
3) көміртек (II) оксидінің су буымен конверсиясы (тепе-теңдіктік шектеулерге
сәйкес алдыңғы үдерісте көміртек монооксиді толығымен көміртек
диоксидіне айналмайды): CO + H2O = CO2 + H2.
Осы үдерістен кейін бастапқы шикізаттан (метан және су) сутекті максималды
бөлуге болады.
4) аммиак синтезі үшін екінші бастапқы компонент – азот алу. Азотты ауадан
алады. Ауа –газдардың күрделі қоспасы. Сондықтан азотты алу үшін оны
оттек және басқа газдардан бөлу керек. Бұл үдеріс азот және оттектің қайнау
температураларының айырмашылығына негізделген. Атмосфералық қысымда
азот –1960С-та, ал оттек –1830С температурада қайнайды, яғни оттекке
қарағанда азоттың қайнау температурасы төмен. Кәдімгі жағдайда ауа түссіз
газ. Егерде оны –1920С температураға дейін салқындатса, онда ол түссіз
сұйықтыққа айналады. Сұйық ауаны ректификациялағанда азот буланады да,
оттек сұйық түрінде қалады. Осындай жолмен аммиак синтезіне қажетті
азотты алады.
5) сутек алу кезінде алынған көміртек диоксидінің абсорбциясы. Оны
моноэтаноламин ерітіндісімен сіңіреді: CO2 + 2RNH2 + H2O = (RNH3)2CO3.
6) газды көміртек оксидінен СО тазарту. Көміртек оксидінің СО
конверсиясынан кейін, аздаған мөлшерде СО қалады, ол одан әрі өзгеріске
кедергі жасайды. Одан оны метанға айналдыру арқылы құтылады:
CO + 3H2 = CH4 + H2O .
7) аммиак синтезі (барлық сатылардан кейін таза азоттысутек қоспасы
алынады, алдыңғы сатыларда алынған СН4 мөлшері аз): N2 + 3H2 = 2NH3.
Аммиакты азот пен сутектің 1:3 қатынасында катализатор жіберу арқылы
алады: N2 + 3H2↔2NH3 + 112 кДж (500°С, 30 МПа)
Ле-Шателье принципі бойынша қысымды көтергенде аммиактың шығымы
арту керек, бұл тәжірибе жүзінде дәлелденген. Екінші жағынан, азот пен сутек
қосылғанда 112 кДж жылу бөлініп шығады. Демек температура жоғары болса
аммиак аз өндіріледі. Сондықтан реакцияны төменгі температурада жүргізу
керек. Бірақ төменгі температурада реакцияның жүру жылдамдығы өте баяу.
Сондықтан үдерісті тездету үшін катализатор қолдану керек. Бұл үдеріске
ыңғайлы катализаторлар ретінде Mn, Fe, Rh, W, Re, Os, Pt, уран және т.б., яғни
d және f ұяшықтары толмаған элементтер қолданылады. Осылардың ішінен
Fe, Os, Re және уранның активтіліктері жоғары. Мұның үшеуі Re, U, Os
қымбат әрі өндірісте қауіпті. Қазіргі кезде өндірісте промоторланған темір

катализаторы, промотор ретінде AІ2 O3 , K2 O, CaO, SіO2 қолданылады.

Оттегі және оның қосылыстары, көміртегі оксиді, темір катализаторын
қайтымды түрде уландырса, күкірт қосындылары қайтымсыз түрде
уландырады. Құрамында 0,1% күкірт активтілігін 50% кемітсе, ал 1% күкірт
катализатор акивтілігін тегіс жояды. Көп зерттеулер нәтижесінде аммиакты
синтездеудің оптималды жағдайы табылған. Ол температура 200-4500 С,
қысым 20-100МПа. Соның өзінде аммиактың шығымы 15-20%. Түзілген
аммиакты бөліп алу үшін газдар қоспасын салқындатып, аммиакты
конденсациялайды. Реакцияға түспеген азотсутек қоспасын қажетті мөлшерде
азот, сутек қосып үдеріске қайта жібереді. Аммиакты синтездеу – көлемді
азайтып жылу бөліп жүретін қайтымды үдеріс, яғни қысымды арттырып,
температураны төмендету, тепе-теңдікті оңға жылжытады. Аммиак синтезі
үдерісіндегі катализатор әсерінің механизмі:
1. Азот пен сутек газ фазасынан катализатордың беткі қабатына және кеуегіне
диффузияланады;
2. Азот пен сутек катализатордың әсерімен активтелінеді;
3. Катализатор бетінде активтелген азот пен сутек әрекеттеседі. Осының
нәтижесінде азот катализатордан электронды қосып алып, теріс зарядталады,
N + e N- . Сутек өз электронын беріп, оң зарядталады Н – еН+ . Зарядталған
сутек пен азот реакцияласып алғашында NH (имид) содан соң NH2 (амид), ең
соңында аммиак NH3 түзіледі;
4. Түзілген аммиак катализатордан десорбцияланып, газ фазасына ауысады.

жүктеу/скачать 286,45 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: