«Химиялық технология» пәні бойынша дәрістер №1. Дәріс. Жалпы химиялық технологияның теориялық негіздері Мақсаты
Аммиакты синтездеудің физика-химиялық негізі
жүктеу/скачать 1,33 Mb. Pdf көрінісі
|
| Аммиакты синтездеудің физика-химиялық негізі
Азот пен сутектің аммиакқа ауысу дәрежесін 97% -ке жеткізу үшін 350 МПа қысым 400 0 С температура қажет.Температура төмендеген сайын аммиактың тепе-теңдіктегі шығымы артады, бірақ тепе-теңдік қалыптың жылдамдығы төмендейді. 450 0 С температурада 10 МПа қысымда аммиак шығымы 16% болса, сол температурада 30 МПа қысымда шығым 36%. Азот пен сутектің реакцияласу процесінің жылдамдығы азоттың активтігіне тәуелді екені анықталған. Азоттың активтену энергиясының мөлшері тым жоғары, осыған байланысты жылдамдығы өте төмен, сондықтан аммиактың шығымы аз. Азоттың активті энергиясын төмендету үшін катализатор қолданылады. Аммиак синтезіндегі катализатор әсерінің механизімі үш сатыдан тұрады: 1. Азот пен сутек газ фазадан катализатордың беткі қабатына және кеуегіне диффузияцияланады. 2. Азот пен сутек катализатордың әсерімен активтеледі. 3. Активтелген азот пен сутек реакцияласады. Катализдің электрондық теориясы бойынша аммиак синтездеудің екінші сатысында азот катализатордан электронды өзіне қосып алып, теріс зарядталып, сутек керісінше өз электронын катализаторға беріп, оң зарядталады. Зарядталған азот пен сутек әрекеттесіп, алғашында NH (имид), NH 2 (амид), ең соңында NH 3 (аммиак) түзіледі. Түзілген аммиак катализатордан десорбцияланып, газ фазасына ауысады. Аммиак синтезінде азоттың катализаторға адсорбциялануы нәтижесінде активтелінетінін Темкин мынадай жылдамдылық теңдеуімен дәлелдеген: Мұнда: К 1 және К 2 - солдан оңға қарай және оңнан солға қарай жүретін реакцияларының константанттары; Р - газдардың парциалдық қысымдары; α- 0 мен 1-дің аралығында өзгеретін, азоттың катализаторға адсорбциялау мөлшеріне тәуелді коэффициент; β- К 1 және К 2 қысымның тигізетін әсері коэффициенті; K 2 егер α=0 болса, онда V 1 =K 1 P N2 P 3 H P 2 NH P 3 H , яғни реакция кері бағытта жүреді: 2 N H 3 N 2 3 H 2 , егер 1 V K P 2 K 2 болса, онда 1 N 2 P 2 NH 2 яғни, реакция солдан оңға қарай жүреді. Аммиак шығымына температура және қысымнан басқа да көлемдік жылдамдық та әсер етеді (көлемдік жылдамдық бірлігі м 3 /м 3 ∙с). Көлемдік жылдамдықтың өзіне тиісті тиімді температурасы болады. Аммиак шығымы көлемдік жылдамдықпен кері байланыста болады. Көлемдік жылдамдық көбейген сайын, аммиак шығымы төмендеп, өндіріс өнімі артады. Өндіріс өнімінің мөлшері мына тендеуімен есептеледі: су 0677 W NNH Мұнда: 0,77 -1м 3 аммиактың қалыпты жағдайдағы салмағы; N NH3 - газ қоспасындағы аммиактың моль саны; W- көлемдік жылдамдық. Көлемдік жылдамдық көбейген сайын тиімді температура да жоғарлайды. Қазіргі кезде көпшілік өндіріс процесінде қолданылатын көлемдік жылдамды 40000 С. -1 жүктеу/скачать 1,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|