Аммиак синтез из азота и водорода

Соединения азота расходуются в огромных количествах они используются в производстве минеральных удобрений, взрывчатых веществ и порохов, красителей и полупродуктов органического синтеза. Опасаясь нехватки природного сырья, химики начали изучать возможность использования азота воздуха. Этим вопросом занимался, в частности, немецкий химик Фриц Габер (1868—1934). Он выяснил, что азот вступает в реакцию с водородом при высоком давлении и высокой температуре в присутствии катализатора (железа), и поставил себе целью найти способ получения аммиака из азота воздуха и водорода. Превратить аммиак в нитраты было несложно. К 1908 г. Габер решил эту задачу. [c.141]

Каталитические процессы широко распространены в природе и эффективно используются в различных отраслях промышленности, иауки и техники. Так, в химической промышленности посредством гетерогенных каталитических процессов получают десятки миллионов тонн аммиака из азота воздуха и водорода, азотной кислоты путем окисления аммиака, триоксида серы окислением 50г воздухом и др. В нефтехимической промышленности более половины добываемой нефти посредством каталитических процессов крекинга, рифор-минга и т. п. перерабатывается в более ценные продукты — высококачественное моторное топливо, различного вида мономеры для получения полимерных волокон и пластмасс. К многотоннажным каталитическим процессам относятся процессы получения водорода путем конверсии диоксида углерода и метана, синтез спиртов, формальдегида и многие другие. Можно утверждать, что для любой реакции может быть создан катализатор. Теория катализа должна раскрывать закономерности элементарного каталитического акта, зависимость каталитической активности от строения и свойств катализатора и реагирующих молекул и тем самым создать необходимые предпосылки для предсказания строения и свойств катализатора для конкретной реакции, указать пути его получения. К описанию скорости каталитического процесса можно подходить, используя основные положения формальной кинетики и метод переходного состояния. При этом целесообразно сперва выделить общие закономерности катализа, присущие всем видам каталитических процессов, а затем рассмотреть некоторые специфические особенности отдельных групп каталитических процессов. [c.617]

Синтез аммиака из азота и водорода. В начале 20-го столетия Габер разработал физико-химические основы синтеза аммиака. Митташ нашел достаточно эффективный катализатор, а Бош создал соответствующее оборудование. Митташ испытал 20 ООО смесей в качестве катализаторов и остановился, наконец, на одном сорте шведского магнетита, который имел по существу тот же состав, что и катализаторы, применяемые в настоящее время (сталь, промотированная небольшими количествами окиси алюминия и окиси калия). История и технология синтеза аммиака хорошо описаны в литературе [c.324]

До конца 20-х годов в химической термодинамике наибольшее внимание исследователи уделяли изучению фазовых переходов и свойств растворов, а в отношении же химических реакций ограничивались преимущественно определениями их тепловых эффектов. В известной степени это объясняется тем, что именно указанные направления химической термодинамики стали первыми удовлетворять потребности производства. Практическое же использование методов термодинамики химических реакций для решения крупных промышленных проблем долгое время отставало от ее возможностей. Правда, еще в 70—80-х годах методы химической термодинамики были успешно применены для исследования доменного процесса. К 1914 году на основе термодинамического исследования Габер определил условия, необходимые для осуществления синтеза аммиака из азота и водорода, что привело в конечном результате к возможности промышленного получения в больших количествах аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений, взрывчатых веществ и порохов из дешевых и широко доступных исходных материалов. В 20-х годах, лишь после того, как термодинамическое исследование реакции синтеза метанола из Н2 и СО дало возможность определить условия, при которых положение равновесия благоприятно для этого, синтеза, наконец была решена проблема создания производства метанола из дешевого сырья. Полученные результаты показали также, что проводившиеся ранее поиски более активных катализаторов не были успешными не из-за их малой активности, а вследствие недостаточно благоприятного положения равновесия в условиях, в которых пытались осуществить эту реакцию. Известны и другие примеры успешного применения методов термодинамики химических реакций для решения промышленных задач. Однако только с конца 20-х годов плодотворность применения этих методов исследования начинает получать все более широкое признание. [c.19]

Синтез аммиака из азота и водорода [c.180]

Синтез аммиака из азота и водорода - трудноосуществимая химическая реакция по нескольким причинам. Во-первых, в этом синтезе- не весь азот или водород превращаются в аммиак. Как только в реакторе появляются первые молекулы аммиака, начинается процесс его распада на азот и водород, Такие реакции называются обратимыми. (Все обратимые реакции, проводимые в замкнутом объеме, достигают равновесия, если температура остается постоянной.) Обратимость ограничивает количество получаемого аммиака. Химики обозначают обратимые реакции двойной стрелкой, связывающей продукты и реагенты [c.520]

Реакция синтеза аммиака из азота и водорода [c.209]

Далее газ компримируется на IV—V и VI ступенях до 320 ат и поступает в отделение синтеза аммиака. Синтез аммиака из азота и водорода проводится при 500° С и давлении 320 ат на железном катализаторе. Так как конверсия за один проход составляет 10—13%, то синтез-газ циркулирует в системе с помощью центробежных циркуляционных компрессоров. [c.336]

При синтезе аммиака из азота и водорода в качестве катализатора применяется железо 0,01 % серы в железе заметно снижает каталитическую активность железа, а при 0,1% серы железо полностью теряет каталитические свойства. Некоторые веш,ества отравляют одни катализаторы и не отравляют другие. В обш,ем каждый катализатор имеет свой список ядов. Каталитические яды ограничивают, снижают срок службы катализаторов. В технологии очень важно тш,ательно предохранять катализаторы от отравления, предъявляя специальные требования к аппаратуре и очистке исходных веществ. Иногда действие яда удается использовать для ведения процесса в желательном направлении. Так, например, гидрирование хлористого бензоила в бензольном растворе над платиной приводит через ряд последовательных стадий к образованию толуола [c.430]

Аммиак ЫНз (табл. 15), примененный впервые в качестве холодильного агента в 1874 г., в настоящее время является одним из основных холодильных агентов. Область применения — промышленные холодильные машины с поршневыми компрессорами средней и большой производительности для температур испарения до —70°. Рабочее давление в конденсаторе обычно не превышает 15 ати в испарителе вакуум получается только для температур ниже—34°. На медь и ее сплавы аммиак оказывает разрушающее действие. Аммиак отличается резким характерным запахом и весьма вреден для организма человека при содержании его в воздухе свыше 0,1%. Количество влаги в жидком аммиаке не должно превышать 0,2%. Получается аммиак синтезом азота и водорода при высоких давлениях. [c.36]

Этот способ получения мочевины связан с синтезом аммиака нз азота и водорода. [c.287]

Остаток промывной колонны содержит значительное количество метана, СО, аргона и других примесей. После их отделения от азота во второй колонне последний возвращается в промывную колонну. Легкие фракции из второй колонны после теплообменника выводятся в виде товарной окиси углерода. Метод очистки водорода от СО жидким азотом более экономичен по сравнению с методом медно-аммиачной очистки. Недостающее для синтеза аммиака количество азота в этом случае добавляется к водороду в виде газообразного азота. [c.111]

К иному стехиометрическому типу, нежели реакция получення-50д, относится одна из важнейших реакций неорганического синтеза—получение аммиака из азота и водорода. [c.279]

В промышленности аммиак получают при высоких давлениях синтезом из водорода и азота. В настоящее время для получения водорода все больше используется природный газ, а также синтез-газ, получаемый в производстве ацетилена из-метана. [c.334]

Установка по синтезу аммиака работает на водороде, получаемом из коксового газа методом фракционированной конденсации. В блоке глубокого охлаждения перерабатывают 7500 м 1час коксового газа, состав которого 25% СН4, 10% СО, 15% N2, 50% Нг, Подсчитать а) на какую мощность должна быть рассчитана азотная установка (получение элементарного азота методом фракционирования жидкого воздуха), если потери водорода в системе г,тубокого охла-ждення составляют 10% и азота 40 /о б) сколько из коксового газа можно получить богатого и бедного газа (суммарно) в) производительность аммиачной установки, если расходный коэффициент азотоводородной смеси больше теоретического на 20%, [c.322]

Осуществление синтеза аммиака в кипящем слое катализатора дает возможность не только увеличить производительность колонны и упростить ее конструкцию, но и уменьшить расход азото-водород-нон смеси с продувочными газами и снизить объем газа, циркулирующего в агрегате синтеза аммиака. [c.216]

Физическая химия, таким образом, имеет как теоретическое, так и практическое значение. Благодаря ей химическая технология достигла современного уровня развития. Основываясь на законах, открытых физической химией, были разработаны и внедрены такие технологические процессы, как синтез аммиака из азота и водорода, производство цемента, выплавка стали, производство серной кислоты, изопрена, бутадиена, этилена, ацетилена и полимеров на их основе. Этот перечень можно продолжать до бесконечности, так как в настоящее время нет технологического процесса, для реализации которого не применяли бы законов физической химии. Более того, физическая химия способствовала возникновению и развитию таких отраслей современной промышленности, как нефтехимия, химия каучука и резины, моющих средств, красителей, удобрений, полимеров и т. д. [c.7]

Реакции окисления сернистого ангидрида и аммиака, синтеза аммиака из азота и водорода не могут идти с необходимой для производства скоростью без примене-ния катализаторов. Таким образом, катализаторы, ускоряя соответствующие реакции в миллионы раз, обеспечивают возможность промышленного производ- ства аммиака, азотной и серной кислот. [c.10]

Жидкие газы, как известно, удобнее транспортировать. Они широко применяются в металлургической и химической промышленности, а также в технике и научных лабораториях для получения низких температур и для других целей. Сжижением воздуха с последующей возгонкой получают кислород и азот, которые в дальнейшем используются при получении азотной кислоты и азотных удобрений. При этом сначала синтезируют аммиак из азота и водорода (эти газы находятся в установках для синтеза под высоким давлением), а затем уже аммиак окисляют кислородом до получения азотной кислоты и т. д. [c.24]

В реакции синтеза аммиака из азота и водорода повышение давления способствует накоплению аммиака, так как при реакции из каждых четырех молей газа (1 моль N2 и 3 моль Нг) образуются два моля газа (NH3). При этом объем газа уменьшается вдвое. [c.62]

Описанное влияние давления на равновесный состав также является иллюстрацией проявления более общего принципа Ле-Шателье— Брауна (V.10). Так, увеличение давления в системе, содержащей равновесную смесь азота, водорода и аммиака, вызовет процесс, связанный с уменьшением объема, т. е. общего числа молей газов, иначе говоря, сдвинет равновесие реакции (V.153) слева направо. Именно по этой причине синтез аммиака в промышленности проводят при высоких давлениях, достигающих 1000 атм. [c.142]

Аммиак в больших количествах также получают непосредственным синтезом из элементов (Габер). Образование аммиака из азота и водорода происходит при высокой температуре и давлении в присутствии катализаторов [c.520]

Из того, что для процесса образования аммиака из азота и водорода 6573=24 кДж, можно лишь сделать вывод, что синтез аммиака при 400 °С неосуществим, если каждый иэ реагентов находится под атмосферным давлением. Но считать, что этот процесс при 400 °С вообще невоэможен, было бы ошибочным. Действительно, при высоких давлениях синтез аммиака становится воз-кОЖНЫМ. [c.190]

Если в равновесную химическую систему добавить какое-либо вещество, участвующее в рассматриваемом равновесии, то в системе начнется процесс, направленный на расходование части добавленного вещества, который будет протекать до восстановления нарушенного равновесия. И, наоборот, удаление из равновесной системы какого-либо из взаимодействующих компонентов приводит к протеканию процессов, направленных на образование дополнительного количества этого компонента. Поэтому для увеличения выхода продукта реакции стремятся поддерживать высокую концентрацию исходных веществ и удалять в ходе процесса образующиеся продукты. Например, при синтезе аммиака из азота и водорода стремятся постоянно удалять из циркулирующей смеси образовавшийся аммиак и насыщать смесь дополнительными порциями азота и водорода. Нотой же причине реакции, сопровождающиеся образованием продуктов, выпадающих в осадок, слабо диссоциирующих или удаляющихся из реагирующей массы с газами, идут до конца, т. е. до полного расходования исходных веществ. [c.150]

При синтезе аммиака смесь азота и водорода заданного состава пропускается над катализатором, ускоряющим достижение равновесия. Это равновесие характеризуется определенным составом газовой смеси, который зависит от температуры и давления. [c.48]

Если реакция протекает с уменьшением числа молекул например, синтез аммиака из азота и водорода), то повышение давления благоприятствует реакции, а уменьшение давления препятствует ей. [c.154]

Процесс синтеза аммиака считался типично каталитическим. Однако сейчас установлено, что при сверхвысоких давлениях (порядка 4000—5000 атм) синтез аммиака из азота и водорода можно вести и без катализаторов, причем выход аммиака приближается к 100%. Такой метод имеет ряд существенных преиму ществ отпадает необходимость циркуляции азото-водородной смеси в аппарате, а также тщательной очистки исходных газов (например, азото-водородная смесь в этом случае может содержать до 5% Н З, до 25% СО и т. д., что ни в коем случае недопустимо при каталитическом получении аммиака). [c.468]

Тепловой эффект процесса /2N2 - /202= NO(г) при повышении температуры от 298 до 4000 К изменяется на 2,0 кДж/моль. Еще меньше влияние давления на тепловой эффект реакции. Так, для реакции синтеза аммиака из азота и водорода (все реагенты — газы) различие между значениями АНт при р= 101 кПа и р = 50 МПа не превышает 5 %. Поэтому при выполнении термохимических расчетов, допуская обычно незначительную ошибку, можно пользоваться стандартными значениями теплот образования даже тогда, когда условия протекания процесса отличаются от стандартных. [c.95]

Проведение процесса под высоким давлением снижа ет расход электроэнергии на последующее сжатие газов на 30—407о по сравнению с обычными процессами синтеза аммиака из азото-водород-ной смеси низкого давления. [c.23]

Первые попытки синтезировать метанол были предприняты в начале XX в. после того, как было обнаружено каталитическое действие металлов и их оксидов в отношении образования соединений из более простых веществ, например аммиака из азота и водорода, а также после разработки основ физикохи-мии и создания подходящего оборудования для проведения процессов при высоких давлениях и температурах. В то время при синтезе метанола использовали результаты исследований по синтезу аммиака Ф. Габера, В. Периста и др. [c.209]

Водяной холодильник. После колонны синтеза азото-водород-ная смесь, имеющая температуру 180—200° С, охлаждается в водяном холодильнике типа труба в трубе (внутренняя труба диаметром 83X14 мм, наружная диаметром 133X5 мм, длина прямого участка трубы 14 м, число параллельных секций 6, число горизонтальных рядов 10). Пройдя трубки водяного холодильника противотоком воде, газовая смесь охлаждается до 30—35° С при этом часть аммиака, находящегося в газе, конденсируется. Выделившийся из газовой смеси жидкий аммиак направляется в коллектор и вместе с газом поступает в конденсационную колонну. [c.221]

Процеос Метанизации известен в течение многих лет как необходимая стадия очистки газа при синтезе аммиака из азота и водорода. Остаточная окись углерода, являющаяся потенциальным отравителем всех катализаторов, применяемых в производстве аммиака, должна быть полностью удалена из синтез-газа. Установлено, что этот процеос легко осуществляется при наличии большого избытка водорода. Обычно двуокись углерода полностью удаляется из газа еще до того, как последний достигает секции установки, где осуществляется метанизация. Небольшое коли1 ество двуокиси углерода не оказывает влияния на ход процесса, и присутствие тяжелых компонентов становится нежелательным только при подаче синтетического аммиака в центробежные компрессоры. [c.176]

Синтез аммиака из азота и водорода под давлением является классическим в области прикладной химии. Процесс был осуществлен в 1910 г. фирмой БАСФ в Германии и был одним из первых промышленных применений катализа, последовавшим через несколько лет после создания процессов окисления ЗОа и окисления аммиака. Успешное освоение процесса в заводском масштабе впервые продемонстрировало значение применения термодинамических и кинетических принципов к химическим реакциям. [c.153]

Если смешать одии моль азота с тремя молями водорода, осуществить в системе условия, благоирнятствуюп1не протеканию реакции, и по истечении достаточного времени произвести анализ газовой смеси, то результаты анализа покажут, что в системе будет присутствовать не только продукт реакции (аммиак), ио и исходные вещества (азот и водород). Еслн теперь в те же условия в качестве исходного вещества поместить не азото-водородиую смесь, а аммиак, то можно будет обнаружить, что часть аммиака разложится иа азот и водород, причем конечное соотнопюнне между количествами всех трех веществ будет такое же, как в том случае, когда исходили из смеси азота с водородом. Таким образом, синтез аммиака — обратимая реакция. [c.184]

Рассчитайте тепловой эффект реакции синтеза аммиака из азота и водорода N2 + 3H2s= 2NH3, если известно, что при синтезе аммиака массой 850 кг выделилось 6223-10 кДж теплоты. [c.128]

Аммиачный метод. Теоретические основы аммиачного метода фиксации азота были разработаны В. Рамзаем и С. Юнгом (1884—1886), установившими обратимость реакции синтеза и А. Ле-Шателье (1901), изучившим влияние давления на эту систему и взявшему патент на получение аммиака путем взрыва сжатой смеси азота и водорода. В период 1903—1910 гг. состояние системы азот-водород при различных давлениях и температурах было обстоятельно изученоФ. Габером, В. Нернстом, Г. Постом и Р. Ле-Россиньолем. На основе этих исследований в 1910 году был пущен первый опытный реактор производительностью 1 тонна аммиака в сутки, а в 1913 году первый завод производительностью 25 т/сутки. [c.190]

Разработки отечественного аммиачного производства опирались на теоретические и экспериментальные исследования А. И. Горбова и В.Ф. Миткевича (1907—1909) по разработке дугового метода, В.Н. Ипатьева (1918—1919) по подбору катализаторов для синтеза аммиака и др. В 1928 году на Чернореченском химическом заводе была пущена первая установка по производству аммиака синтезом из азота и водорода на железном катализаторе под высоким давлением (76 МПа) мощностью 7,5-10 т/год. [c.190]

Чтобы проиллюстрировать эти представления, обратимся снова к реакции синтеза аммиака из азота и водорода. Вообразим, что в реакционный сосуд, в котором поддерживаются постоянные температура и давление, поместили определенное число молей азота и втрое большее число молей водорода. Как уже говорилось при обсужде- [c.184]

Рассчитаем в качестве.примера константы равновесия как функции температуры для двух реакций — синтеза аммиака из азота и водорода и разложения a Oi на СаО и СО2. [c.222]