Синтез аммиака оптимальные условия

Синтез аммиака осуществляется под давлением до 1000 атм и при 450—500° С на железном катализаторе. Оптимальным является отношение Нз N3, равное 3 1. Для обеспечения большой скорости процесса его ведут в условиях, когда достигаемая концентрация КНз в газе значительно меньше равновесной. Концентрацию аммиака в динамических условиях можно определить [3] по формуле [c.213]

Процедура нахождения оптимальных режимов таких реакторов хорошо разработана з. 44,82-84 выполняется на электронно-вычислительных машинах, для которых составлены специальные типовые программы. В качестве иллюстрации на рис. ХУ-22 и ХУ-23 приведены результаты расчетов оптимальных условий осуш,ествления процессов окисления двуокиси серы и синтеза аммиака. [c.502]

V. Каковы оптимальные условия синтеза аммиака при среднем давлении [c.156]

Для обеспечения возможности проводить синтез аммиака вблизи оптимально температуры необходимо предусмотреть деление катализатора на несколько слоев. Влияние числа слоев на суммарный к. п. д. процесса синтеза при условии полного и частичного перемешивания газов приведено на рис. 145, из которого видно, что увеличение числа слоев / выше 4—5 нецелесообразно. Принимаем ] = 5. [c.294]

Основное направление развития азотной промышленности состоит в создании агрегатов большой мощности (до 3000 т/сут ЫНз на одной технологической нитке). Назревшим вопросом является разработка новых более производительных конструкций аппаратов, например с радиальным ходом газа в слое катализатора, что значительно снижает гидравлическое сопротивление агрегата. Практический интерес представляет применение взвешенного (псевдоожиженного) слоя катализатора. Во взвешенном слое катализатора можно значительно увеличить поверхность соприкосновения газа с катализатором, улучшить температурный режим катализа и в результате сильно интенсифицировать процесс. Автоматизация производства синтетического аммиака позволит вести процесс в оптимальных условиях и сделать его стабильным. Все эти мероприятия повысят интенсивность работы аппаратов, увеличат производительность труда и улучшат условия труда на заводах синтеза аммиака. Большое значение имеет разработка новых более активных и устойчивых к отравлению и перегревам низкотемпературных катализаторов синтеза аммиака. [c.99]

Исследования [1,2] показали целесообразность применения адсорбционного способа для выделения аммиака из продувочных газов. Выявлено [1], что наиболее экономично выделять аммиак адсорбцией его силикагелем КСС (средний диаметр пор 32,6 А), динамическая емкость которого по аммиаку в условиях цикла синтеза аммиака достигает 50% вес. Десорбция аммиака из силикагеля КСС в условиях, при которых предполагается проводить десорбцию в промышленной установке. при этом не изучалась. Процесс десорбции в любом замкнутом адсорбционном цикле является не менее важной стадией, чем сама адсорбция и в значительной мере влияет на экономику выделения аммиака из продувочных газов. Чтобы найти оптимальный режим работы адсорбционной установки и подобрать рациональное аппаратурное оформление процесса, необходимо знать закономерности процесса десорбции. [c.129]

Реакция экзотермична и происходит с уменьшением числа газообразных молекул. В соответствии с принципом Ле Шателье протеканию прямой реакции способствуют низкая температура и высокое давление. При низкой температуре скорость достижения равновесия слишком мала, а при высокой температуре равновесие сдвинуто влево. Поэтому используют оптимальные значения температуры и применяют катализатор для увеличения скорости реакции. Условия промышленного синтеза аммиака следующие давление 200—1000 атм, 500 °С и в качестве катализатора — железо, активированное оксидом алюминия. Выход составляет ж 10% непрореагировавшие газы возвращаются в установку (рис. 22.3). [c.465]

Можно сделать вывод, что рассмотренный здесь нестационарный способ синтеза аммиака является перспективным направлением. Он позволяет повысить производительность единичного объема реактора и упростить конструкцию аппарата, для которого нет необходимости использовать теплообменники. Нахождение оптимальной формы катализатора и совершенствование предлагаемой схемы определяют пути исследований, которые могут привести к созданию высокоэффективного промышленного аппарата для синтеза аммиака в нестационарных условиях. [c.164]

Сравнивая показатели реактора нестационарного способа и оптимальные режимы работы многослойных реакторов, можно заключить следующее. При давлении 30 МПа в нестационарном режиме средний за цикл выход аммиака в одном слое катализатора примерно соответствует выходу аммиака в колонне с 2—3 адиабатическими слоями. Это достигается за счет лучшего приближения в одном слое к теоретически оптимальным условиям синтеза, что и видно на диаграмме г — Т (см. рис. 10.1), где показана линия ведения процесса в нестационарном режиме. [c.215]

Из рис. 109 видно, что в колоннах с неподвижным слоем катали.затора и трубчатой катализаторной коробкой (кривая 3), синтез аммиака протекает вдали от оптимальной кривой 2 и содержание аммиака в прореагировавшем газе равно 17,5 объемн. % в колоннах с пятью кипящими слоями весь катализатор разделен на ряд слоев и синтез аммиака протекает вблизи оптимальной кривой 2 — это приводит к повышению содержания аммиака в прореагировавшем газе до 22,5 объемн. %, при прочих одинаковых гидродинамических условиях. [c.212]

Необходимо обосновать оптимальные условия синтеза аммиака с высоким выходом. Так как реакция (1) обратимая, возникают вопросы — при каких температурах и давлениях выгоднее всего добиваться установления равновесия в ней [c.142]

Высокой скорости реакции благоприятствуют высокие температуры и давление, но высокая температура означает более низкое значение равновесной концентрации аммиака и, следовательно, меньшую движущую силу . Поэтому скорость реакции возрастает с увеличением температуры, но достигает максимального значения и затем падает, поскольку приближается к равновесию. Вследствие этого оптимальный выход при заданном давлении получается в виде профиля, падающего вдоль слоя катализатора при возрастании температуры и содержания аммиака. В промышленных условиях максимальная скорость реакции получается при температуре на 70° С ниже равновесной. Таким образом, уравнение, описывающее скорость синтеза аммиака, должно учитывать температуру, давление, состав газа и равновесный состав. [c.167]

Процесс Габера (разд. 14.1)-реакция синтеза аммиака ЫНз из Нз и N2, оптимальные условия проведения которой (температура, давление и катализатор) были разработаны Фрицем Габером и его сотрудниками. [c.61]

Малые примеси к активной фазе катализатора (металла, полупроводника), как это объясняется электронной теорией катализа, могут резко повышать ее каталитическую активность и влиять на селективность каталитического процесса. Вокруг чужеродного атома, внедрившегося в поверхность катализатора, образуется зона напряжений, спадающих от центра к периферии, обладающих различной избыточной энергией, широким набором дополнительных локальных уровней энергий адсорбции. Тем самым повышается вероятность возникновения участков, оптимально соответствующих условиям данной реакции. Это обычный механизм промотирования катализаторов. Эффективность промотирующего действия добавок (активаторов, промоторов) растет с интенсивностью вызываемых ими нарушений решетки. Поэтому особенно эффективным нередко оказывается промотирование весьма малыми количествами таких веществ, которые при более высоких их содержаниях отравляют катализатор. Промотор может содействовать течению гетерогенно-каталитической реакции, способствуя адсорбции реагирующих веществ или десорбции продуктов с поверхности катализатора. Так, добавка оксида калия к железному катализатору синтеза аммиака способствует десорбции образующегося аммиака с поверхности. [c.306]

Теория синтеза аммиака из простых веществ довольно сложна. Здесь только указываются оптимальные условия процесса, основанные на принципе смещения химического равновесия. [c.191]

Способы смещения равновесия в желаемом направлении, основанные на принципе Ле Шателье, играют огромную роль в химии. Так, с его помощью можно определить оптимальные условия осуществления приведенной реакции синтеза аммиака из азота и водорода (см. 65). [c.45]

Теория синтеза аммиака из элементов довольно сложная. Здесь только указываются оптимальные условия процесса, основанные иа принципе Ле Шателье (см. 19). [c.238]

Разрабатывая процессы получения газа для синтеза метанола, часто стремятся использовать уже известные процессы и оборудование, которые применяются в практике других производств, например в производстве аммиака. Такие решения иногда бывают оправданы, но часто они приводят к тому, что последующая стадия синтеза осуществляется не в оптимальных условиях, что, безусловно, отрицательно сказывается на процессе в целом. Учитывая тенденцию роста производства метанола на ближайшие десятилетия, считаем необходимым изложить в данном издании вопросы получения исходного газа, обращая особое внимание на специфику производства. [c.11]

Автоматизация производства синтетического аммиака позволит вести процесс в оптимальных условиях и сделать его ста--бильным. Все эти мероприятия повысят интенсивность работы аппаратов, увеличат производительность труда и улучшат условия труда на заводах синтеза аммиака. [c.253]

В случае оптимального состава смеси выход продукта реакции при прочих равных условиях (т. е. одинаковых температуре, давлении, времени контакта и свойствах катализатора) должен быть максимальным. Так, например, для реакции синтеза аммиака выход его на железном и на других катализаторах вдали от равновесия максимален, если исходный состав Pщ PN, 1,5 [104, 520] или Рн, Рн2 1 [437], но не равен стехиометрическому Рн, Рн, = 3. [c.440]

Жидкий аммиак и газообразная двуокись углерода в определенном соотношении- вместе с рециркулирующим карбаматом аммония подаются в реактор. Оптимальное протекание синтеза мочевины достигается в результате правильного выбора отношения исходных компонентов сырья, температуры и давления в реакторе. При оптимальных условиях в реакцию вступает около 70% введенной двуокиси углерода и, следовательно, количество рециркулирующего карбамата сводится до минимума. Взаимодействие аммиака с двуокисью углерода протекает при температуре 160— [c.120]

Таким образом, применяемый в настоящее время режим восстановления катализатора синтеза аммиака не является оптимальным. Для нахождения оптимальных условий восстановления катализатора необходимы дальнейшие исследования. [c.131]

В настоящее время наибольшая производительность установок для синтеза аммиака, работающих под давлением 1000 ат, составляет около 5 т МНз на 1 катализатора в час. При такой интенсивности процесса активность катализатора быстро снижается, вследствие чего приходится заменять его через каждые 2—3 месяца. Общее количество аммиака, выработанного на 1 ж катализатора, составляет около 10 000 т. При меньшей нагрузке, например 0,9—1 т аммиака на 1 в час, под давлением 300 ат срок службы катализатора может быть очень длительным. Поддержание оптимальных условий процесса в этом случае не представляет трудности, и при применении тщательно очищенного газа катализатор может работать более трех лет. Количество выработанного аммиака на 1 катализатора в этом случае составляет 20 ООО т и более. Промежуточный режим ра боты при давлении 300 ат характеризуется нагрузкой порядка 1,2—1,3 т аммиака в час на 1 катализатора. [c.533]

Другое исследование, проводимое Русовым, Певзнер и Стрельцовым, направлено на выяснение границ влияния макрокинетических факторов на процесс синтеза аммиака на технических катализаторах. После работ Темкина и Пыжова , Эмметта и Куммера и наших > кинетика этого процесса настолько выяснена, что можно было бы использовать выводы теории для количественных расчетов промышленных колонн синтеза и оптимальных условий его проведения. Как показано автором, в обычно принятых условиях лабораторных исследований макрокипетические факторы не осложняют реакцию. Однако имеется опасность, что при переходе к условиям и масштабам промышленных установок (крупные куски катализатора, высокие давления, возможность перегревов) имеет место наложение влияния диффузии, что не учитывалось авторами цитированных работ. Это обстоятельство может исказить найденные в лаборатории параметры и зависимости. Методика проводимой нами работы сводится, в основном,к исследованию кинетики процесса в циркуляционной установке на отдельных кусках катализатора разной величины, свободно висящих в потоке газа, при разных температурах, скоростях потока и давлениях газа. [c.361]

Численное решение задачи проводилось для условий эксплуатации отделения на агрегате синтеза аммиака. В результате решения детерминированной задачи определялись оптимальная стратегия управления (рис. 7.24) и соответствующая ей траектория изменения процесса во времени. Управляющие функции, являю-пщеся решением задачи, описываются зависимостью вида [c.336]

На рис. 10.1 приведена диаграмма 2 — Т для процесса синтеза аммиака. Линия 4 передает степень приближения к теоретинеско-. му оптимальному режиму в нестационарных условиях. [c.211]

Влияние размеров зерен катализаторов. Первоначально изучалось влияние размеров зерен йз на характеристики стационарных режимов процесса синтеза аммиака. Расчеты выполнялись для первого слоя двухполочного аппарата со временем контакта 0,064 с. Скорость фильтрации реакционной смеси, пересчитанная на нормальные условия, 4,56 м/с. При увеличении размеров зерна катализатора с 5 до 10 мм степень превращения на выходе из первого слоя уменьшалась с 13,2 до 9,7%, что связано с уменьшением степени использования внутренней поверхности зерна катализатора, обусловленного наличием диффузионного торможения. Температурные градиенты внутри зерна в стационарном режиме невелики и в зоне максимальных температур градиентов по слою не превышают 1 (для зерна 2 мм) и 3°С (для 5 мм зерна). Для зерна катализатора размером 10 мм температурный перепад в зерне достигает 6°С в стацпонарном режи.ме. Однако перенос тепла внутри зерна не оказывает заметного влияния на характеристики стационарного процесса. Например, были выполнены расчеты стационарного режима (для зерна 2 мм) и 3°С (для зерна 5 мм). Для зерна катализатора проводности Яз = 0,5-10 ккал/(м с град). При этих значениях параметров в зерне образуется перепад температур между поверхностью и центром 6° (если зерно находится в зоне максимальных температурных градиентов по длине слоя). На выходе из первого слоя двухполочного реактора оптимальная степень превращения достигала 2 = 9,7% аммиака, а температура Г = 474°С. Для изотермического зерна катализатора выходные характеристики первого слоя составляли соответственно 2 = 9,6% и Г = 472°С. Таким образом, при расчетах стационарных режимов зерна катализатора можно считать изотермическими. [c.212]

На рис. 112 представлено распределение температур по высоте промышленной колонны с кипящими слоями катализатора кривая 1 соответствует расчетному распределению температуры по слоям катализатора и в межтрубном пространстве теплообменника для оптимальных условий работы насадки, кривая 2 характеризует действительное распределение температуры по высоте работающей насадки при тех же условиях, кривая 3 — расчетное распределение температуры в охлаждающих устройствах катализаторной ко] рбки и в межтрубном пространстве теплообменника. Из рис. 112 видно, что синтез аммиака в колонне с кипящими слоями катализатора протекает вблизи оптимальных температур, достигаемых за счет ступенчатости процесса синтеза аммиака и ввода противоточных теплообменников в слои катализатора. [c.215]

Катализатором синтеза аммиака служит железо с активаторами КгО, AI2O3, SIO2, СаО. Одиако и в оптимальных условиях проведения процесса фактический выход аммиака невелик [л = 18—22% (об.)]. Поэтому процесс ведут по циклической схеме. В колонну синтеза подают циркуляционный газ, содержащий не-сконденсировавшийся в холодильниках аммиак, и свежую азотоводородную смесь в количестве, компенсирующем полученный продукт и потери. [c.118]

Для выбора оптимальных условий протекания реакции следует учитывать не только влияние на равновесие температуры, давления или концентрации реагирующих веществ, но и их влияние на скорость процесса. Так, реакцию синтеза аммиака в соответствии с принципом Ле Шателье следовало бы вести при более низкой температуре и более высоком давлении. Однако при температуре ниже 450—500 °С скорость реакции очень мала. Процесс становится нерентабельным. Для устранения этого недостатка процесс ведут при температуре 500°С и в присутствии катализатора (пористое железо с примесью оксидов алюминия, калия, кальция и кремния). Катализатор ускоряет прямую и обратную реакции одинаково, а повышение температуры смещает равновесие влево, что невыгодно для промышленного производства синтеза аммиака. Поэтому согласно принципу Ле Шателье для противодействия влиянию повышенной температуры следует применить высокое давление. Синтез аммиака ведут при давлении от 15 до 100 МПа (1 МПа Юатм). [c.43]

За последние пятьдесят — шестьдесят лет катализ превратился в могучее орудие химического синтеза, существенно преобразовав содержание химии и став основой промышленных химических процессов. Однако практические достижения в oблa т каталитической химии получены преимущественно путем эмпирического подбора катализаторов и оптимальных условий реакций, тогда ак функции теории здесь в лучшем случае ограничивались объяснением и прогнозированием отдельных граней явления. О том, каким мучительным и длинным был эмпирический поиок катализаторов, пишет известный специалист в области катализа А. Митташ, на долю которого выпал труд найти катализатор синтеза аммиака в лаборатории баденских анилиновой и содовой фабрик. Надо было, говорит он, в нескольких тысячах опытов, следуя периодической системе элементов, смешивать. каждый элемент А с любым элементом В как таковым -или в виде соединения в различных соотношениях и каждый вариант испробовать в качестве катализатора [16, с. 146], [c.121]

Пользуясь принципом Ле Шателье, укажите оптимальные условия (температуру и давление), обеснечивающие увеличение выхода аммиака ири его прямом синтезе нз азота и водорода. Объясните, почему в реальных условиях производственный процесс проводят при температуре 450—500°С и используют катализатор [c.87]

При атмосферном давлении (0,1 МПа) превращение очень мало. Область давлений синтеза, при которых степень превращения представляет промышленный интерес (более 20%), находится выше 20 МПа. Оптимальным же будет осуществление процесса при 30-32 МПа - эти данные были получены из технико-экономического обоснования синтеза. Реализация более высокого давления резко увеличивает затраты на оборудование и компрессию, а понижение давления увеличивает затраты, связанные с малым выходом аммиака. Эти условия используются в современных афегатах производства аммиака. Далее при анализе процесса в системе синтеза будем использовать не традиционную степень превращения азотоводородной смеси х, а концентрацию аммиака г в реакционной смеси, связаные соотношением [c.408]

Реакция протекает на катализаторе - пористом железе с добавками стабилизирующих и промотирующих элементов (А1, К, Са и др.). Он активен и термически устойчив в области температур 650-830 К. Поэтому промышленно важная область давлений синтеза, при которых степень превращения будет более 20%, - выше 20 МПа. Техноэкономическое обоснование процесса показало, что оптимальной будет реализация процесса при 30-32 МПа. Повышение давления резко увеличивает затраты на оборудование и компрессию, понижение давления увеличивает затраты, связанные с малым выходом аммиака. Эти условия используются в современных агрегатах производства аммиака. Далее при анализе процесса в системе синтеза будем использовать не традиционную степень превращения азотоводородной смеси Хр, а концентрацию аммиака г в реакционной смеси, которые связаны соотношением [c.446]

Таким образом, основные условия высокой производительности установки синтеза аммиака следующие I) большая степень ЧИСТОТЫ азотоводородной смеси и точность соотношения N2 Н2 = = 1 3 2) высокая активность катализатора 3) оптимальная температура процесса 4) высокое давление 5) возможно более высокая объемная скорость (с учетом необходимости ведения процесса автотермично) 6) совершенная конструкция контактного аппарата (колонны синтеза). [c.246]

В упомянутой выше работе [928] фактически предполагается, что в промежуточных стадиях реакции участвуют не только поверхность, но и объемная фаза катализатора. Эти промежуточные стадии постулируются для каждого процесса, причем указывается, что в случае оптимального катализатора такие стадии должны протекать легко, с возможно более близкими тепловыми эффектами. При этом не учитывается действительный механизм рассматриваемых ими продессов (например синтеза аммиака). Отождествление свойств поверхностных и объемных соединений в некоторых случаях возможно в первом приближении, если избыточная свободная энергия поверхностных соединений невелика однако в общем случае такое предположение не может быть оправданным. Г. И. Голодец и В. А. Ройтер [1243], хотя и расценивают расчеты с использованием термодинамических величин для объемных (а не поверхностных) соединений как грубое приближение, но считают такой прием возможным. Они проанализировали данные для ряда реакций с точки зрения выполнения условия (ХП.26) и отмечают согласие расчетов с опытом. [c.469]

Простейшими ациклическими предшественниками в синтезе пуринов являются безводные цианид водорода и аммиак. При пх совместном нагревании под давленпем при температуре ниже 70 °С протекает идущая через ряд стадий комбинация пяти молекул H N, включающая присоединение и последующее отщепление аммиака. Сначала образуется тример H N (79), который далее превращается в результате присоединения 2 моль аммиака в ди-амидин (80). Циклизация последнего с формамидином (образуется из H N-j-NH3) приводит к имидазолу (81), который с новой молекулой формамидина дает аденин. Изучены различные условия этой реакции, причем в оптимальных условиях (например, при взаимодействии H N с аммонийной солью в жидком аммиаке в присутствии органической кислоты как катализатора) выходы достаточно высоки. Из ацетамидина и аммиака при 120 °С получают смесь 2-метил-, 8-метил- и 2,8-диметиладенина, тогда как жидкий H N и метиламин дают 7- и 9-метил-6-метиламино-пурины. [c.608]

В промышленных аппаратах наиболее совершенной конструкции условия процесса синтеза аммиака приближаются к изотермическим. В первых слоях катализатора (около /б всей массы) реакция протекает как адиабатический процесс. Температура газа повышается от 380—400° примерно до 500°. В остальной части катализатора путем соответствующего охлаждения сохраняется приблизительно постоянная температура. Точно указать оптимальную температуру синтеза аиммиака не представляется возможным. На свежем катализаторе, особенно в промышленной аппаратуре, примерно равные результаты достигаются в до- [c.532]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология