Превращение аммиака в азот и водород

Улавливание непрореагировавшего аммиака из контактных газов. Для предотвращения разложения синильной кислоты при высокой температуре газы, выходящие из контактного аппарата, охлаждают в котле-утилизаторе, присоединенном к контактному аппарату. Степень превращения аммиака, поступающего в контактный аппарат, в синильную кислоту составляет 67% 18% аммиака диссоциирует на водород и азот и 15% не подвергается превращениям. Непрореагировавший аммиак извлекают из продуктов реакции и возвращают в процесс. [c.81]

Влияние температуры на выход азота, водорода и общий выход превращения NHз исследовалось в работе [341]. Было найдено, что с ростом температуры степень разложения аммиака увели швается, как показано в табл. 10. [c.198]

Е. ПРЕВРАЩЕНИЕ АММИАКА В АЗОТ И ВОДОРОД [c.152]

Из всех химических реакций, которые люди научились проводить и контролировать для своих нужд, синтез аммиака из водорода и атмосферного азота, вероятно, имеет наибольшее значение. Это особенно понятно в нынешней ситуации, когда с каждым годом становится все ощутимее нехватка продовольствия. Выращивание растительных веществ требует внесения в почву значительных количеств азота в форме, легко усвояемой растениями. Количество продовольствия, необходимое, чтобы прокормить все возрастающее население земного шара, намного превосходит то, что можно произвести, полагаясь лишь на естественное содержание азота в почве. Для обеспечения высокой урожайности сельскохозяйственных культур требуются огромные количества удобрений, богатых азотом. Единственным широко доступным источником азота на земле является атмосферный N2. Таким образом, возникает проблема связывания атмосферного азота, т.е. превращения его в форму, усвояемую растениями. Этот процесс называют еще фиксацией азота. [c.40]

Например, за превращением смеси азота и водорода в аммиак, протекающего в замкнутой колбе, можно следить, измеряя давление в колбе. Действительно, полное давление в колбе равно сумме парциальных давлений компонентов смеси [c.171]

Таким образом, равновесное содержание аммиака резко возрастает с давлением. Это имеет важное значение для промышленного получения аммиака из водорода и азота. При низких температурах порядка комнатной, константа равновесия синтеза аммиака велика и возможно близкое к количественному превращению азота и водорода в аммиак. Однако скорость реакции при такой температуре слишком низкая. При повышении же температуры в силу экзотермичности процесса константа равновесия падает до очень низких значений. Как показывает приведенный расчет, поскольку реакция идет с уменьшением числа частиц, можно даже при столь малой константе равновесия, как то имеет место при 500°С, получить значительное содержание аммиака в равновесной смеси, повышая давление в реакторе. Это и используется на практике — реакцию проводят при повышенных давлениях. [c.225]

Рассмотрим структуру аммиака. Если бы эта молекула возникала из атома азота в его основном состоянии (15)2(25)2(2/ ) , то валентные углы должны были бы составлять 90° (связи образованы посредством чистых р-орбит). В реальной структуре валентные углы близки к тетраэдрическим, так что атом азота, по-видимому, образует связи посредством гибридных 5рЗ-орбит и неподеленная пара электронов занимает одну из таких орбит. В соответствующем валентном состоянии азота пять валентных электронов занимают гибридные орбиты, каждая из которых является на одну четверть 25-орбитой и на три четверти 2р-орбитой. Такое состояние можно записать в виде sf что соответствует возбуждению от 25-электрона на 2р-уровень. Поэтому тетраэдрическая структура аммиака сама по себе менее устойчива, чем структура с взаимно перпендикулярными связями. Однако это отличие больше, чем отличие в нестабильности, обусловленное взаимным отталкиванием несвязанных атомов водорода, которые в перпендикулярной структуре оказываются гораздо ближе друг к другу. При превращении аммиака в ион аммония присоединением протона тетраэдрическая геометрия азота сохраняется и дальнейшего изменения энергии возбуждения не происходит. [c.175]

В условиях гидроочистки происходят превращения серу-, азот- и кислородсодержащих соединений с образованием сероводорода, аммиака и воды. На окисных катализаторах типа АНМ преобладают реакции гидрогенолиза указанных соединений, а также реакции насыщения водородом непредельных углеводородов. Полагают . 2], что разрыв связей С— 5 и С- А/ идет в основном по ради кальному механизму. [c.26]

Количество данных, касающихся биосинтеза аминокислот, очень велико, но о ранних стадиях биосинтеза известно меньше, чем о более поздних. Современные представления о механизмах превращения газообразного азота в аммиак у растений изложены в специальной монографии [1]. Миллер [2] сделал очень интересную попытку подойти к решению проблемы первичного образования органических веществ на земле он показал образование аминокислот (глицин, саркозин, ОЬ-аланин, р-аланин, ОЬ-а-аминомасляная кислота и а-аминоизомасляная кислота), а также других соединений (молочная, муравьиная и уксусная кислоты) в системе, содержащей метан, аммиак, водород и воду. Эту смесь, близкую к предполагаемому составу земной атмосферы на ранних стадиях ее образования, подвергали в течение недели и дольше воздействию электрических разрядов. Было найдено, что аминокислоты образуются путем гидролиза нитрилов последние в свою очередь возникают в результате реакции между альдегидами и синильной кислотой, образующимися под действием электрических разрядов. Миллер высказал любопытное предположение о возможном синтезе первых живых организмов из аминокислот и других соединений, образовавшихся в результате взаимодействия между альдегидами, синильной кислотой и аммиаком в первичном океане. [c.307]

Важнейшая стадия в процессе превращения атмосферного азота в различные химические соединения, например удобрения и взрывчатые вещества, заключается во взаимодействии 1 объема азота с 3 объемами водорода с образованием 2 объемов аммиака. [c.55]

Химическое потребление кислорода — количество сильного окислителя, расходуемое на окисление органических веществ в определенном объеме анализируемой воды. Были опробованы различные окислители — перманганат калия, бихромат калия, иодат калия, персульфат калия, соли церия (IV) и др. В качестве стандартного окислителя был выбран бихромат калия, который применяют в среде серной кислоты в присутствии катализатора — сульфата серебра. Определение проводят в стандартизированных условиях. За немногим исключением (не окисляются пиррол, пиридин, пирролидин, пролин, никотиновая кислота, бензол и его гомологи) при соблюдении требуемых условий окисление органических веществ проходит на 95—98%. Результат определения обычно пересчитывают на кислород в миллиграммах на литр. С достаточной для практических целей точностью можно принять, что величина ХПК совпадает с теоретически необходимым количеством кислорода для полного превращения углерода и водорода органических соединений в СОг и НгО соответственно, за вычетом того кислорода, который входит в состав самих окисляющихся молекул органических веществ. Азот, входящий в состав аммиака, аминов, амидов кислот, нитрилов и др., в условиях определения величины ХПК превращается в сульфат аммония без за- [c.16]

Продолжительность пребывания имида на поверхности превышает продолжительность пребывания на поверхности как —ННг, так и аминного комплекса Р1— ННд, что благоприятствует образованию Р1=ЫН в качестве первичного промежуточного соединения при превращении аммиака в окись азота. Уменьшение добавкой водорода к газообразному аммиаку скорости его термического разложения на катализаторе подтверждает, что на поверхности должен присутствовать какой-то промежуточный продукт, например ЫН, который может находиться в равновесии с газом [c.144]

Сплав платины с хромом (3%) рекомендуется для сеток, применяемых в качестве катализаторов в реакции превращения аммиака в окислы азота, причем присутствие хрома повышает сопротивление платины коррозии, уменьшая ее способность к абсорбции водорода [359]. [c.450]

Песок пустынь, богатый диоксидом титана, катализировал в присутствии железа и под действием солнечного света реакции превращения атмосферного азота и водорода в аммиак [167—170]. Считается, что на каждые 0,5 га пустыни ежегодно могло бы выделяться 10 кг аммиака. [c.36]

Стехиометрическая смесь исходных веществ перед реакцией содержит 3 моль водорода на 1 моль азота. Если через х обозначить мольную долю азота, превращенного в аммиак, то в реакционной смеси после реакции [c.350]

В настоящее время трудно назвать область науки или народного хозяйства, в которой для решения общих и конкретных задач не применялась бы физическая химия. Являясь в основном теоретической наукой, она решает многие практические задачи, непосредственно относящиеся к проблемам научно-технического прогресса энергетическая проблема, решение которой может осуществиться расширением сети атомных электростанций или использованием в качестве топлива газообразного водорода с его предварительным получением при разложении воды под действием падающих квантов света проблема интенсификации химических и фармацевтических производств путем увеличения скорости химических реакций повышение избирательного превращения реагентов в полезные продукты с уменьшением потерь и отходов производства, что связано с изучением и выбором катализаторов. Одно из важных направлений применения катализаторов — фиксация азота из воздуха. С помощью комплексных соединеиий переходных металлов удалось восстановить азот до аммиака, что имеет большое значение для народного хозяйства. Применением катализаторов удалось значительно сократить продолжительность процесса получения многих синтетических фармацевтических препаратов Важной нерешенной проблемой остается выбор системы растворителей для эффективной экстракции лекарственных веществ нз растительного сырья. [c.8]

Выше говорилось о двух основных способах превращения константы равновесия в общем виде в уравнение с одним неизвестным. В данном случае удобнее первый способ, при котором исходят из одного моля равновесной смеси газов. Положим, что в одном моле равновесной смеси содержится у молей аммиака. Это и есть мольная доля NH3, поскольку всего вещества один моль. Азота и водорода вместе будет 1 — у молей. [c.149]

Следует подчеркнуть, что поскольку реакция синтеза аммиака обратима, ни при каких условиях при однократном прохождении через реактор смеси водорода и азота полное их превращение в аммиак невозможно. [c.119]

Пропускание через катализатор Р1 - А12О3 - Р, отравленный сернистыми и азотистыми соединениями, углеводорода, не содержащего серы и азота, приводило к восстановлению активности до первоначального уровня. Те же результаты были получены при обработке катализатора водородом при повышенной температуре (450-500 °С). Таким образом, в изученных условиях отравление катализатора - А12О3 - Р было обратимым. В подобных концентрациях и условиях сера является ядом для данного катализатора в реакции дегидрирования, связанной с действием металлических центров, тогда как азот не влияет на его дегидрирующие свойства. Токсичность соединений серы и азота в виде сероводорода и аммиака объясняется взаимодействием этих соединений с поверхностными атомами металла и донорно-акцепторными центрами фторированного оксида алюминия. Следует предположить, что сера образует с платиной соединения, обладающие пониженной активностью в реакции дегидрирования в данных условиях. Что касается азота, то отсутствие наблюдаемого эффекта в реакции дегидрировакия циклогексана связано с превращением аммиака (в присутствии воды) в ион аммония, экранированная структура которого делает его нетоксичным по отношению к платине. Кроме того, большая часть аммиака должна связываться кислотными центрами катализатора. Слабое влияние серы при ее массовой доле до 0,01% на изомеризацию н-гексана или н-пентана на алюмоплатиновом [c.87]

Химическая реакция в растворе или с участием компонентов раствора сопровождается изменением состава раствора. Например, при растворении цинка в кислоте в растворе появляются ионы цинка, и их концентрация возрастает в ходе реакции. При этом в растворе уменьшается концентрация ионов водорода. Тем самым изменяются и все зависящие от состава свойства раствора. Раствор, компоненты которого участвуют в химическом превращении, является фазой переменного состава. То же относится и к газовой фазе. Так, при синтезе аммиака из водорода и азота в газовой фазе происходит нарастание концентрации аммиака и убывание концетра-ций Н2 и N2. Когда в газовой фазе находится даже один компонент, свойства газовой фазы могут изменяться. Если поместить в закрытую колбу оксид кальция и диоксид углерода, то за счет превращения их в СаСОз будет убывать концентрация СО2 и тем самым его давление. Следовательно, состояние газовой фазы будет изменяться. Поэтому газовая фаза, компоненты которой принимают участие в химическом превращении, также является фазой переменного состава. В этом случае можно искусственно создать такие условия, что давление будет сохраняться. Например, можно проводить ту [c.193]

Вначале сетку аппарата разогревают до 300—500°, затем в аппарат вводят аммиачно-воздушную смесь (содержащую 10% NHa), которую продолжают пропускать через аппарат в течение 3—4 ч, пока устанавливается температура 800—900° и достигается определенная. активность катализатора. После этого в смеситель газов через специальный фильтр и расходомер начинают подавать метан. В выходящих из контактного аппарата газах содержится (при работе на метановой фракции нефтяного газа, содержащей 97—97,5% СН4) около 6% H N, 1,5—1,7% NH3, 0,2% СО2, 4,3—4,5% СО, 0,5% СН4, 7,5% Н2, 0,1% О2, 56,7% азота, 23—23,5% водяного пара. Степень превращения аммиака в H N в зависимости от условий составляет 63—70%- После контактирования газы с температурой 900—1000° проходят котел-утилизатор, где быстро охлаждаются до 150° (т. е. до температуры несколько выше точки росы с целью предотвращения гидролиза синильной кислоты). Охлажденную газовую смесь направляют в башкю, орошаемую слабым раствором смеси серной кислоты и сульфата аммония для поглощения непрореагировавшего аммиака ц Предотвращения образования полимеров цианистого водорода i37-iS9 [c.483]

Производство химического продукта складывается из ряда химических и физических процессов, которые могут происходить одновременно (параллельно) в одних и тех же аппаратах или последовательно. Последовательное описание или изображение процессов и соответствующих им аппаратов называется технологической схемой производства. Технологиче-ские схемы производства делятся на два типа 1) с открытой цепью и 2) циклические (циркуляционные, круговые). Схема с открытой цепью состоит из аппаратов, в каждом из которых взаимодействующие массы проходят лишь один раз. Если степень прохождения процесса (превращения) в одном аппарате невелика, то приходится ставить последовательно большое количество однотипных аппаратов. Типичным примером является технологическая схема синтеза аммиака из водорода и азота (рис. 23), по которой непродолжительное время осуществлялся синтез аммиака во Франции. В каждом контакт- [c.94]

Выход продуктов радиолиза аммиака зависит от температуры, давления, мощности дозы, а в проточных условиях — от времени контакта. Влияние температуры на выход азота, водорода и общий выход превращения NHg исследовалось в работах [1023, 1024]. Было найдено, что с ростом температуры степень разло/кения аммиака усиливается, как показапо в табл. 27. [c.388]

В литературе описано много примеров изучения продуктов термического распада различных полимеров [1295, 1961, 2111], металлических производных ацетилацетона [2095], азоэтана [345], диборана [263] и гидразиндикарбоно-вых кислот [680, 682]. Конечными продуктами этих последних реакций [680] были только азот, водород и аммиак. Образования промежуточных продуктов не наблюдалось. При исследовании углеводородов при высокой температуре [561] золотые стенки ионизационной камеры нагревались до температуры 1000°. В других опытах стенки покрывались крекирующим алюмокремниевым катализатором для изучения продуктов крекинга как функции температуры. Был проведен масс-спектрометрический анализ продуктов распада пентана ингибированного окислами азота процесс исследовали [428] в широком диапазоне температур, давлений и глубин превращения. Большое разнообразие продуктов, которые могут быть исследованы, а также высокая скорость анализа делают масс-спектрометр незаменимым прибором для детального изучения механизма и кинетики таких реакций. [c.451]

Заметим еще, что, начиная с давления 1000 атм и выше, дальнейшее сжатие газа начинает действовать на сдвиг равновесия все меньше и меньше. Это понятно в связи с тем, что фактически существующий в газе при давлении 1 атм свободный межмолекулярный объем примерно в 1000 раз превышает объем, занятый молекулами, поэтому при давлении 1000 атм остается уже очень малый межмолекулярный объем, и дальнейшее уменьшение его не может иметь решающего влияния на конкуренцию свободных и связанных частиц. При очень больших давлениях эндореакции, даже при увеличении числа самостоятельно двигающихся частиц, будут стремиться протекать не до конца, но примерно до половины превращения или во всяком случае до того предела, который не зависит от поступательных энтропий. Получение аммиака из водорода и азота под давлением является в настоящее время главным практическим способом получения аммиака. Необходимость получения больших количеств аммиака вызвала к жизни новые методы дешевого изготовления исходных смесей водорода с азотом. [c.357]

Субстраты, окисляюгциеся в тканях, постепенно дегидрируются, т. е. теряют под влиянием различных последовательно включающихся в окислительный процесс дегидрогеназ атомы водорода. При аэробном окислении водород, проходя через ряд промежуточных переносчиков, встречается с кислородом, получающим электроны через цитохромную систему. Соединение водорода с кислородом приводит к образованию одного из конечных продуктов дыхания — воды. Субстрат, присоединяя воду и теряя водород, превращается в конце концов в соединение, имеющее характер кетокислоты. К числу кетокислот, образующихся при окислении различных субстратов в организме, относятся пировиноградная кислота, щавелевоуксусная, кетоглютаровая и др. Кетокислоты, подвергаясь частью окислительному декарбоксилированию, частью [3-декарбоксилиро-ванию, распадаются с отщеплением СО2. Остающаяся часть окисляемой молекулы вновь подвергается тем же превращениям, сопровождающимся отщеплением водорода и образованием воды, присоединением воды и анаэробным образованием СОа. Таким образом, образование Н2О и СО2 при тканевом дыхании является результатом чередующихся дегидрирований и декар-боксилирований субстрата дыхания. Именно так окисляются все важнейшие субстраты тканевого дыхания. Азотистые вещества, например аминокислоты, окисляются таким же образом, но имеющийся в этих соединениях азот в процессе окисления отщепляется в форме аммиака или переносится на соответствующие акцепторы аминных групп (стр. 332). Более конкретно механизм окисления ряда промежуточных продуктов аэробного обмена рассматривается на стр. 258,291. [c.237]

Возможно, что последние распадаются с образованием НгО и N0 или претерпевают другие превращения. Поскольку потенциал ноннзацни ЫНз меньше, чем у молекулы кислорода, то перезарядка ионов ЫНГ на кислороде не происходит. Конечными продуктами радиационно-химических превращений аммиака в воздушной среде являются азот, водород, окислы азота и, вероятно, гидроксиламин. [c.151]

Применительно к процессам каталитического гидрооблагораживання остатков знание общих закономерностей превращения отдельных гетероатомных соединений может быть полезно только в части того, что, например, сера из любого серусодержащего соединения удаляется в виде сероводорода, азот из азотсодержащих соединений удаляется в виде аммиака, кислород из кислородсодержащих компонентов в виде воды и пр. Скорость тех или иных реакций превращения гетероатомных соединений может быть оценена лишь косвенно на основе изучения элементного состава сырья и продуктов, а также замером количества вьщелив-шегося сероводорода, аммиака, воды, высадившихся металлов на поверхность катализатора. Интенсивность реакций гидрирования может быть оценена также косвенно по изменению содержания водорода и углерода в жидких продуктах реакции. В связи с этим, для выявления эффективности процессов каталитического гидрооблагораживання нефтяных остатков может быть применен принцип оценки брутто-реакций . Однако, ввиду многообразия остатков, выделенных из различных типов нефтей, характеризующихся различным содержанием компонентов с надмолекулярной структурой (асфальтенов, смол), знание только данных по элементному составу недостаточны. Механизм превращения нефтяных остатков тесно связан со структурными изменениями сырья при нагреве и контакте с каталитической поверхностью. [c.47]

П р и м е р Рассчитать равновесную степень превращения азота и водорода в аммиак при температуре 427 °С и давлении 300 ат. Начальный состав газа в мольных процентах азота 25%, водорода 757о. Реакция протекает по уравнению [c.18]

Какой объем воздуха, содержащего 78% азота (по объему), и водорода, содержащего 5% примесей, необходимо пропустить через колонну синтеза для получения аммиака массой 1 т, если степень превращения азотоводородной смеси составляет 21 % Сколько теплоты необходимо отвести при этом Энтальпия образования аммиака АН =—52 кДж/моль. [c.128]

Б ) Азот смешали с водородом в молярном отношении 1 5 при давлении 10,13 МПа и темпера1уре 450°С, полученную смесь пропустили через контаетный аппарат для синтеза аммиака. Объем газов, вышедших из аппарэта при 450°С и 8,78 МПа, оказался равным исходно му объему газов, измеренному до реакции. Определите обьемную долю аммиака в реакционной смеси и процент преврашения азота в аммиак. Отвег 13,4% ЫНз 40% превращения [c.277]

На месте, оставшемся после крушения теории радикалов, Жерар начал строить новое здание, подойдя к органической молекуле не со стороны ее углеродистого радикала, а как бы с противоположной точки зрения со стороны функциональной группы. Не претендуя на познание строения молекулы, опираясь лишь на известные аналогии в поведении веществ, Жерар сформулировал теорию типов, согласно которой органические соединения можно сопоставлять с простейшими неорганическими веществами (водород, хлористый водород, вода, аммиак) и рассматривать их как аналоги неорганических молекул, в которых вместо водорода помещены органические остатки. Теория типов содействовала становлению учения о валентности, поскольку стало ясным, какое число атомов или групп может быть связано с водородом, кислородом, азотом. Максимальной вершины теория типов достигла в работах Кекуле, который установил тип метана и тем самым открыл четырехвалент-ность углерода. Кекуле принадлежит также огромная заслуга в том, что он обнаружил способность атомов углерода насыщать валентность друг друга, т, е. образовывать цепи. И все же Кекуле не сделал решающего шага, необходимого для того, чтобы стать творцом принципиально новой теории последователь Жерара, он продолжал считать химическую конституцию тел непознаваемой, а свои формулы — лишь удобным способом описания некоторых превращений и аналогий веществ. [c.8]

Хемосорбция играет очень важную роль при протекании гетерогенных реакций (см. 11.2), которые, как правило, имеют сложный (многостадийный) механизм, обязательно включающий хемосорб-ционные процессы. Так, рассмотренное в качестве примера в 11.2 образование СаСОз начинается с хемосорбции СО2 на СаО в другом примере для синтеза аммиака необходима хемосорбция азота и водорода на поверхности катализатора, с которой после химических превращений десорбируется аммиак. [c.318]

Эффект применения второго положения выглядит наиболее рельефно в работах по синтезу аммиака, в этом вечно совершенствуемом процессе. Известно, что в промышленности, начиная с первых установок Габера — Боша, построенных в 1913 г., до современных, синтез аммиака осуществляется при стехиометриче-ском соотношении компонентов (1 3). Исследования М. Ф. Нагиева с сотр. [57] показали, что максимальный выход аммиака прн стехиометрическом соотношении азота и водорода достигается только в случае проведения реакции в условиях термодинамического равновесия. В условиях же, имеющих место в промышленности, далеких от равновесия, необходимо работать при других значениях соотношения реагентов. Предельная эффективность процесса (гипотетический случай) достигается при степенях превращения, близких к нулю, и соотношении компонентов реакции, соответству- [c.270]