Химические основы процессов производства аммиака

Метан составляет сырьевую основу важнейших химических промышленных процессов получения углерода и водорода, ацетилена, кислородсодержащих органических соединений — спиртов, альдегидов, кислот. Получаемый при термическом разложении метана (реакция 1) мелкодисперсный углерод (газовая сажа) используется как наполнитель при производстве резины, типографских красок. Водород используется в различных синтезах, в том числе в синтезе аммиака. При высокотемпературном крекинге метана (реакция 2) получается ацетилен, необходимая высокая температура (1400—1600 С) создается электрической дугой. Одной из важных областей применения метана является получение так называемого синтез-газа — смеси оксида углерода(П) и водорода (реакции 3 и 4), используемого в дальнейшем для получения многих органических соединений. [c.69]

Одним из таких полупродуктов является водород, который образуется в процессе крекинга и пиролиза нефти и углеводородных газов. Водород в свою очередь служит исходным веществом для производства аммиака, в молекуле которого на один атом азота приходится три атома водорода. Из аммиака получают углекислый аммоний, сульфат аммония, азотную кислоту, аммиачную селитру и ряд других продуктов, широко используемых в качестве удобрений и в химической промышленности для производства ряда веществ. Кроме того, из аммиака получается мочевина, представляющая собой органическое вещество, содержащее азот. В последнее время мочевина стала широко применяться в качестве удобрения, добавок в корм скоту, а также для производства некоторых пластмасс. Водород, который является основой синтеза аммиака, может получаться разными путями — при крекинге и пиролизе нефти и газа, при обработке кокса и угля водой при высокой температуре, при электролизе воды и т. д. Наиболее выгодным оказалось получение водорода из углеводородного газа. [c.356]

Физико-химические основы производства HNOз. В основе процесса получения разбавленной азотной кислоты из аммиака лежат следующие реакции [c.100]

Создание азотной промышленности сыграло крупную роль в развитии химии и химической технологии. Исследования в области азота оказали влияние на развитие важнейших разделов теоретической химии термодинамики и кинетики каталитических процессов. Эти работы послужили толчком к исследованию свойств газов под высоким давлением. Ряд важнейших понятий о гетерогенно-газовых каталитических реакциях установлен или значительно развит благодаря изучению синтеза аммиака. Такие процессы, как синтез метилового спирта и синтез высших спиртов, целиком возникли на основе технологии синтеза аммиака. Опыт и обобщения в области высоких давлений и температур, в области гетерогенно-газовых каталитических реакций оказались чрезвычайно полезными при разработке способов гидрирования углей с целью получения жидкого топлива и современных способов переработки нефти каталитического крекинга, процессов дегидрогенизации, полимеризации, циклизации, алкилирования, посредством которых осуществляется производство из нефти авиационного топлива, бутадиена, толуола и других продуктов. [c.163]

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]

В промышленности в концентрированном виде изотопы азота производятся путём разделения их природной изотопной смеси методами криогенной ректификации окиси азота (N0) [73, 74, 77-80] и химического изотопного обмена в двухфазных системах, составленных на основе либо азотной кислоты в жидкости и смеси окислов азота (преимущественно N0) в газе ( азотнокислый метод) [30, 77, 81-83], либо на основе водных растворов солей аммония в жидкости и аммиака в газе ( аммиачный метод) [30, 73, 84]. Азотнокислый метод в настоящее время является основным, однако перспективы масштабного с низкой себестоимостью производства изотопов азота рядом авторов связываются с развитием аммиачного метода [30]. При этом независимо от метода разделения изотопов азота основным средством снижения их себестоимости считается комбинирование процессов разделения изотопов с процессами производства традиционных химических продуктов по так называемой транзитной схеме в условиях действующих химических комбинатов [77, 83, 84]. Последняя схема предусматривает подачу в блоки разделения изотопов азота сырьевого потока с природным изотопным составом действующего химического производства и возврат из этих блоков отвальных (обеднённых целевым изотопом) потоков в то же или другое химическое производство, для которого изотопный состав этих изотопов безразличен. Такая организация производства изотопов азота позволяет решить ряд экологических проблем и снизить себестоимость изотопной продукции за счёт сокращения накладных, транспортных и складских расходов, а так- [c.204]

В химии окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных. В основе технического производства таких важнейших химических продуктов, как аммиак, азотная кислота, серная кислота, металлы, процессов сжигания топлива и горения лежат реакции окисления — восстановления. Дыхание, усвоение растениями СО2 с выделением кислорода, обмен веществ и другие биологически важные процессы также представляют собой реакции окисления — восстановления. [c.28]

В первом томе справочника под общей редакцией Е. Я. Мельникова приведены физико-химические свойства газообразных и жидких веществ, применяемых и получаемых на предприятиях азотной промышленности. Описаны различные методы получения и очистки технологических газов (азото-водородной смеси, синтез-газа). Рассмотрены физикохимические основы процессов синтеза аммиака и метанола, промышленные схемы и принципы автоматизации их производства даны некоторые методы технологических расчетов, приведены характеристики катализаторов, описана применяемая аппаратура. [c.4]

Химические основы процессов производства аммиака [c.109]

В книге кратко изложены физико-химические основы процессов синтеза аммиака, карбамида, спиртов, описаны промышленные схемы их производства. Основное внимание уделено аппаратурному оформлению этих процессов — дан подробный анализ типов, устройства и конструкций насадок колонн синтеза, рассмотрены конденсационно-сепарационная аппаратура, конструкции и основные узлы сосудов, циркуляционных компрессоров и насосов высокого давления. Показаны методы технологических, тепловых и механических расчетов описываемого оборудования. [c.495]

Производительность труда и экономическая эффективность химических производств резко повышаются при использовании агрегатов большой единичной мощности. В нашей стране работают контактные агрегаты по производству серной кислоты мощностью 350 т в сутки. Это самые мощные установки в мире. Уже разработаны проекты и будут строиться установки мощностью 1350 т в сутки. Осваиваются установки по производству азотной кислоты (1400 т в сутки) и уже давно работают установки по производству аммиака (более 1000 т в сутки), также являющиеся самыми мощными в мировой практике. Важно отметить, что эти установки работают практически без потребления энергии извне. Они используют энергию, выделяющуюся в процессе химических реакций, лежащих в основе способов получения этих продуктов. Можно сказать, что одна такая уста- [c.6]

Такие важнейшие производственные процессы в области химической технологии, как синтез и окисление аммиака, контактное получение серной кислоты, производство этанола из природного газа, крекинг нефти, получение чугуна в доменных печах, производство алюминия и многие другие всецело основаны на результатах физико-химического исследования реакций, лежащих в основе этих процессов. [c.6]

В книге кратко излагаются физико-химические основы процессов и методы производств связанного азота, технических газов и установок органического синтеза (ацетилена, метанола, высших спиртов и др.), связанных с заводами синтетического аммиака. Более подробно рассматриваются конструкции машин и аппаратов этих производств, применяемые для них материалы и элементы расчета деталей и узлов основных машин и аппаратов. Кроме этого, кратко излагаются вопросы ремонта, монтажа и техники безопасности. [c.3]

В книге изложены основы и методика термодинамического-анализа процессов химической технологии, показаны возможности его применения для снижения энергетических затрат на примерах типичных энергоемких систем химической технологии — производства водорода, аммиака и ряда продуктов органического синтеза. Описаны некоторые "современные направления развития производства аммиака. [c.255]

В книге на основе отечественного и зарубежного опыта дан анализ типичных аварий в различных химических производствах (аммиака, азотной кислоты, фосфора, этилового спирта, капролактама, перекисных и металлоорганических соединений). Приведены рекомендации по предотвращению аварий в указанных производствах, а также при проведении технологических процессов. [c.392]

Производство аммиака — образец сложной ХТС, включающей десятки различных аппаратов, разнородные физико-химические процессы и многочисленные рециклы (обратные связи). Однако для такой ХТС нет необходимости (и возможности) включать в расчет все без исключения аппараты и процессы, поэтому расчету ХТС должен предшествовать этап неформального анализа и создания на основе ХТС расчетно-технологической схемы (РТС), где могут отсутствовать некоторые аппараты и потоки, но появляются дополнительные расчетные связи, в том числе и обратные. Например, в РТС производства аммиака не включено отделение сероочистки, поскольку в нем не изменяются основные показатели материально-теплового баланса и технологического режима, с другой стороны, появляются чисто расчетные обратные связи — подбор расхода воздуха по заданному соотношению Нг Мг, расхода сырья — по заданной производительности и т. д. При этом созданная для производства аммиака РТС соответствует не одной ХТС, а набору различных схем, включающих как действующие производства, так и рассматриваемые в качестве перспективных для проектирования. [c.454]

Термодинамика химических реакций получила быстрое развитие в особенности после того, как на ее основе был решен ряд важнейших промышленных проблем синтез аммиака, синтез метанола, совершенствование основных металлургических процессов, позднее — создание ряда нефтехимических производств, новых отраслей металлургии, новых видов горючего и другие. На основе термодинамических методов был решен и ряд теоретических проблем химии, в частности относящихся к химии высоких температур. [c.6]

Функциональная модель (схема) строится на основе химической и операционной и наглядно отражает основные стадии химико-технологического процесса и их взаимосвязь. Каждая стадия представлена прямоугольником, связи - линиями между ними. На рис. 5.3 показана функциональная схема производства аммиака, соответствующая приведенной выше операционной модели. Цифры на схеме соответствуют стадиям операционной модели (причина объединения стадий 2 и 4 будет подробно объяснена при рассмотрении производства). Элементы соединены последовательно. На рис. 5.4 показана функциональная схема производства соды, построенная на основе ее химического описания. Она сложнее предыдущей, содержит параллельные и обратные связи. [c.239]

В свете этих решений перед азотной промышленностью, вырабатывающей эффективные виды удобрений, поставлены весьма важные и серьезные задачи. Для их выполнения необходимо строительство новых предприятий, расширение и реконструкция на основе прогрессивной технологии действующих заводов, оснащение их высокопроизводительным мощным оборудованием. В связи с этим в производстве аммиака разрабатываются и внедряются новые методы конверсии природного газа с применением повышенного давления создаются более активные катализаторы, работающие при сравнительно низких температурах и обеспечивающие более высокую степень превращения исходных веществ в получаемые продукты применяются более эффективные абсорбенты для удаления из газов двуокиси углерода глубоко используется тепло химических процессов (включая синтез аммиака) для получения водяного пара высокого давления (до 140 ат), перегреваемого до высоких температур (570 °С) в крупных агрегатах синтеза аммиака мощностью 1000—1500 т сутки и более. Энергию получаемого таким путем водяного пара высоких параметров можно использовать в паровых турбинах для привода основных машин аммиачного производства, в частности турбокомпрессоров высокого давления для сжатия азото-водородной смеси до давления процесса синтеза аммиака, воздушных турбокомпрессоров, турбокомпрессоров аммиачно-холодильной установки, центробежных циркуляционный компрессоров совместно с турбокомпрессорами высокого давления. Энергия пара рекуперируется также в турбогенераторе для выработки электроэнергии, потребляемой на приводе насосов. В пу)овых турбинах высокое давление части полученного пара понижается до давления, близкого к давлению процессов конверсии метана и окиси углерода, что позволяет использовать в этих процессах собственный технологический пар. [c.10]

Функциональная модель (схема) строится на основе химической и операционной и наглядно отражает основные стадии химико-технологического процесса и их взаимосвязи. Каждая из них представлена прямоугольником, линии между ними - связи. На рис. 3.3 показана функциональная схема производства аммиака, соответствующая приведенной выше операционной мо- [c.186]

Важным и достаточно хорошо изученным является также производство аммиака на основе конверсии метана водяным паром. Для этого производства характерно применение высокого давления и сочетание химических взаимодействий между органическими и неорганическими веществами, что наглядно подтверждает условность разделения химических процессов на неорганические и органические. [c.182]

Таким образом, физико-химические основы производства мочевины по всем известным схемам в основном принципиально сходны. Главное отличие современных схем друг от друга (позволяющее классифицировать их наиболее целесообразно) состоит по существу в методах использования газов дистилляции — аммиака и двуокиси углерода — непрореагировавших за один проход через колонку синтеза мочевины. Проблема использования газов дистилляции является настолько важной, что то или иное ее решение в значительной мере определяет экономику производства и характер технологического процесса. [c.110]

Новые идеи в технологии, связанные с созданием производства аммиака, сыграли огромную роль и в дальнейшем развитии химической промышленности. Такие процессы, как синтез метилового спирта и синтез высших спиртов, возникают целиком на этой основе. Гидрирование углей для получения жидкого топлива также в значительной мере основывается на принципах, установленных в связи с разработкой способов синтеза аммиака. Приобретенный опыт и обобщения в области высоких давлений и температур, в области гетерогенно-газовых каталитических реакций оказались чрезвычайно полезными при разработке современных методов переработки нефти каталитического крекинга, процессов дегидрогенизации, полимеризации, циклизации, алкилирования, посредством которых осуществляется производство авиационного топлива, бутадиена, толуола и других продуктов из нефти. [c.317]

Многие области инженерной деятельности связаны с производствами, где превращение сырья в готовую продукцию происходит в результате химических реакций и физических изменений. Химические превращения лежат в основе производства аммиака и получения серной кислоты из сернистых руд и разнообразных нефтепродуктов из нефти. В других отраслях, таких, как производство сахара из сахарной свеклы или получение растительного масла, основную роль играют физические изменения. Большинство производств состоит из последовательности физических и химических превращений. Эта последовательность называется процессом. [c.8]

Крупным потребителем водорода в химической промышленности является производство аммиака, львиная доля которого идет иа получение азотной кислоты и удобрений. Кроме того, водород широко используется для синтеза. хлористого водорода и метилового спирта. Значительные количества водорода расходуются в процессах каталитической гидрогенизации (гидрирования) жиров, масел, углей и нефтяных прогонов. В процессе гидрогенизации твердых топлив (каменного угля, сланца), а также тяжелого жидкого топлива (мазута и каменноугольной смолы) получается легкое моторное топливо. Гндрнроваинс жиров лежит в основе производства марга-рииа. [c.106]

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]

На основе концепции энергетического анализа В.В.Кафаровым, В.А.Ивановым, Д.А.Бобровым и др. разработаны методы синтеза оптимально организованных реакторных подсистем в производствах аммиака и метанола. Предложен метод построения энерготехпологических диаграмм, позволяющий сочетать корректность решения с доступностью расчетных процедур. Научные разработки использованы при проектировании нового процесса совместного 1голучепия метанола и высших спиртов, используемых как компоненты моторных топлив. Получены эксергетические оценки и разработаны мероприятия, обеспечивающие практически полную рекуперацию энергии химических превращений, [c.13]

В учебнике на основе новой программы освещаются общие вопросы н основные закономерности химической технологии, дается краткая история развития химической промышленности, рассматриваются основы математического моделирования химико-технологических процессов, процессы и аппараты в химических производствах, даются сведения о конструкционных материалах для химической аппаратуры, о контрольно-регулирующей аппаратуре, сырье и энергетике в химической промышлеииости, описывается производство неорганических веществ водорода, кислорода, азота, аммиака, азотной и серной кислот и других продуктов. Учебник предназначен для студентов университетов, им могут пользоваться студенты естественных факультетов педагогических институтов. [c.2]

Книга Технололия связан ного азота. Сиятетический аммиак , написанная коллективом польских специалистов, является первым томом монографии, посвященной теоретическим основам и технологическим процессам азотной иромыш-ленности. Данная книга разделена на две части —в первой части рассматриваются производство и очистка исходного синтез-газа, во второй части описана технология синтетического аммиака. В каждой из этих частей излагаются физико-химические основы описываемых процессов, приводятся технологические схемы и расчеты и даются сведения о применяемой аппаратуре. [c.7]

В химической промышленности водород применяют для производства азотоводородной смеси (синтез аммиака), синтетической соляной кислоты, синтез-газа и разнообразных продуктов на его основе (метанол и др.), в процессах ароматизации, риформинга, гидрокрекинга, гидрогенизации углей, жидких топлив и жиров, гидроочистки нефтепродуктов и в разнообразных процессах восстановления в органическом синтезе. [c.205]

В справочнике под общей редакцией Е. Я. Мельникова приведены основные физико-химические свойства газообразных н жидких веществ, применяемых и получаемых при производстве синтетического аммиака. Рассмотрены теоретические основы процессов и технология получения технологических газов, их очистка в синтез аммиака из азотоводородной смеси. Дана характеристика применяемых катализаторов и абсорбентов. Приведены современные промышленные схемы, применяемое типовое оборудование и принципы автоматизации технологических процессов. [c.4]

В книге подробно описаны промышленные способы получения азота и водорода, очистки газов от сернистых соединений, от углекислоты и окиси углерода, получение синтетического аммиака, его хранение и хранспортйровка. Приведены общие сведения о контрольно-измерительных приборах и основах автоматизации химических процессов, а также освещены общие вопросы эксплуатации оборуд№ вания цехов производства аммиака. Отдельная глава посвящена технике безопасности и противопожарным мероприятиям при производстве синтетического аммиака. [c.2]

Таким образом, физико-химические основы производства, карбамида по всем известным схемам в основном принципиально одинаковы. Главное различие современных схем состоит, по существу, в методах использования газов дистилляции — аммиака и двуокиси углерода, непрореагировавших за один проход через колонну синтеза. По этому принципу их можно подразделить [2 11, с. 143] на разомкнутые схемы, т. е. без рециркуляции не превращенных в карбамид газов полностью замкнутые, или схемы с полным рециклом (с прямым рекомпримированием смеси непрореагировавших газов или с обогреваемыми газовыми компрессорами, с предварительным разделением всзвращаемых в процесс аммиака и СО2, с жидкостным рециклом аммиака и СО2 в виде суспензии карбамата аммония в масле или в виде водных растворов аммонийных солей) схемы с частичным рециклом, или полузамкнутые. [c.91]

Создание и развитие метода производства синтетического аммиака оказало очень большое влияние на развитие химической технологии. Синтез аммиака — пример нового подхода к решению химико-техниче-ских проблем. Осуществление его стало возможным только на основе глубокого изучения теории процесса. Именно в этом случае впервые в истории химической промышленности для создания нового технологического процесса была всесторонне использована физичес1бая химия. В свою очередь исследование процесса синтеза аммиака в значительной мере повлияло на развитие важнейших разделов физической химии термодинамики и кинетики каталитических процессов. [c.316]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология