Задача. Синтез аммиака

Задача 6. Исходные концентрации азота и водорода в реакционной смеси для синтеза аммиака составляли 4 и 10 моль/л соответственно. Каковы будут равновесные концентрации в этой смеси, если к моменту наступления равновесия прореагировало 50% азота (объем реакционной смеси не изменяется) [c.123]

Задача 2. Определите, как изменится скорость реакции синтеза аммиака N2(г)+ЗН2(г) = 2ЫНз(г) при умен1,ше-нии давления в 2 раза. [c.140]

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]

Как уже отмечалось в предыдущей главе, реакторы с неподвижным слоем также могут быть адиабатическими. В других случаях тепло реакции может отводиться или подводиться через стенку реактора. В аппаратах с неподвижным слоем стенка не всегда соответствует стенке трубы. Например, в реакторе синтеза аммиака катализатор помещен между множеством узких трубок, параллельных оси большой трубы (диаметр 1,5 м) эта труба и является в данном случае трубчатым реактором . Такое устройство реактора дает возможность регулировать температуру по всему сечению аппарата, а не только по его периметру. При этом предположение об однородности условий но всему сечению реактора становится более оправданным. Мы будем исследовать только стационарные режимы такого рода одномерных реакторов, для которых единственной независимой переменной является расстояние от входа в реактор. Более сложные задачи связаны с чрезвычайными математическими трудностями и до сих пор изучены плохо. Действительно, в то время как реактор идеального смешения описывается алгебраическими или трансцендентными уравнениями в стационарном режиме и [c.255]

Продувка производится после колонны синтеза и выделения из газовой смеси аммиака ири температуре 16° С. Таким образом, продувочные газы содержат метан в количестве 5% (см. условия задачи), часть аммиака, оставшегося в газе после холо-360 [c.360]

Итак, можно сформулировать автономную задачу управления реактором синтеза аммиака необходимо максимизировать концентрацию аммиака на выходе из реактора синтеза аммиака с помощью и 2 при меняющихся возмущениях. Решение этой задачи подробно рассмотрено в [215]. [c.356]

Рис. 37. Схема цикла синтеза аммиака (к задаче 11)

С переходом на кипящий слой задача отвода тепла, представляющая значительную трудность в реакторах с неподвижным слоем, упрощается ввиду высокого коэффициента теплообмена между слоем и стенкой охлаждающей рубашки. По данным различных исследователей при высоких давлениях эта величина составляет 100 ккал град) и более. Температуру в первой секции реактора с псевдоожиженным слоем (реакция синтеза аммиака) можно поднять до 535—545°С, если температура газа на входе не превышает 450°С. Для получения заданной степени превращения температуру в реакторе следует понижать, а тепловыделение использовать для подогрева свежего газа. По ориентировочным расчетам, производительность реактора синтеза аммиака можно повысить на 40—50% за счет приближения профиля температур к оптимальному. [c.354]

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]

Задача № 7. При синтезе аммиака при некоторых условиях в равновесии находятся 1 моль водорода, 2 моля азота и 8 молей аммиака. Во сколько раз исходные количества азота и водорода больше равновесных количеств [c.87]

Задача 4.12. Какой объем азота и водорода (в кубических метрах) потребуется в сутки, если для получения аммиака массой 1 т расходуется азотоводородпой смеси 2850 м Годовая производительность колонны синтеза аммиака второй очереди Гродненского ироизводствеино-го объединения Лзот 218 тыс. т (рабочих дней 335). [c.57]

Определение условий химического равновесия тесно связано с нахождением максимальной полезной работы реакции. Решение этой задачи возможно различными путями. Приведем вывод уравнения, определяющего соотношение между константой равновесия и максимальной полезной работой реакции. Наиболее простой и наглядный путь для этого был предложен Вант-Гоффом (1883). Рассмотрим вывод на частной реакции, например, реакции синтеза аммиака [c.123]

Процесс мембранного разделения газов в настоящее время используют для решения ограниченного числа задач, что связано с необходимостью получения в каждом конкретном случае полупроницаемой мембраны, обладающей высокой селективностью и проницаемостью по компонентам данной смеси. Наиболее изучены следующие процессы мембранного разделения газов получение воздуха, обогащенного кислородом получение азота концентрирование водорода продувочных газов синтеза аммиака и нефтепродуктов выделение гелия, диоксида углерода и сероводорода из природных газов получение и поддержание состава газовой среды, обеспечивающего длительную сохранность овощей и фруктов. [c.319]

Структурные теории твердого тела — только что появившаяся область знаний. Иногда ее называют химией твердого тела , химией твердого состояния , но она, с другой стороны, является также и физикой твердого тела, так как в основном оперирует физическими понятиями и использует физические методы исследования. Это одно из наиболее перспективных направлений развития структурной химии, ибо оно обещает стать реальной основой неорганического синтеза. До сих пор неорганическая химия, подобно органической химии, основывалась на атомно-молекулярпом учении. Но это было грубой идеализацией, так как в отличие от органических веществ подавляющее большинство неорганических соединений представлено не совокупностями молекул, а реальными кристаллами. Неорганическая химия поэтому не имела таких успехов в синтезе химически индивидуальных веществ, каких достигла органическая химия она успешно решала задачи синтеза лишь тех соединений, которые существуют в форме совокупности молекул, например синтеза аммиака. Получение же оксидов, сульфидов, селенидов и многих других солей, а также интерметаллических соединений осуществлялось отнюдь не по принципу синтеза запроек-гироваиных структур, как это было в органическом синтезе, а по принципу стехиометрии, т. е. не в русле структурной химии, а в русле учения о составе — на уровне первой концептуальной системы. [c.99]

У.8. ЗАДАЧА. СИНТЕЗ АММИАКА [c.222]

Задача 5.6. Синтез аммиака в присутствии желе,зно-го катализатора протекает в колонне, имеющей д1[аметр 1,4 м п высоту 13 м с объемной скоростью 40 000 м /ч. Считая, что катализатор занимает 0,60 объема колонны, определить время контакта (в часах) азотоводородной смсси с катализатором и объем газа (в метрах кубических), проходящего через колонну в течение двух часов. [c.100]

Структура системы управления показана на рис. IX.9. Более подробно с этой системой управления можно познакомиться в работе [2151. Здесь мы коснемся только вопросов стабилизации рассчитанного оптимального режима реактора. Задача стабилизации может быть сформулирована следующим образом необходимо синтезировать такую систему стабилизации температурного режима в реакционной зоне реактора синтеза аммиака, которая приводила бы к минимуму следующий интеграл путем вариации заданий регуляторам [c.365]

Некоторые другие теории адсорбции также применялись для изучения кинетики реакций. Брунауэр, Эмметт и Теллер расширили теорию Лэнгмюра, и их уравнение, часто обозначаемое как уравнение БЭТ, нашло широкое применение для измерения поверхности твердых частиц (см. пример УИ-1). Хорошо известное уравнение изотермы Фрейндлиха приводит к очень простым и часто используемым уравнениям скорости (см. стр. 224). Весьма полезное уравнение, описывающее кинетику синтеза аммиака, предложено Темкиным и Пыжовым . Эти исследователи применили уравнение адсорбции, отличающееся от уравнения Лэнгмюра тем, что при его выводе учтена неоднородность поверхности, а также принято, что теплота адсорбции линейно уменьшается с увеличением степени насыщения поверхности. Уравнение Темкина и Пыжова приведено в задаче УП-9 (стр. 237). [c.208]

Рассмотрим теперь задачу стабилизации температурного режима реактора синтеза аммиака, которая следует из необходимости обеспечить найденный оптимальный режим реактора. Задача автоматической оптимизации этого реактора была сформулирована выше. [c.365]

На практике часто применяют комбинацию этих вариантов. Так, на двух примерах (статическая оптимизация трубчатого и многослойного реактора синтеза аммиака) показано, в каком варианте могут решаться проблемы автоматической оптимизации. Задача статической оптимизации трубчатого реактора синтеза аммиака подробно рассмотрена в [215]. В принципе такая же задача оптимизации стоит и при управлении многослойным реактором. [c.369]

Ответ на этот вопрос вы можете дать сами, вспомнив, как решается эта задача при производстве серной кислоты. Нужно поместить в колонну синтеза аммиака трубчатый теплообменник, в котором азотоводородная смесь подогревается за счет покидающей катализатор горячей смеси. Теплоты в этом процессе выделяется столько, что внутри колонны синтеза часто помещают и трубки парового котла. Благодаря этому получают одновременно водяной пар и более точно поддерживают оптимальную температуру. [c.63]

Одной из первых задач, возникших перед Габером и его сотрудниками, когда они приступили к работе над проблемой синтеза аммиака, было определение численного значения константы равновесия синтеза КНз при различных температурах. Если бы значение К для этой реакции оказалось слишком низким, это означало бы, что количество образующегося ЫНз было бы мало в сравнении с используемыми исходными количествами N2 и Н2. В таком случае можно сказать, что равновесие реакции [c.45]

Решение типичной задачи вычисления выхода можно показать на пример реакции синтеза аммиака [c.50]

Синтез аммиака было бы выгодно проводить при низких температурах. Однако при этом очень мала скорость реакции. При высоких температурах равновесие сдвигается в сторону диссоциации МНз и его выход становится низким. Решение задачи, осуществленное в промышленности, сводится к проведению синтеза при высоких температурах и высоких давлениях — порядка 1000 атм. [c.51]

Системой называют определенную совокупность элементов (вещей, объектов, частиц, свойств, признаков, понятий, любых образований материального или духовного характера), находящихся в определенной взаимосвязи, которая придает данной совокупности целостный характер. Системный подход требует, чтобы в описании, объяснении и изучении химического явления или объекта использовались в равной мере идеи и методы основных учений химии, перечисленных в задаче 1-4. Опишите системно воду как химический объект. Дайте системное объяснение условиям синтеза аммиака. [c.10]

Решение типичной задачи на вычисление выхода реакции рассмотрим на примере реакции синтеза аммиака Нгг+ + ЗН2г 2ННзг. При 723 К для этой реакции Кр=Рш, =42-10 . Синтез аммиака осуществляют при высоких давлениях. Примем, что общее давление ро=300 атм при 723 К над катализатором пропускается газовая смесь, состоящая из 25 % (мол) N2 и 75 % (мол) На. Следовательно, в единице объема исходной смеси на 1 моль N2 приходится 3 моля Н2. Каков будет состав газовой смеси при равновесии й какое количество аммиака может быть получено [c.64]

Задача 7. Какое количество (сю объему) азотной кислоты (плотность 1,2) можно получить пз 1000 воздуха по аммиачному способу, если синтез аммиака идет с выходом 15,8%, а другие стадии процесса протекают согласно уравнениям соответствующих реакций Решение. В воздухе 78% азота по объему и 75,5% по массе. [c.222]

При разработке промышленного способа синтеза аммиака химики и инженеры встретились с задачами, которые до тех пор не вставали ни в химической, ни в какой-либо другой отрасли промышленности. [c.62]

Задача оптимизации процесса синтеза аммиака формулируется следующим образом при каком методе производства себестоимость аммиака будет иннн-мальной [c.335]

Самой трудной инженерной задачей было конструирование колонны синтеза аммиака хотя бы уже по одному тому, что неизвестны были материалы, которые могли в течение длительного времени сохранять прочность при высоких температурах и давлениях. Эту трудность удалось преодолеть. В современных колоннах стенки корпуса, на которые изнутри давит газ, нагреваются незначительно. Как же этого добились [c.62]

Задача 0-80. В промышленности мочевину (полный амид угольной кислоты) получают по реакции Базарова из аммиака и углекислого газа. Какую массу мочевины можно получить из аммиака, синтезированного с выходом 60% из 7 м (н. у.) азотоводородной смеси с объемным соотношением азота и водорода 1 4, и згглекислого газа, выделившегося при термическом разложении 4 кг известняка с массовой долей примесей, которые не разлагаются при прокаливании, 5% Считать, что все реакции, кроме синтеза аммиака, протекают количественно. [c.141]

В промышленных условиях, главным образом для реакций, проводимых в газовой фазе, например в производстве серной кислоты при окислении SO2 в SO3, при синтезе аммиака, конверсии СО и т. п., часто используют адиабатические реакторы вытесне-. ния. Поэтому решение задач оптимизации для таких процессов представляет собой весьма актуальную проблему, в особенности важную в связи с тем, что перечисленные процессы, как правило, относятся к многотоннажным производствам. [c.128]

Таким образом, задача оптимального управления агрегатом синтеза аммиака сводится к поддержанию оптимального процента инертов в циркуляционном газе, поддержанию минимально возможной концентрации аммиака на входе в колонну синтеза и соответствующей этому значению максимальной нагрузки, определяемой автотермичностью работы колонны. Т. е. оптимизация режима работы отдельного агрегата сводится к выдаче некоторых постоянных рекомендаций и не требует применения вычислительной машины. [c.123]

Закономерности протекания химических реакций обычно изучаются при рассмотрении процесса синтеза аммиака. Часто, посвятив один или два урока этой теме, учитель просто не имеет возможности вернуться к ней в дальнейшем. Задачи, связанные с расчетами скоростей химических реакций и химического равновесия, стоят особняком в школьном курсе, соответствующий мэтерпал предстаален очень отрывочно. Поэтому, приближаясь к экзамену в 11-ом юиссе, многие просто выкинули из головы этот материал девятого. А между тем, задачи из этих разделов не столь уж редко встречаются в экзаменационных билетах. Поэтому мы коротко остаЕювимся на основных понятиях, изучаемых по этому вопросу в школьном курсе. [c.267]

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]

Особенности контактно-каталитического агрегата как объекта управления рассмотрим на примере агрегата синтеза аммиака большой единичной мопщости [202]. Агрегат аммиака большой единичной мощности представляет собой современное крупномасштабное энерготехнологическое производство, оснащенное АСУ ТП [202], которая решает задачи сбора и представления оперативно-технологической информации, оптимизации статического технологического режима, а также позволяет осуществить оценку технико-экономических показателей процесса и предоставляет технологу информацию о нредаварийных ситуациях. В отделении [c.341]

Весь круг этих вопросов входит в задачу инженерной науки— химической технологии, которая в свою очередь вклкЬчает ряд самостоятельных научных дисциплин. Именно благодаря развитию в последние годы технологии, открытию новых технологических закономерностей и явлений удается быстро реализовать достижения теоретических наук в производстве. Создание таких, например, производств, как синтез аммиака, стало возможным только на основе химической технологии, которая открыла рациональный способ осуществления реакции при неблагоприятном равновесии (циркуляционный метод), дала решение такой сложной задачи, как конструирование гигантских колонн синтеза аммиака с производительностью 1000 т аммиака в сутки. [c.187]

Получение веществ искусственным путем — важная и увлекательная задача химии. Однако в природе имеется много химических превращений, механизмы которых пока неизвестны ученым. Раскрытие этих секретов природы должно принести огромные материальные выгоды. Так, связывание молекулярного азота в химические соединения в промышленности осуществляется в чрезвычайно жестких условиях. Синтез аммиака из азота и водорода происходит при высоком давлении Ктысячи паскалей) и температуре (сотни градусов), а для синтеза оксида азота(И) из азота и кислорода характерна температура около 3000 °С. В то же время клубеньковые бактерии на бобовых растениях переводят в соединения атмосферный азот при нормальных условиях . Эти бактерии обладают более совершенными катализаторами, чем те, которые используют в промышленности. Пока известно лишь, что непременная составная часть этих биологических катализаторов — металлы молибден и железо. Другим чрезвычайно эффективным катализатором является хлорофилл, способствующий усваиванию растениями диоксида углерода также при нормальных условиях. [c.10]

Выбор материала диктуется, конечно, не одними только соображениями об учете ползучести, но также и условиями коррозии (в частности, в синтезе аммиака — водородной коррозии), жарохрупкости и т. д. Рассмотрение этих вопросов не входит в наши задачи н составляет предмет курса Химическое сопротивление материалов и специальных курсов оборудования. Явление же ползучести, как видно из предыдущего, тесно связано с одним из основных вопросов механического расчета — выбором допустимых напряжений. [c.340]

Устойчивость колонн синтеза аммиака с внутренним теплообменом. Число стационарных состояний и их свойства можно найти по методу, примененному для анализа стационарных режимов в зерне и в слое катализатора. Аналогичная задача об устойчивости колонн синтеза решена В. И. Мукосеем Он провел численный анализ системы уравнений знаковой модели колонны синтеза и построил зависимость конечной температуры реакционной смеси от начальной (рис. ХУ-35). Как видно из рисунка, имеются области начальных температур, для которых суш,ествует одна или три температуры на выходе из колонны и соответственно одно или три стационарных решения (рис. ХУ-Зб). Верхняя кривая отвечает норхмальному режиму (/ к), средняя —неустойчивому, а >лижняя кривая (Тд ) не представляет практического интереса. Анализ устойчивости колонн синтеза аммиака методом исследования параметрической чувствительности выполнил В. С. Бесков [c.520]

Задача I. Определите, как изменится скорость хими ческой реакции синтеза аммиака Ыг(г)+ЗНо(г) => i=t2NH (г) при увеличении концентрации исходных веществ в 2 раза. [c.139]

Большое значение для решения актуальных задач Х.т. имели теоретич. и эксперим. исследования в области хим. термодинамики. Большинство из них имело четкую технол. направленность. Начало новой эры технологии положили труды А. Ле Шателье, В. Нернста и Ф. Габера, посвященные синтезу аммиака из азота и водорода. Создание в 1913 К. Бошем пром. установки синтеза аммиака под давлением знаменовало собой революцию в развитии хим. пром-сти. [c.238]

Задача из многомерной свелась к одномерной. При заданных и Ха выбирают некую степень превращения Х) после первого слоя. Затем последовательно рассчитывают начальную температуру Г2н во втором слое из (2.182) превращение во втором слое Х2, интефируя по х (2.181) до достижения нулевого значения интефала Гз,, из (2.182) и хз из (2.181) и так далее, вплоть до х . Если значение х совпадает с х , то оптимальный режим найден, если же нет, то ищут новое значение только одного параметра Х . На этом алгоритме построены задачи оптимизации многослойных реакторов окисления диоксида серы, синтеза аммиака, конверсии оксида углерода и других. [c.158]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология