Скорость реакций синтеза аммиака

Пример 1. Во сколько раз увеличится скорость реакции синтеза аммиака при увеличении давления в 3 р за, например, при давлении 6 атм по сравнению со скоростью этой реакции, протекающей под давлением 2 атм. [c.227]

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]

Решение. Скорость реакции синтеза аммиака описывается уравнением М. И. Темкина и В. М. Пыжева [c.84]

Зависимость константы скорости реакции синтеза аммиака от температуры 1 (при 300 ат) приведена ниже [c.212]

Пример. Найти соотношение водорода и азота, при котором скорость реакции синтеза аммиака будет максимальной. [c.215]

Г7-2. Как изменится скорость реакции синтеза аммиака 1 3 [c.174]

Как вытекает из уравнения ЗДМ, для реакции синтеза аммиака повышение давления или концентрации азота и водорода в 2 раза должно вызвать увеличение скорости реакции в 16 раз. Однако наблюдаемое увеличение скорости намного меньше, т. е. реальная зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ не подчиняется ЗДМ. Объяснить это можно следующим образом. Когда записывается уравнение ЗДМ для скорости реакции синтеза аммиака исходя из химического уравнения реакции, то предполагается, что взаимодействие происходит в один акт путем одновременного столкновения трех молекул Нг и одной молекулы N2. В действительности же эта реакция протекает через ряд промежуточных стадий, каждая из которых описывается характерным для [c.112]

Поэтому предъявляемое к эксперименту требование состоит в том, что необходимо одновременно определить скорость реакции синтеза аммиака и скорости обеих реакций обмена. С этой целью очищенный исходный син-тез-газ (смесь 3 частей водорода и 1 части азота) доводится примерно до состояния равновесия путем пропускания его через содержащий катализатор реактор при температуре более высокой, чем та, при которой изучается реакция синтеза аммиака. После этого стехиометрическая смесь водорода с азотом, обогащенным изотопом, вводится в исходный синтез-газ, находящийся теперь в состоянии, близком к химическому равновесию, но далеком от изотопного равновесия. Далее эта смесь пропускается сначала через реактор, содержащий небольшое количество катализатора (причем определяются скорость синтеза и скорость первой реакции обмена), а затем — через реактор, содержащий гораздо большее количество катализаторов, благодаря чему оказывается возможным определить скорость более медленной второй реакции обмена. Скорость химической реакции определяется путем химической оценки количества аммиака, содержащегося в газе, отходящем из первого реактора, тогда как скорости обеих реакций обмена определяются с помощью масс-спектрометрического анализа газа, отходящего из каждого реактора. В результате проведения таких экспериментов Марс и сотр. [146] установили, что стехиометрическое число равно единице, и тем самым подтвердили высказанное ранее мнение, что хемосорбция азота является скорость-определяющей стадией реакции синтеза аммиака. [c.365]

Следовательно, максимальной скорость реакции синтеза аммиака в любых условиях будет при стехиометрическом составе смеси ЗНа 4- N3. [c.216]

Скорость реакции синтеза аммиака из АВС на железном катализаторе, для состояния системы не слишком удаленном от состояния равновесия, описывается уравнением М.И. Темкина [c.199]

Рис. 25. Соотношение скоростей реакции синтеза аммиака на разных местах железного катализатора [138]

Железо значительно увеличивает скорость реакции синтеза аммиака [c.143]

На скорость реакции синтеза аммиака влияет температура начала реакции, которая в свою очередь зависит от содержания аммиака и инертных примесей в газе на входе в колонну синтеза. Если в газе находятся около 10% (СН4 + Аг) и 3—4% аммиака, температуру начала реакции поддерживают в пределах 450—480 С, при отсутствии инертных примесей — в пределах 420—430 °С. [c.378]

Как показывает совокупность экспериментальных данных, скорость реакции синтеза аммиака определяется скоростью химической адсорбции азота, а скорость разложения аммиака — скоростью десорбции азота (если система не очень сильно удалена от равновесия). [c.214]

Скорость реакции синтеза аммиака при атмосферном давлении на железном и других катализаторах обратно пропорциональна парциальному давлению аммиака [104, 124, 138, 520—523]. В этих условиях равновесные выходы NH3 очень малы (0,2—0,4%) и парциальные давления водорода и азота практически не изменяются. [c.215]

Сравнение скоростей отдельных стадий схемы (V.240) со скоростью реакции синтеза аммиака показывает, что адсорбция водорода идет со скоростью, значительно превышающей скорость реакции [529—531]. Гидрирование азота, адсорбированного при высоких температурах, протекает быстро и при температурах, значительно более низких, чем температура реакции [538—540]. Адсор бционно-химическое равновесие азота на железе [c.215]

Проводились многочисленные исследования, имевщие целью установление закономерностей, которым подчиняется скорость реакций синтеза аммиака и его разложения. Наиболее тщательно была исследована относительно простая и легко поддающаяся измерению реакция разложения аммиака в статической системе. В зависимости от вида катализатора, величин температуры и давления эти исследования дают различные результаты. [c.507]

Скорость адсорбции азота близка к скорости реакции синтеза аммиака, а скорость десорбции — К скорости разложения аммиака на железо [421, 448, 534, 535, 537, 1153]. [c.215]

Так, например, в работе М. И. Темкина и автора [138] была вычислена скорость реакции синтеза аммиака на железе при 450° С (на единицу поверхности), отвечающая лимитирующей стадии адсорбции азота, равная v 4,8 l0 в то время как опытное значение [c.279]

Рис. 1-3. Зависимость скорости реакции синтеза аммиака от концентрации ЫНз в циркулирующем газе (при давлении 300 ат, на четырежды промотированном катализаторе)

При условии, что число V можно определить независимым путем, значение а (и, следовательно, п) можно рассчитать исходя из экспериментально найденной величины константы скорости реакции синтеза аммиака и парциальных давлений при равновесии. Для определения V следует выбрать такую реакцию обмена, которая протекает по точно такому же пути, как и реакция синтеза аммиака. При этом существуют две возможности [c.365]

Синтез аммиака без применения катализатора даже при высокой температуре протекает медленно. В производственных условиях для получения требуемой скорости, реакций синтез аммиака ведут при температурах не ниже 400—500° С и при участии твердых ка- [c.329]

Подставляя это выражение в (1-12) и учитывая, что V L — = I/W bx = получим точное выражение скорости реакции синтеза аммиака [c.28]

Из уравнения (6) следует, что максимальная скорость реакции синтеза аммиака в начальной стадии процесса соответствует соотношению реагентов р. =, Ъ, а не стехиометрическому составу газа, согласно реакции (1) синтеза аммиака. Это означает, что скорость суммарного процесса катализа определяется стадией [c.211]

В прямоточных насадках температура верхнего слоя катализатора понижена, что несколько уменьшает здесь скорость реакции синтеза аммиака. Этот недостаток насадки не устраняется и при увеличении длины теплообменника. [c.276]

Однако с понижением температуры скорость большинства химических реакций, в том числе и скорость реакции синтеза аммиака, уменьшается. Поэтому для обеспечения значительной скорости образования аммиака реакцию необходимо проводить при достаточно высокой температуре. Практически синтез аммиака ведется при температуре 450— 500° С, при которой реакция протекает достаточно быстро и содержание аммиака в газовой смеси сравнительно высоко. [c.168]

В прямоточных насадках температура верхнего слоя катализатора пониженная, что несколько уменьшает здесь скорость реакции синтеза аммиака. Увеличением длины нижнего теплообменника (за счет некоторого сокращения объема катализатора) этот недостаток насадки не устраняется. В колоннах синтеза следует избегать перегрева катализатора свыше 540—550 °С, так как уже при 560 °С начинается снижение его активности вследствие рекристаллизации. Поэтому температуру наиболее горячей точки катализатора регулируют путем подачи части холодного газа в катализаторную коробку помимо нижнего теплообменника. При этом температура катализатора снижается прежде всего [c.295]

В то же время повышение температуры увеличивает скорость большинства химических реакций, в том числе и скорость реакции синтеза аммиака. [c.123]

В ряде случаев оптимальные температуры для проведения гетерогенных каталитических реакций совпадают с областью температур, при которых наблюдается активированная адсорбция реагирующих веществ. Например, температуры, при которых ведется процесс синтеза аммиака, совпадают с температурами, при которых наблюдается активированная адсорбция азота. Как показывают опыты с изотопами азота, молекула азота при активированной адсорбции не расщепляется на атомы. Изо-тоииый обмен N2" -N2 ->2N N " на катализаторе синтеза аммиака прн температурах синтеза хотя и идет, но значительно медленнее самого синтеза. Такой обмен может идти только путем разрыва связей в молекулах азота. Но этот процесс медленный, поэтому он не может быть ответственным за более быстрый процесс синтеза аммиака. Следовательно, в реакции син-тезг аммиака атомы азота участия не принимают, скорость же процесса активированной адсорбции азота, не вызывающего диссоциации молекулы азота на атомы, совпадает со скоростью реакции синтеза аммиака. [c.311]

По Кьеру скорость реакции синтеза аммиака в порах зерна [c.318]

Фактически в работе [552] было найдено, что при достаточном удалении от равновесия (при температурах 301 и 355° С) скорость реакции синтеза аммиака не тормозится аммиаком, т. е. т — 0, в соответствии с работами [493, 562, 695, 1152]. Такая закономерность характерна для реакции вдали от равновесия, что подтверждают данные [552], поскольку отношение выходов аммиака к ра вновесным было порядка 10 . Величина же г для обратной реакции в работе [552] соответствовала области небольшого удаления от равновесия. Поэтому использование совместно величин г=1 и т = 0 было бы неправильно. Для более высоких температур данные [552], как отмечается в статье [1152], в равной степени или лучше отвечали и значению т = — 1, из которого следует L=l. Поэтому выводы статьи [552] нельзя считать обоснованными. [c.347]

В качестве меры активности катализатора пршшмали константу скорости реакции синтеза аммиака, рассчитанную по уравнению, предложенному Темкиным и Пыжевым [c.445]

При исследовании скорости образования аммиака под атмосферным давлением получаются более однородные данные. Вследствие небольщого содержания аммиака в газе необходимо применение прецизионных методов работы. Измерение скорости реакции синтеза аммиака под давлением наталкивается на трудности, связанные с необходимостью стабилизации и измерения температуры. Скорость процесса необходимо измерять при постоянной температз ре, следовательно, тепло реакции требуется отводить возможно быстрее и полнее. Реакция синтеза аммиака не очень экзотермична, однако вследствие выделения довольно значительного количества тепла трудно поддержать изотермичность процесса, особенно при интенсивном потоке газа. В табл. 99 сопоставлены вычисленные количества тепла, выделяющегося при синтезе аммиака, отнесенные к 10 мл высокоактивного катализатора, при 500° и давлении 300 ат. В по- [c.509]

Влияние соотношений азота и водорода на скорость реакции синтеза аммиака мало исследовано. Из некоторых уравнений, выведенных из выражения (39), можно сделать вывод, что максимум скорости реакции ке соответствует стехиометрической смеси Нг и Kипepмaн исследовал влияние соотнощений На N2 на процесс синтеза МНз при 450° и атмосферном давлении. При Нз N2 = 0,64 получено в 3 раза больше ам миака, чем при соотношении 3 1 (0,0065% в первоим случае вместо 0,0022% во втором). В другой работе утверж.дается, что при 450° и 330 ат наибольщее содержание аммиака (20.7%,) получается в случае использования смеси 2,5Н2 + Мг (для стехиометрической омеси 20,1% МНз). Эти данные не согласуются с результатами других исследований и, следовательно, недостаточно надежны. [c.526]

Теория, объясняющая закономерности кинетики синтеза аммиака, предложена советскими исследователями М. И. Темкиным и В. М. Пыжевым [9]. Согласно этой теории, наиболее медленной (кинетической) стадией, определяющей скорость всего процесса, является адсорбция азота на поверхности катализатора. Исходя из этого было выведено уравнение скорости реакции синтеза аммиака в кинетической области [c.30]

Для более активного катализатора возможно применение и более низкой температуры, при которой скорость реакции синтеза аммиака остается еще достаточно высокой. Но при этом возникает необходимость значительно тщательнее очищать азото-водородную смесь, так как в подобных условиях сильнее сказывается отрицательное действие каталитических ядсб окиои. двуокиси и сероокиси углерода, кислорода, сероводорода, паров воды и т. д. [c.59]

Как видно из табл. 5, для смещения равновесия в сторону образования аммиака необходимы высокие давления и низкие температуры. Синтез аммиака без применения катализатора даже при высокой температуре протекает медленно. В производственных условиях для получения требуемой скорости реакции синтез аммиака ведут при температурах не ниже 400—500° С и при участии твердых катализаторов. В качестве катализаторов для этой реакции были испытаны многие элементы и их многочисленные соединения. Для синтеза аммиака катализаторами могут быть железо, платина, осмий, марганец, вольфрам, уран, родий и другие металлы, имеющие /В атоме второй снаружи незаполненный электронный слой. Наиболее высокую активность проявляют железо, осмий, рений и уран. В промышленности получил распространение железный катализатор, содержащий три промотора AljOg, К2О, aO. Он показал большую активность и стойкость к перегревам и вредным примесям в азотоводородной смеси. Сероводород и другие содержащие серу соединения отравляют железный катализатор необратимо. Так, при содержании в катализаторе 0,1% серы его активность уменьшается на 50%, а для почти полного его отравления достаточно около 1% серы. Кислород и кислородные соединения (Н2О, СО, СО2) отравляют железный катализатор очень сильно, но обратимо. [c.41]

Адсорбционные измерения проводили при температуре 180° С, когда скоростью реакции синтеза аммиака при пропускании азото-водородной смеси стихиометрического состава над [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология