Водород образование для синтеза аммиака

Регулирование температуры в ходе первой из упомянутых реакций (гидрирование монооксида углерода в кислородсодержащие продукты) осуществляется различными способами. Основной метод состоит в ограничении скорости реакции путем уменьщения количества подаваемого монооксида углерода. В этом случае выделяющееся тепло поглощается водородом. При синтезе аммиака равновесие реакции с повышением температуры смещается в сторону исходных веществ, и поэтому по мере разогрева реакция самопроизвольно затухает. Образование метанола также термодинамически не благоприятно при высоких температурах, но в этих условиях реакция образования метана становится преобладающей. Вследствие ее экзотермичности увеличение температуры происходит даже быстрее, чем при синтезе метанола. Поэтому реакцию образования метана следует полностью подавить. [c.107]

Если ввести в равновесную систему дополнительное количество какого-либо вещества, то равновесие смещается в том направлении, в каком концентрация введенных веществ уменьшается. Так, с увеличением концентрации (парциального давления) азота или водорода в синтезе аммиака азот и водород частично израсходуются на образование новых порций NH3 (ускорится прямая реакция) установится новое состояние равновесия с измененными концентрациями (парциальными давлениями), но с той же константой равновесия Кр. Удаление NHg из сферы взаимодействия сдвинет равновесие вправо. Таким сдвигом равновесия обусловлена возможность использования обратимых реакций для получения различных веществ. [c.31]

Почему, несмотря на то, что реакция образования аммиака из азота и водорода экзотермическая, синтез аммиака требует повышения температуры до 450—500 С Почему нельзя вести реакцию при более высокой температуре [c.219]

Образование в результате этой реакции большого количества атомов водорода ускоряет процесс синтеза аммиака, так как в промежуточных стадиях синтеза участвуют атомы водорода. [c.72]

К реакциям, протекающим по окислительно-восстановительному механизму, относятся такие, как гидрирование олефинов, ароматических соединений и других соединений с кратными связями, СО и СО2 до метана, дегидрирование органических соединений, синтез аммиака, синтез углеводородов и спиртов из СО и водорода, окисление углеводородов, а также сернистого ангидрида и аммиака и т. д. Все эти процессы являются гомолитическими [4], при которых промежуточное взаимодействие с катализатором включает гомолитический разрыв двухэлектронных связей в реагирующих веществах и образование связей с катализатором с использованием неспаренных электронов последнего. [c.26]

При синтезе аммиака из азота и водорода в качестве катализатора применяется железо 0,01 % серы в железе заметно снижает каталитическую активность железа, а при 0,1% серы железо полностью теряет каталитические свойства. Некоторые веш,ества отравляют одни катализаторы и не отравляют другие. В обш,ем каждый катализатор имеет свой список ядов. Каталитические яды ограничивают, снижают срок службы катализаторов. В технологии очень важно тш,ательно предохранять катализаторы от отравления, предъявляя специальные требования к аппаратуре и очистке исходных веществ. Иногда действие яда удается использовать для ведения процесса в желательном направлении. Так, например, гидрирование хлористого бензоила в бензольном растворе над платиной приводит через ряд последовательных стадий к образованию толуола [c.430]

Особым типом се,лективной каталитической реакции является отравление катализатора прн каталитическом синтезе аммиака кислородом или кислородсодержащими газами, такими, как СО, СО) и Н О. Все эти газы легко взаимодействуют с поверхностью железного катализатора, приводя к образованию на ней хемо-сорбированного слоя атомов кислорода [294]. Во время реакции с водородом эти кислородные атомы конкурируют с ато.мами азота. Поскольку хемосорбция кислорода происходит со значительно большей теплотой хемосорбции, чем азота, прис тствие в газовой смеси даже очень малых количеств кислорода вызывает серьезное отравление поверхности катализатора. [c.161]

Если в равновесную химическую систему добавить какое-либо вещество, участвующее в рассматриваемом равновесии, то в системе начнется процесс, направленный на расходование части добавленного вещества, который будет протекать до восстановления нарушенного равновесия. И, наоборот, удаление из равновесной системы какого-либо из взаимодействующих компонентов приводит к протеканию процессов, направленных на образование дополнительного количества этого компонента. Поэтому для увеличения выхода продукта реакции стремятся поддерживать высокую концентрацию исходных веществ и удалять в ходе процесса образующиеся продукты. Например, при синтезе аммиака из азота и водорода стремятся постоянно удалять из циркулирующей смеси образовавшийся аммиак и насыщать смесь дополнительными порциями азота и водорода. Нотой же причине реакции, сопровождающиеся образованием продуктов, выпадающих в осадок, слабо диссоциирующих или удаляющихся из реагирующей массы с газами, идут до конца, т. е. до полного расходования исходных веществ. [c.150]

Тепловой эффект процесса /2N2 - /202= NO(г) при повышении температуры от 298 до 4000 К изменяется на 2,0 кДж/моль. Еще меньше влияние давления на тепловой эффект реакции. Так, для реакции синтеза аммиака из азота и водорода (все реагенты — газы) различие между значениями АНт при р= 101 кПа и р = 50 МПа не превышает 5 %. Поэтому при выполнении термохимических расчетов, допуская обычно незначительную ошибку, можно пользоваться стандартными значениями теплот образования даже тогда, когда условия протекания процесса отличаются от стандартных. [c.95]

Между элементами вертикальных столбцов проявляются отдельные черты и более близкого сходства. Например, для всех членов ряда Со, НЬ, 1г (в противоположность остальным элементам группы) характерно образование аммиакатов типа [Э(ЫНз)б]Хз. Члены ряда Ре, Ни, Оз являются особенно активными катализаторами при синтезе аммиака из элементов, а N1, Рс1 и Р1 — при реакциях присоединения водорода к органическим соединениям. Для Ре, Ки и Оз кислородные соединения характернее сернистых, тогда как в ряду N1, Рё, Р1 наблюдается обратное. В этом, равно как и в некоторых других отношениях. Ре, Ки и Оз похожи на Мп, Тс и Ке, а N1, Р(1 и Р1—на Си, Ад и Аи. По своим химическим свойствам элементы триад являются таким образом переходными между примыкающими к ним элементами подгруппы марганца, с одной стороны, и подгруппы меди — с другой. [c.453]

Зависимость АЯ от температуры изучается в курсе химической термодинамики и здесь не рассматривается. Мон<но заметить, что АЯ часто мало зависит от Т и от р. Наиример, стандартная энтальпия фазового перехода воды в пар равна 44,05 кДж/моль, а при 373 К — 40,91 кДж/моль. Изменение давления от 1-10 до 500-10 Па при синтезе аммиака из азота и водорода изменяет энтальпию образования аммиака примерно на 5%. Однако АЯ может сильно зависеть от Т, если теплоемкости исходных и конечных веществ сильно отличаются друг от друга. [c.22]

Побочный водород риформинга. Для использовапия побочного газа с высоким содержанием водорода, образующ егося при риформинге на платиновом катализаторе, в качестве сырья в производстве жидкого аммпака или в некоторых каталитических процессах нефтепереработки требуется эффективная его осушка. На установках синтеза аммиака присутствие воды приводит к вымерзанию или образованию гидратов в низкотемпературных узлах секции очистки, что ухудшает условия теплопередачи и гидравлические характеристики аппаратуры. При каталитических процессах нефте- [c.80]

Цианистый водород можно получать и многочисленными другими способами, но пи один из них не дает столь высоких показателей, как синтез из аммиака и метана с добавлением кислорода. В начальный период промышленного производства метилметакрилата цианистый водород получали синтезом из окиси углерода и аммиака с промежуточным образованием метил-формиата и формамида [c.226]

Этот принцип имеет огромное практическое значение. Так, синтез аммиака из азота и водорода — процесс экзотермический (теплота, выделяющаяся при образовании 1 моля аммиака, составляет 46 кДж) следовательно, максимальный выход аммиака будет достигаться при поддержании возможно более низкой температуры. Промышленный процесс получения аммиака из элементов стал практически осуществим только после того, как были найдены катализаторы, ускоряющие данную реакцию при низких температурах. [c.295]

Образование азотно-водородной смеси. На функциональной схеме производства аммиака (см. рис. 6.37) в месте ввода азота поставлен знак вопроса. В шахтном конверторе подачей воздуха, точнее, кислорода воздуха обеспечивается нужный температурный режим процесса, но так как с воздухом вводится и азот, необходимый для синтеза аммиака, шахтный конвертор еще выполняет функцию выделения азота из воздуха. Количество подаваемого воздуха должно быть таким, чтобы соотношение водород азот было стехиометрическим для синтеза аммиака, т.е. соответствовало 3 1. [c.402]

В 1911 г. М. Планк (1858—1947) подтвердил этот вывод для случаев, когда энтропия чистых кристаллических веществ при абсолютном нуле равна 0. Тепловая теорема Нернста немедленно привлекла к себе внимание исследователей прежде всего как основа для расчета энтропии и других термодинамических параметров химических реакций и фазовых переходов. Оказалось, что для вычисления энтропии по формуле Кирхгоффа достаточно знать лишь характер зависимости теплоемкости от температуры. После дискуссии о пределах применимости теоремы Нернста была принята следующая ее формулировка (1911) при абсолютном нуле все равновесные процессы происходят без изменения энтропии, которая остается равной нулю. Она получила приложение в ряде исследований. Сам В. Нернст рассчитал из удельных теплот температуру перехода ромбической серы в моноклинную. Особое значение теорема имела при расчетах режимов различных технологических процессов. Так, Ф. Габер в 1907 г. вычислил значение равновесия реакции синтеза аммиака из элементов. Далее на основе данных теплот образования углеводородов, определенных Ю. Томсеном, оказалось возможным рассчитать, что при взаимодействии водорода с углеродом при 500 °С и атмосферном давлении равновесие реакции наступает [c.242]

Реакции тетраметилметана иллюстрируют концепцию структурной чувствительности i[56]. В присутствии водорода можно ожидать двух параллельных реакций изомеризации и гидрогенолиза до меньших углеводородных фракций. Некоторые данные показывают, что изомеризация до изопентана требует специальных активных мест, имеющихся только на кристаллических плоскостях (111), или перестройки активных мест, приводящей к образованию таких плоскостей [65, 34]. Когда происходит изомеризация на указанных активных местах, то крекинг уменьшается до минимума. Поэтому ожидается, что изменения в размере кристаллитов, которые приводят к образованию граней (111), увеличивают селективность по изомеризации. Действительно, указанный эффект наблюдался на нанесенных платиновых катализаторах [34, особенна отчетливо после тепловой обработки, приводящей к более плотной упаковке граней (111). О такой перестройке поверхности сообщает работа по синтезу аммиака активность катализатора типа железо на оксиде магния увеличивается после обработки азота [63]. Проявление эффекта только в случае больших кристаллитов (30 нм) предполагает, что перестройка активных мест поверхности не происходит в кристаллах железа меньшего размера. [c.38]

Содержание в коксовом газе дициана (СН)2 настолько ничтожно, что об условиях его образования распространяться нет никакой нужды. Большего внимания заслуживает наличие в коксовом газе некоторого количества окислов азота. Хотя это количество также чрезвычайно мало и выражается обычно единицами промиль (тысячными долями процента), оно мюже приводить к большим неприятностям. При глубоком охлаждении коксового газа для получения водорода (для синтеза аммиака) образующиеся под влиянием окислов азота так называемые азотистые смолы забивают трубки теплообменников в аппаратах для разделения коксового газа, значительно сокращая этим период их непрерывной работы. Кроме того, некоторые непредельные соединения коксового газа, например циклопентадиен, реагируя с окислами азота, дают вещества, разлагающиеся при известных условиях со взрывом, что служит причиной аварий в разделительной аппаратуре заводов синтеза аммиака. [c.231]

При высоких температурах и давлениях молекулярный азот взаимодействует с кислородом, образуя окись азота, а в присутствии катализаторов — с водородом при синтезе аммиака. Он также реагирует при умеренных температурах с литием, кальцием, стронцием, барием, магнием, бериллием, бором, алюминием, титаном, кремнием и хромом с образованием нитридов. При температурах около 1800—1900° С смесь углерода, водорода и азота медленно реагирует с образованием цианистого водорода. Типичными для молекулярного азота реакциядш являются следующие [c.16]

Реакция синтеза аммиака из газообразных азота и водорода является обратимой н протекает по уравнению ЗH2 + N2ч=i 2NHз с выделением тепла. Для того чтобы эта реакция была сдвинута в сторону образования аммиака, промышленные установки для производства синтетического аммиака работают под давлением 30— 90 МПа и при температуре 450—500°С. [c.59]

Из того, что для процесса образования аммиака из азота и водорода 6573=24 кДж, можно лишь сделать вывод, что синтез аммиака при 400 °С неосуществим, если каждый иэ реагентов находится под атмосферным давлением. Но считать, что этот процесс при 400 °С вообще невоэможен, было бы ошибочным. Действительно, при высоких давлениях синтез аммиака становится воз-кОЖНЫМ. [c.190]

То же относится и к химическим процессам. Взаимодействие водорода и кислорода с образованием воды может происходить самопроизвольно, и осуществление этой реакции дает возможность получать соответствующее количессво работы. Но, затрачивая работу, можно осуществить и обратную реакцию — разложения воды на водород и кислород, — например, путем электролиза. И другие химические реакции, которые по своим термодинамическим параметрам не могут в данных условиях совершаться самопроизвольно, можно проводить, затрачивая работу извне. Большей частью это осуществляют или путем электролиза, или при электрическом разряде в газах, или действием света, или же путем повышения давления (причем одновременно изменяются и условия проведения реакции). Из хорошо известных процессов такого рода можно назвать фотосинтез в растениях, получение натрия и хлора путем электролиза расплавленного хлористого натрия, получение металлического алюминия из бокситов путем электролиза, синтез аммиака при высоком давлении и др. [c.209]

Из данных по синтезу КНз при бомбардировке смеси авота и водорода электропами заданной энергии следует, что минимальная энергия электронов, необ.ходимая для образования аммиака, равна 17 эв. Вследствие близости этого числа к потенциалу ионизации молекулы а юта, равному 15,65 эв, большинством исследователей принимается, что первичными активными центрами в реакции синтеза аммиака являются молекулярные ионы азота N2- Этн иопы должны легко взаимодействовать с водородом. Из масс-спектрометрического исследования рассматриваемой реакпии можно заключить, что первичным продуктом взаимодействия являются ионы КаН+, вероятно возникающие в результате процесса N3 + Нз = МзН - + Н (см. [66, 30]). [c.180]

Первые попытки синтезировать метанол были предприняты в начале XX в. после того, как было обнаружено каталитическое действие металлов и их оксидов в отношении образования соединений из более простых веществ, например аммиака из азота и водорода, а также после разработки основ физикохи-мии и создания подходящего оборудования для проведения процессов при высоких давлениях и температурах. В то время при синтезе метанола использовали результаты исследований по синтезу аммиака Ф. Габера, В. Периста и др. [c.209]

Это явление называют водородной коррозией. Оно характерно, например, для процесса синтеза аммиака, в котором водород, кроме обезуглероживания стали, диффундирует в металл, вызывая в нем глубокие изменения, свя-зииные с образованием гидритов и их разложением. Наряду с этим предии-лагается образование в стали вместо а-фазы более хрупкого твердого раствора подорода в железе. Снижение механической прочности стали объяс11яется также тем, что образовавшийся при обезуглероживании стали метан и растворенный водород вызывают дополнительные внутренние напряжения, приводящие к возникновению микро- и макротрещин. [c.460]

До открытия месторождений природного газа в Голландии и под Северным морем источники сырья (в виде низших углеводородов) в Западной Европе были очень ограничены. Поэтому в результате дальнейших исследований фирмы Ай-Си-Ай процесс риформинга был распространен в 1954 г. на гидронетроль (синтетический бензин), который получается гидрированием при высоком давлении каменного угля и креозота. Следующей разработкой явился риформинг легкой нафтыТ(дистиллата, во многом подобного гидропетролю), которая стала использоваться для производства водорода вследствие все увеличивающегося во всем мире числа нефтеперерабатывающих заводов. Технические проблемы (особенно удаление серы из исходного сырья и разработка новых катализаторов, пригодных для риформинга этих, более высокомолекулярных углеводородов под давлением без образования углерода) были разрешены, и в 1959 г. фирма Ай-Си-Ай пустила первые установки риформинга нафты. Процесс с нафтой в настоящее время широко используется не только для его первоначального назначения — получения газа для синтеза аммиака, но также (процесс Ай-Си-Ай 500) для производства городского газа с калорийностью около 500 БТЕ/фут (4805 ккал м ). Этот последний процесс представляет значительную ценность для стран, которые не обладают собственными месторождениями природного газа. [c.82]

При гетерогенном катализе в качестве катализаторов чаще всего исполь-.зуются смеси твердых веществ, каждое из которых играет определенную роль в стадиях каталитического процесса. Нескомпенсироваиное потенциальное поле и большое число дефектов кристаллической структуры приводят к тому, что на поверхности возникают особые активные центры адсорбции, а также донорные и акцепторные участки (центры), на которых происходит присоеди-ление или отщепление нуклеофильных и электрофильных частиц, протонов и -электронов. Чаще всего используемый в настоящее время катализатор синтеза аммиака имеет состав Ре/КаО/АЬОз. Первой стадией реакции синтеза -аммиака является адсорбция N3 на (1,1,1)-поверхности кубической объемно-центрированной решетки железа. На поверхности катализатора происходит также расщепление Нг на атомы. Адсорбированная и активированная молеку--ла N2 постепенно гидрируется атомарным водородом до промежуточного образования ЫаНб. При последующем присоединении атома водорода связь разрывается и образуется молекула аммиака ЫНз. Другие компоненты катализатора оказывают активирующее и стабилизирующее воздействие на отдельные стадии этого химического процесса. [c.436]

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]

Применение закона действия масс для расчета состава равновесных смесей и выхода реакции. Покажем на примере синтеза аммиака, как рассчитать выход реакции, если известна Кр и состав исходной смеси. Для синтеза используют смесь, в которой на 1 моль азота берут 3 моль водорода. Примем, что общее давление Роб составляет 50-10 Па, Обозначим число молей аммиака, образующегося при равновесии, пынз=2л . В соответствии со стехиометрическим уравнением для образования 2 моль КНз затрачивается 1 моль N2 и 3 моль Нг. Таким образом, при равновесии числа молей N2 и Нг составят N = (1—х) и /гн2=(3—Ъх). Общее число молей N2, Нг и ЫНз в равновесной смеси Ем будет Еп = = 2х+ (1 — л ) + (3—Эл ) = 4—2л . [c.44]

Пример (вопрос 7). В примере на стр. 283 были рассчитаны константы равновесия для синтеза аммиака и азнда водорода при 298 К. Используя энтальпии -образования нз табл. 4.1, найдите константу равновесня в каждом случае при [c.288]

В заключение этого раздела необходимо отметить выполненное Д. С. Циклисом [197] исследование возмоншости синтеза аммиака из азотоводородной смеси в отсутствие катализатора при высоких давлениях и температурах. Исследование было проведено на установке конструкции. Ю. 1М. Рябинина [184] (для адиабатического сжатия газов) в этой установке сжатие осуш ествлялось всего за 0,01—0,02 сек. Опыты показали, что при адиабатическом сжатии азотоводородной смеси до давлеу ний порядка 3000—10 ООО атм и температур порядка 2000— 4000 К наблюдается образование аммиака в количествах до 20% от равновесного и что таким образом синтез аммиака из азота и водорода может быть осуществлен и в отсутствие ката- [c.114]

Основное количество окиси углерода, содержащегося в неочищенном синтез-газе, сначала подвергают каталитической конверсии взаимодействием с водой с образованием двуокиси углерода и дополнительного количества водорода. Двуокись углерода легко можно удалить абсорбцией водой или щелочными растворителями, кмк было подробно описано в предыдущих главах однако получаемый газ все ехце содержит 2—4% окиси углерода, которую необходимо удалить практически полностью, чтобы предотвратить отравление катализатора синтеза аммиака. Хотя разработаны и некоторые другие процессы удаления небольших количеств окиси углерода, например метанирование или абсорбция жидким азотом, на протяжении многих лет важное промышленное значение сохраняет процесс абсорбции медноаммиачными растворами. [c.349]

Нитрид или нитриды железа представляют интерес в том отношении, что железо совместно с некоторыми другими металлами, как например, молибден, является очень чдобным катализатором в синтезе аммиака из водорода и азота, и поэтому образование и диссосиация их при условиях этого синтеза должны играть важную роль. [c.79]

Аденин (6-аминопурин), входящий в состав нуклеиновых кислот, может быть получен с выходом до 22% путем нагревания 120° С) в автоклаве раствора цианистого водорода в жидком аммиаке. Одновременно в результате поликонденсации пяти молекул цианистого водорода (с выделением одной молекулы аммиака) приблизительно с таким же выходом образуется 4,5-дициан-имидазол Исследование механизма полимеризации цианистого водорода в жидком аммиаке показало, что промежуточными продуктами реакции, по-видимому, являются формамидин, образующийся из эквивалентных количеств цианистого водорода и аммиака, димер цианистого водорода, его тример (аминомалононитрил) и тетрамер (диаминомалеонитрил). Некоторые стадии реакции-образование формамидина, димеров и тримеров цианистого водорода, катализируются анионом N0 , который образуется в реакционной смеси вследствие диссоциации цианистого водорода в жидком аммиаке. Синтезы аденина и 4,5-дицианймидазола можно схематически изобразить следующим образом [c.386]

MOB синтеза аммиака был предложен Темкиным и Пыжевым [88] и затем развит в работе Лава и Эммета i[85, 89]. Согласно основополагающему допущению, сделанному этими авторами, скорость реакции iS целом определяется скоростью адсорбции азота, и, таким образом, скорость образования аммиака иропорциоиальна давлению азота доле поверхности, свободной от аммиака и водорода и находящейся в свою очередь в равновесии с промежуточным продуктами реакции М—Н, М— NH и М—NH2, где М — поверхность катализатора. [c.537]

В. А. Ройтер [412], исходя из других соображений, также нашли существование кривых вулканообразного типа для ряда реакций. Эти соображения состоят в том, что для ступенчатых реакций наиболее выгодным предполагается такой путь, на котором теплоты реакции каждой ступеньки приблизительно равны (ср. [413]). Такие кривые были получены для реакций окисления водорода, окиси углерода, метана и аммиака кислородом, реакции синтеза аммиака, конверсии окиси углерода, восстановления окиси углерода водородом в метан и др. (по собственным и литературным данным). По оси ординат откладывается логарифм удельной каталитической активности при определенной температуре, а по оси абсцисс — изменение энтальпии предполагаемой промежуточной стадии (большей частью — образования окислов из элементов). Авторы указывают на аналогию их результатов с результатами, полученными на основании мультиплетной теории. [c.224]

Привлекают внимание весьма высокие значения Огаз- Следует напомнить, что синтез аммиака в гомогенной фазе под действием альфа-частиц исследовался различными авторами [26, 27]. В условиях эксперимента, аналогичных примененным нами, были получены значения С в пределах от 0,9 до 1,5. В нащих опытах Огаз и Отом были одного порядка, но количество аммиака было настолько мало, что его нельзя было обнаружить. Этот пример иллюстрирует роль, которую играют твердые тела в радиационном катализе . Эффективность гетеро генной реакции, индуцированной радиацией, оказалась в несколько сот раз больще ожидаемой величины. Настоящее исследование носит предварительный характер, тем не менее мы считаем, что механизм гетерогенной реакции существенно отличается от механизма гомогенной реакции. В ходе гетерогенной реакции образуется вода, количество которой равно количеству образующегося аммиака. Наоборот, в случае облучения катализатора в присутствии водорода или азота не наблюдается образования воды. [c.178]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология