Синтез аммиака синтеза аммиака

В качестве источника сырья для производства продуктов нефтехимической промышленности стали использовать метан из природного газа. Конверсией метана с водяным паром или реакцией с кислородом получали газ синтеза (смесь окиси углерода и водорода) и водород. Таким образом, метан из природного газа стал одним из исходных продуктов для получения синтетического метилового спирта и синтетического аммиака. Синтез аммиака был разработан в Германии непосредственно перед первой мировой войной, за ним последовало развитие процесса производства синтетического метанола в обоих случаях исходным сырьем служил каменный уголь. Подобно этому и паро-метановый и метано-кислородный процессы получения газа синтеза имеют европейское происхождение, при этом в качестве сырья используется метан, являющийся побочным продуктом в процессах разделения коксового газа или при гидрогенизации угля. [c.21]

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]

После колонны синтеза аммиак извлекается из циркулирующего газа конденсацией. В системах синтеза, работающих под давлением 250—300 атм, этот процесс осуществляется в две ступени — сначала отделяется основное количество N [3 путем охлаждения газа в водяном холодильнике до 20—35° С, а затем более глубокое выделение нроизводится в конденсационной колонне и испарителе путем охлаждения газовой смеси испаряющимся жидким аммиаком. В системах, работающих под высоким давлением, ограничиваются одноступенчатой конденсацией аммиака в водяных конденсаторах. [c.215]

Схема установки для синтеза аммиака приведена на рнс. 86. Смесь 3 объемов водорода и 1 объема азота засасывают компрессором и сжимают под давлением 80 ООО кПа. Затем смесь проходит через маслоотделитель (для удаления частиц масла) и фильтр, наполненный прокаленным углем. Очищенная азото-водородная смесь поступает в контактный аппарат, где находится катализатор — губчатое железо с добавкой соединений алюминия и калия. Здесь при температуре около 500 С и происходит синтез аммиака. Выходящую из контактного [c.343]

В отличие от синтеза озона синтез аммиака является экзотермической реакцией ( /2N2 -Ь + / зНз КНз + 11,0 ккал). Однако вследствие необходимоспг активации осуществление этой реакции также сопряжено с затратой энергии, что в равной мере отпосится как к термической реакции, так и к реакции, проводимой в электрическом разряде. Основные особенности этих процессов были описаны в работе [141]. Выло показано, что в зависимости от типа разряда и условий проведения реакции устанавливается определенный продол реакции. Так, было найдено, что при проведении этой реакции в безэлектродном разряде достигается предельная концентрация аммиака 36%, а в тлеющем разряде при вымораживании аммиака жидким воздухом — 98%. Эти данные свидетельствуют о наличии обратной реакции разложения КПз, идущей параллельно с прямой реакции синтеза. ]Выход аммиака обычно составляет несколько грамм на киловатт-час, изменяясь с изменением условий и типа разряда в пределах от десятых гра.м.ма до величины порядка 10 г. Укажем также, что при проведении реакции в тлеющем разряде было установлено различное действие отдельных частей )азряда. [c.180]

В отделении цеха синтеза аммиака другого предприятия на колонне отмывки газообразного аммиака из танковых газов был обнаружен пропуск продукта во фланцевом соединении люка. Колонну остановили для замены прокладки, а затем промыли конденсатом. Анализ среды на содержание аммиака в колонне не проводили и при вскрытии люка слесарь отравился аммиаком. [c.10]

Реакции окисления сернистого ангидрида и аммиака, синтеза аммиака из азота и водорода не могут идти с необходимой для производства скоростью без примене-ния катализаторов. Таким образом, катализаторы, ускоряя соответствующие реакции в миллионы раз, обеспечивают возможность промышленного производ- ства аммиака, азотной и серной кислот. [c.10]

Термическое соединение водорода с азотом в отсутствие катализатора никогда не наблюдалось, и гомогенное разложение аммиака при температурах ниже 1200° протекает очень медленно. При получении атомов водорода в разрядной трубке и впуске их в азот аммиак не образуется, однако он получается при введении атомов азота в водород. Таким образом, скорее требуется катализатор, расщепляющий молекулу азота на атомы, чем катализатор гидрирования. И действительно, некоторые хорошие катализаторы гидрирования неактивны в синтезе аммиака. Однако и металлы, образующие [c.292]

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]

Каскады реакторов широко применяются в химической технологии, в частности, для окисления ЗОа в 50з, для хлорирования бензола и т. п. В промышленном исполнении каскады реакторов могут быть также в виде секционных аппаратов (например, при конверсии окиси углерода, окислении ЗОз в ЗОд, синтезе метанола, синтезе аммиака). [c.157]

Так как железные катализаторы имеют максимальную активность при температуре не ниже 400—500 С, при которой нельзя обеспечить высокую степень превращения АВС в аммиак, синтез аммиака ведут в условиях, далеких от равновесных и определяющее влияние на общую скорость процесса оказывает скорость прямой реакции ( 1). [c.200]

Представления об энергетической неоднородности поверхности катализатора были использованы М. И. Темкиным при изучении кинетики многих каталитических реакций и особенно синтеза аммиака. Разработанная им теория объясняет наблюдаемые на опыте дробные порядки реакций. Для процесса синтеза аммиака М. И. Темкин вывел общепринятое в настоящее время кинетическое уравнение, при помощи которого можно объяснить результаты более ранних исследований, а также и поздних исследований, не получивших до этого определенного истолкования. М. И. Темкин установил, что при синтезе аммиака на железном катализаторе единственным адсорбирующимся газом является азот и скорость реакции определяется скоростью его адсорбции. При выводе уравнения было учтено, что активные центры отличаются своими энергетическими характеристиками и на разных активных центрах адсорбция идет с различной скоростью. Упомянутое выше уравнение для скорости синтеза аммиака, находящееся в прекрасном согласии с опытом, имеет вид [c.278]

Для развития творческого мышления при обучении химии можно рекомендовать и использовать химические сочинения . Темы сочинений самые разнообразные описание химических объектов (вода, аммиак, метан, алмаз, графит), объяснение причин прохождения или неосуществимости процессов (синтез алмаза, синтез аммиака и т. п.), поиск проблем в заданных чис- [c.6]

Можно предположить, что одной из причин отравления катализатора при проведении синтеза (например, синтеза аммиака) [c.220]

Влияние размеров зерен катализаторов. Первоначально изучалось влияние размеров зерен йз на характеристики стационарных режимов процесса синтеза аммиака. Расчеты выполнялись для первого слоя двухполочного аппарата со временем контакта 0,064 с. Скорость фильтрации реакционной смеси, пересчитанная на нормальные условия, 4,56 м/с. При увеличении размеров зерна катализатора с 5 до 10 мм степень превращения на выходе из первого слоя уменьшалась с 13,2 до 9,7%, что связано с уменьшением степени использования внутренней поверхности зерна катализатора, обусловленного наличием диффузионного торможения. Температурные градиенты внутри зерна в стационарном режиме невелики и в зоне максимальных температур градиентов по слою не превышают 1 (для зерна 2 мм) и 3°С (для 5 мм зерна). Для зерна катализатора размером 10 мм температурный перепад в зерне достигает 6°С в стацпонарном режи.ме. Однако перенос тепла внутри зерна не оказывает заметного влияния на характеристики стационарного процесса. Например, были выполнены расчеты стационарного режима (для зерна 2 мм) и 3°С (для зерна 5 мм). Для зерна катализатора проводности Яз = 0,5-10 ккал/(м с град). При этих значениях параметров в зерне образуется перепад температур между поверхностью и центром 6° (если зерно находится в зоне максимальных температурных градиентов по длине слоя). На выходе из первого слоя двухполочного реактора оптимальная степень превращения достигала 2 = 9,7% аммиака, а температура Г = 474°С. Для изотермического зерна катализатора выходные характеристики первого слоя составляли соответственно 2 = 9,6% и Г = 472°С. Таким образом, при расчетах стационарных режимов зерна катализатора можно считать изотермическими. [c.212]

Описанным способом легко вычислить выход аммиака нри других давлениях и той же температуре, например при Ро = 700 атм, он увеличивается примерно до 45 %. Опыт показывает, что при повышении температуры Кр уменьшается и соответственно снижается выход аммиака. Синтез аммиака, поэтому было бы выгодно проводить при низких температурах, однако при этом скорость реакции очень мала. На практике этот синтез осуществляют при относительно высоких температурах и давлениях. [c.66]

Заметим, что общее давление Ра в выражении константы равновесия в степени включено Ап, которая представляет собой разность между числом молей газов — продуктов реакции и исходных веществ. В случае синтеза аммиака Ам = —2. Вообще, если Ап отрицательна, т. е. реакция протекает с уменьшением объема и числа молей газов, то при увеличении давления равновесие смещается в сторону образования продуктов. Это соответствует некоторому общему принципу (Ле-Шателье), согласно которому внешнее воздействие на равновесную систему, вызывает в этой системе процессы, которые уменьшают результаты такого воздействия. В случае синтеза аммиака увеличение общего давления приводит к возрастанию количества образовавшегося аммиака, т. е. к уменьшению общего числа молей газов в данном объеме и, следовательно, к падению давления. При положительном значении Ап повышение давления уменьшает выход и при Ап = 0 выход не зависит от общего давления. Рассмотрим, например, реакцию синтеза оксида азота воздуха, для которой Ап = 0 [c.66]

Поясним на примере приведенной выше реакции синтеза аммиака. Если внешнее воздействие будет состоять в увеличении концентрации азота или водорода, то тем самым оно будет благоприятствовать реакции, вызывающей уменьшение концентрации этих веществ, и, следовательно, равновесие сместится вправо. Соответственно, увеличение концентрации аммиака будет смещать равновесие влево. [c.44]

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]

Синтез-газ, используемый для получения метанола и для оксосинтеза, представляет собой смесь водорода и окиси углерода, Производство синтез-газа является также промежуточной стадией процесса получения водорода. Синтез-газ можно получить некаталитически, в частности при взаимодействии кислорода и водяного пара с углем, коксом или жидкими углеводородами. Мы рассмотрим только каталитические процессы. К ним близки также процессы получения газов для синтеза аммиака и процессы получения восстановительных газов (защитных атмосфер) для металлургии. [c.159]

Может показаться, что идеальными условиями для синтеза аммиака являются 200°С и 1000 атм, но для достижения равновесия при такой низкой температуре требуется настолько большое время, что приходится несколько пожертвовать выходом ради повышения скорости реакции. В промышленности процесс получения аммиака проводится при 450 С с использованием в качестве катализатора оксида железа. [c.243]

Схема приготовления водного аммиака (аммиачной воды) представлена на рис. Сырьем является газообразный аммиак,, подаваемый под избыточным давлением 2 ат из цеха синтеза аммиака или из хранилищ жидкого аммиака в колонну 3 тарельчатого типа с колпачками. Используется также газообразный аммиак,, выделяющийся при заполнении цистерн жидким аммиаком. Нижняя часть колонны 3 представляет собой трубчатый теплообменник, предназначенный для отвода значительной части тепла растворения аммиака. По трубкам теплообменника проходит охлаждающая вода, в межтрубном пространстве циркулирует водный аммиак, через слой которого барботирует газообразный аммиак. Во избежание забивки колонны солями жесткости поглощение аммиака производится химически очищенной водой. Остаток непоглощен-Ного аммиака поступает в верхнюю часть колонны, где газ проходит через колпачковые тарелки. На тарелках расположены охлаждающие змеевики, в которых циркулирует вода. Продукционный водный аммиак (концентрация 25% N1-13) перекачивают из колонны насосами 5 в хранилище 6. [c.638]

Поясним это определение на примере промышленного синтеза аммиака из азота и водорода. Аммиак образуется в химическом процессе при протекании химической реакции N2 + ЗН2 = МНз. Превращение осуществляют при температуре 700-850 К и давлении 30 МПа. Из-за обратимости реакции исходная азотоводородная смесь не может превратиться полностью, и прореагировавшая смесь содержит как продукт реакции - аммиак, так и непрореагировавшие азот и водород. Образовавшийся аммиак необходимо выделить. Для этого прореагировавшую смесь охлаждают, и сконденсированный аммиак отделяют от газообразных компонентов. Конденсация - физико-химический процесс в промышленном синтезе аммиака. Непрореагировавшие N5 и Н2 возвращают в реактор. Для повышения давления, а также для циркуляции газов необходимо их сжатие, что является механическим процессом. Нагрев и охлаждение потоков, осуществляемые при этом, - теплообменные процессы. Совокупность указанных операций в их последовательности, реализующих промышленное получение аммиака (продукта) из водорода и азота (исходные вещества), е,стъ химико-технологический процесс синтеза аммиака. [c.16]

Существенное влияние на выбор конструкции насадки и диаметра колонны оказывает перепад давления в колонне. Чтобы избежать утечки газа в местах уплотнений внутренних частей колонны, следует стремиться к уменьшению в ней перепада давления. Величина допустимого гидравлического сопротивления зависит от схемы агрегата синтеза и типа машин, применяемых для циркуляции газа. При использовании центробежных и поршневых компрессоров допустимый перепад давлений в колонне может достигать 8—10 ат, а при применении инжектора — 2 ат. Для колонн синтеза с малым перепадом давления и большой производительностью требуется больший диаметр, меньшая высота и отличающиеся от общепринятых конструктивные решения насадки. При выборе конструкции насадки необходимо в некоторых случаях учитывать возможность перехода с производства аммиака на производство метанола. [c.380]

Впервые синтез аммиака из азота воздуха осуществил немецкий химик Габер в 1913 г. В нашей стране источником водорода для синтеза аммиака долгое время являлись искусственные газы — водяной и коксовый. С 1959 г. для получения аммиака стал использоваться природный газ. [c.150]

В табл. 16-1 приведены результаты применения уравнения (16-22) к 11 вариантам исходных условий синтеза аммиака. Это не последовательные моменты одной реакции, начинающейся из одинаковых исходных условий, а именно наборы различных исходных условий проведения реакщш. В самой правой колонке таблицы приведены изменения свободной энергии АС реакции синтеза аммиака при конкретных указанных концентрациях реагентов и продуктов. Вопрос о том, как проследить течение реакции от начала до конца, рассматривается в гл. 17. [c.79]

Проблеме производства синтез-газа для химической поо-мышленности посвящено большое число обзоров, монографий и статей [41—43]. Синтез-газ находит широкое применение для производства метанола и других спиртов, альдегидов, кетонов, простых и сложных эфиров, парафиновых, олефиновых и ароматических углеводородов. Кроме того, процесс газификации угля позволяет получать водород, необходимый для синтеза аммиака, в процессах гидрогенизации угля, гидрокрекинга вакуумного дистиллята нефти. Упрощенная схема переработки синтез-газа в ценные промежуточные и целевые продукты приведена на рис. 1.1. [c.21]

Во втором издании (1-е вышло в 1967 г.) освещены теоретические основы и технология процессов производства азотоводородной смеси и синтез—газа, синтеза аммиака. Даны примеры технологических расчетов, характеристики катализаторов, адсорбентов и абсорбентов. Рассмотрено типовое оборудование, а также принципы автоматизации технологических процессов. Особое внимание уделено описанию энерготехнологических агрегатов оптимально большой единичной мощности. [c.464]

Основные научные работы посвящены изучению катализа. Обнаружил (1906—1909) активирующее действие добавок к твердым катализаторам. Предложил (1909) в качестве катализатора синтеза аммиака железо, активируемое добавками, и на таком смешанном катализаторе впервые осуществил синтез аммиака. Открыл (1912) несколько групп смешанных аммиачных катализаторов, на основе которых в Оппау был построен (1913) первый завод по синтезу аммиака. Развил (1912—1930) учение о смешанных катализаторах, выделив типичные промоторы и яды в гетерогенном катализе. Выдвинул теорию, объясняющую механизм действия добавок. [324] [c.338]

В отличие от синтеза озона синтез аммиака является экзотермической реакцией (V2 N3 /а Ha- NHg -f 11,0 ккая). Однако вследствие, необходимости активации осуществление этой реакции также сопряжено с затратой энергии, что в равной мере относится как к термической реакции, так и к реакции, проводимой в электрическом разряде. Исследованию последней реакции посвящено много работ Г378]. Было показано, что в зависимости от типа разряда и условий проведения реакции устанавливается определенный предел реакции. Так, было найдено, что при проведении этой реакции в искровом разряде пределу реакции отвечает 3 % аммиака, в коронном разряде предельная концентрация аммиака для стехиометрической смеси составляет 4,1%, в тлеющем разряде — 6%. Далее, в безэлектродном разряде была достигнута предельная концентрация аммиака 36 %, а в тлеющем разряде при вымораживании аммиака жидким воздухом —98%. Этй данные свидетельствуют о наличии обратной реакции разложения NH3, идущей параллельно с прямой реакцией синтеза. Выход аммиака обычно составляет несколько г амм на киловатт-час, изменяясь с изменением условий и типа разряда в пределах от десятых долей грамма до величины порядка 10 г. Наибольший Выход был пол гчен В случае тихого разряда (8,2 г1квт-ч), что нужно приписать более высокому давлению. Был измерен также выход аммиака, получающегося при бомбардировке смеси азота и водорода электронами заданных энергий. Так, при энергии электронов 25 эв на пять электронов приходится одна молекула NH3, что отвечает выходу в 5,1 г1квт-ч. Укажем также, что при проведении рекций в тлеющем разряде было установлено [c.355]

П. А. Митташ открыл несколько групп смешанных катализаторов синтеза аммиака, на основе которых в 1913 бы,и реализован промышленный процесс на заводе в Оппау. К. У. Ф. Манних открыл реакцию замены водорода в органических соединениях на аминометильную группу действием формальдегида и аммиака, а также аминов или их хлористоводородных солей (реакция Манниха). [c.666]

В будущем возможно более широкое использование метанола в органическом синтезе и химической промышленности в целом, а также применение его в качестве топлива, источника водорода, в микробиологическом синтезе, для очистки сточных вод и других целей. В химической промышленности большое значение имеет синтез высших спиртов, алвдегидов, кетонов, кислот и углеводородов на основе водорода и окиси углерода. Производство этих продуктов потребляет более 5% водорода и в дальнейшем доля водорода для них будет возрастать.Таким образом, наряду с синтезом аммиака синтез органических продуктов является крупнейшим потребителем водорода. [c.5]

В последнее время значительное вннманне уделяется прямому каталитическому синтезу аминов из аммиака с олефинами. Этилен с аммиаком реагирует даже под давлением с большим трудом и ничтожными выходами смеси аминов, но пропилен и другие амины реагируют легче. По данным А. Стивенсона 133) парафины с аммиаком при 450—475° над такими катализаторами, как У,05/А120д (2 8) или (М00з+ У0д)/А1.20д, образуют лишь 3—3,5% соответствующих нитрилов. Реакция облегчается при замене парафина на олефин. [c.669]

На современных заводах батареи поршневых компрессоров заменены центробежным компрессором. В результате введения этого усовершенствования 1) заводы, производящие синтез-газ, работают при давлениях, приближающихся к 30-35 атм вместо 5-10 атм (см. гл.11) 2) создание центробежньсх компрессоров позволило компримировать газ до 150-200 атм /3/. Как в процессе синтеза аммиака, так и в процессе синтеза метанола вследствие уменьшения давления конверсия за проход уменьшилась. Однако применение центробежных рециркулирующих насосов снизило стоимость рецикла, так что падение степени превращения за один проход стало приемлемым. [c.224]

Преобладающее значение получил другой метод промышленного производства аммиака — синтез аммиака из водорода и aзoma [c.433]

Применение очень высоких давлений ограничивается техническими трудностями, связанными с изготовлением аппаратуры. На скорость процесса синтеза аммиака отрицательно влияют вредные примеси [сероводород, оксид углерода (II), пары воды и др.], понижающие активность катализатора. Поэтому азотоводородную смесь, только часть из которой превращается в аммиак, подвергают тщательной очистке. Все системы синтеза аммиака работают с использованием принципа циркуляции, т. е. для более полного использования Н2 и N2 образовавшийся аммиак сжижают под действием низких температур и отделяют, а непрореагировавшую часть азотоводородной смеси вновь направляют в колонну синтеза аммиака. [c.43]

Для реакции синтеза аммиака из азота и водорода, при которой лимитирующим этапом является хемосорбция азота, максимум каталитической активности смещен в сторону меньшего числа -электронов ц лежит у железа. Удельная каталитическая активность никеля в отношении этой реакции на три порядка ниже активности железа. По-видимому, энергия связи азота с поверхностью железа наиболее близка к опти-мальио.му значению для процесса синтеза аммиака на хроме она слишком велика, в результате чего очень медленно протекают последующие этапы гидрирования хемосорбированного азота на никеле же энергия хемосорбции азота слишком мала, и сорбция ироисходит очень медленно. Это предположение согласуется и с данными по кинетике синтеза аммиака на различных металлах. [c.136]

Но ДЛЯ ТОГО, чтобы иметь исходные вещества для синтеза аммиака, надо сначала получить водород из природного газа и воды, а азот выделить из воздуха. Совокупность процессов и операций для превращения природного газа, воды и воздуха в аммиак, - химико-технологический процесс производства аммиака из природных материалов. Как часть он включает в себя и химико-технологический процесс синтеза аммиака. Можно также описать последовательность операций и процессов превращения природного газа, воды и воздуха в азот и водород — химикотехнологический процесс производства азотоводородной смеси. [c.17]

Путем частичного сжигания метана или упомянутых выше реакций метана с кислородом, водяным паром и СО при помощ,и несколько модифицированного способа также можно получать исходную газовую смесь для синтеза аммиака. Метан частично конвертируется водяным паром при температуре 700—800° над никелевыми катализаторами затем происходит процесс частичного сжигания с воздухом, причем азот подводится в количестве, требуемом в дальнейшем для синтеза аммиака. При сжигании температура газов вновь повышается, так что остаточный метан можно дополнительно конвертировать с водяным паром. В конечном итоге получают газ, состоящий в основном из азота, водорода и окиси углерода. Последнюю обычным способом конвертируют водяным паром над железными катализаторами в СОо и Нг- Для дальнейшей переработки и очистки газов применяют обычные классические способы 118]. В США за период 1926—1954 гг. построено 27 заводов синтеза аммиака производительностью около 8000 т1сутки ЫН , работающих по описанному способу [19]. [c.341]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология