Синтез аммиака равновесная концентрация NHg в смес

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]

Синтез аммиака N2 + ЗН2 = NN3 представляет собой экзотермическую реакцию, в течение которой объем смеси уменьшается. В соответствии с принципом Ле-Шателье, процесс целесообразно проводить при повышенном давлении. Температура синтеза с одной стороны ограничена активностью катализатора, с другой - его термостойкостью. По этой причине режим процесса не должен выходить за рамки температурного интервала 700-830 К. Промышленный интерес представляет процесс с выходом продукта более 20%. На рис. 3.5, а представлены зависимости равновесной концентрации аммиака от температуры при разных значениях давления. Выполнение требуемых условий достигается на затемненном участке фафика. Из проведенного термодинамического анализа можно сделать вывод, что ддя данной реакции целесообразно создание давления, превышающего значение 20 МПа. В промышленности процесс ведут при 30 МПа. [c.70]

Если сейчас проанализировать влияние изменения концентраций, давления и температуры на направление смещения химического равновесия в реагирующей смеси, то окажется, что равновесие всегда смещается в сторону ускорения реакций, противодействующих производимым изменениям условий, при которых реагирующая смесь находится в состоянии химического равновесия. Это положение является очень важным при решении многих технологических вопросов. Например, из рассмотрения влияния давления и температуры на положение равновесия в реакции синтеза аммиака вытекает, что увеличению выхода аммиака способствуют повышение давления и понижение температуры. Однако необходимо иметь в виду следующее. Максимальная концентрация аммиака в реагирующей смеси при данных условиях соответствует равновесной. Но при низких температурах скорости реакций малы и для установления равновесия требуется много времени, что сильно снижает производительность всего процесса. Поэтому синтез аммиака ведут при повышенных температурах и с применением катализаторов. [c.119]

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]

Определить равновесную концентрацию аммиака при синтезе его из эквимолекулярной азото-водородной смеси при температуре 500 °С в зависимости от давления Р (атм.), принимающего значения 10,30, 100,300, 600. [c.152]

Образование аммиака в смеси Нг + N2 тоже может происходить в электрическом разряде. Однако одновременно с синтезом ЫНз в разряде идёт и его разложение, причём равновесная концентрация МНз при первых опытах оказалась очень небольшой— всего 3—4%. В дальнейших исследованиях оказалось, что равновесная концентрация и выход реакции при вымораживании аммиака очень сильно зависят от ряда внешних условий, [c.684]

Равновесную концентрацию аммиака при синтезе его из эквимолекулярной азото-водородной смеси (АВС) можно определить по уравнению [c.155]

Реакция синтеза обратима и протекает с уменьшением объема и с выделением тепла. Согласно принципу Ле Шателье, повышение давления и отвод выделяющегося тепла смещают равновесие реакции в сторону образования аммиака. В промышленных условиях синтез аммиака проводят при температуре около 500° С и давлении 300 ат. В этих условиях равновесная концентрация аммиака может достигать лишь 26%. Для полного превращения азото-водородной смеси в аммиак применяют многократную циркуляцию газовой смеси через колонну синтеза. С целью ускорения реакции используется железный катализатор. Газовая смесь (циркулирующая и свежая) поступает в колонну синтеза с определенной объемной скоростью, под которой понимают количество газа (в м ), пропускаемого через 1 катализатора в 1 ч. Чем выше объемная скорость газа, тем меньше содержание аммиака в газовой смеси (при одинаковых давлении и температуре) [c.145]

Азотоводородная смесь, получаемая конверсией углеводородов и газификацией твердого топлива, содержит инертные для синтеза аммиака компоненты — аргон и метан. Аргон вносится с атмосферным воздухом, а остаточное содержание метана определяется параметрами процессов конверсии, газификации и метанирования. В цикле синтеза аммиака неизбежно постепенное накопление аргона и метана, снижающих равновесную концентрацию аммиака в значительно большей степени, чем вызванное ими уменьшение парциальных давлений водорода и азота. Поэтому содержание аргона и метана в циркулирующей смеси строго регламентируется и поддерживается на определенном уровне путем постоянной продувки части газов. [c.196]

Таким образом, химическое равновесие синтеза аммиака при давлениях до 300—600 атм может быть удовлетворительно выражено уравнением для идеальных смесей реальных газов дальнейшее повышение давления приводит к весьма значительным отклонениям результатов расчета от экспериментальных данных. Результаты исследования синтеза аммиака при давлениях выше 1000 атм свидетельствуют о быстром росте равновесной концентрации аммиака с повышением давления. [c.33]

Для сдвига равновесия реакции синтеза аммиака вправо по закону действия масс следует увеличить концентрацию азота и водорода в равновесной газовой смеси или уменьшить концентрацию аммиака. [c.124]

В табл. 1И-2 и 111-3 приведены данные о конверсии метана смесями НзО Н-Оз и НдО 4-0-2+ N2 с целью получения безазотистого и азотистого технологических газов для синтеза аммиака. Концентрация кислорода в реакционной смеси, поступающей на катализатор, равна соответственно 23 и 17%. И для этих систем при объемных скоростях до 11 ООО степень превращения метана близка к равновесной, выделения свободного углерода не происходит. Добавление [c.96]

Процесс Клода характеризуется работой под давлением 900— 1000 ат, против 200—250 ат, применяемых в процессе Габера. Как уже упоминалось, равновесные условия показывают, что возможная степень превращения азото-водородной смеси в аммиак при данной температуре тем выше, чем выше давление, и в газовой смеси, выходящей из колонны синтеза, работающей при 500 С и давлении 1000 ат, может находиться 57,5% аммиака. На практике при объемной скорости 100 ООО и при температурах от 500 до 650° С концентрация аммиака достигает 25%, что соответствует превращению в аммиак 40% поступающей азото-водородной смеси при прохождении через одну колонну синтеза. Выход аммиака на [c.186]

По закону действия масс для сдвига равновесия реакции синтеза аммиака вправо необходимо в равновесной газовой смеси увеличить концентрацию азота и водорода или уменьшить концентрацию аммиака. Для этого в промышленных установках газовую смесь, как только из нее образовалось некоторое количество аммиака, выводят из колонны синтеза и освобождают целиком или частично от аммиака. Затем к газовой смеси добавляют свежие азот и водород и вновь пропускают ее через колонну синтеза. Повторяя этот процесс непрерывно, добиваются почти полного использования азотоводородной смеси. [c.59]

Пш1 введении в равновесную систему (при р = onst) инертного газа концентрации реагентов (парциальные давления) уменьшаются. Если течение процесса связано с уменьшением объема, то равновесие сместится влево (например, при синтезе аммиака). Наоборот, для реакций, которые сопровождаются возрастанием объема реакционной смеси, разбавление инертным газом вызывает увеличение полноты реакции. Если же ЛУ = О, то система будет нечувствительна к присутствию инертного газа. [c.202]

Из табл. 5 видно, что прн низких температурах (200 °С) достигается очень высокий выход аммиака, однако для этого требуется очень длительное время (данные при низких температурах определены экстраполяцией). С повышением температуры при неизменном давлении концентрация аммиака чрезвычайно резко падает. Аналогично при повышении давления (температура постоянна) концентрация аммиака в равновесной смеси сильно возрастает. Из табл. 5 также наглядно видна противопо-ломшость влияния р и 7 на равновесные концентрации и отсюда возможность выбора оптимального режима с точки зрения экономики производства. Данные по синтезу аммиака в диапазоне давлений до 200 МПа представлены в табл. 6. [c.96]

Пример синтез аммиака (N2 + ЗН2 = 2ЫНз) протекает с уменьшением объема. Стехиометрическое отношение исходной смеси Н2 N2 = = 3 1 сохраняется в течение реакции. Если обозначить равновесную концентрацию аммиака Ср, тогда равновесные концентрации N2 и Н2 соответственно будут равны 0,25(1 - Ср) и 0,75(1 - Ср) и уравнение равновесия примет вид [c.67]

Концентрации аммиака в равновесной газовой смеси при объемном отношении Н2 Ы2 = 3, вычисленные по уравнению (5), представлены на рис. УПМ, из которого следует, что в условиях, применяемых в процессе синтеза г4Нз, полное превращение Нг и N2 в аммиак невозможно. Поэтому синтез аммиака ведут в замкнутых (циклических) установках, в которых образующийся в результате синтеза аммиак конденсируется и отделяется, а оставшийся [c.203]

Значение второго начала термодинамики для химии можно пояснить следующим типичным примером. Эквимолярная смесь азота, водорода и аммиака заполняет сосуд под умеренным давлением при высокой температуре, когда реакции идут быстро. Реакция N2ЗН2 = 2МНз в этой смеси мыслима в обоих направлениях, одинаково не противоречащих первому началу. В действительности же в указанных условиях она идет лишь в сторону разложения аммиака до тех пор, пока его не останется в смеси очень малое, но вполне определенное количество. После этого реакция останавливается и наступает состояние, называемое химическим равновесием. Очевидно, что выбранные условия мало пригодны для синтеза аммиака азотно-водородная смесь прореагирует лишь в очень малой доле и значительных количеств аммиака получить из нее не удастся. Второе начало позволяет все это предвидеть, указать зависимость равновесных концентраций от давления и температуры и выбрать наиболее благоприятные условия для получения нужных продуктов. Действительно, созданию важной промышленности синтетического аммиака предшествовало термодинамическое исследование, установившее оптимальные условия реакции. [c.288]

Кроме того, оказалось, что железные плавленые катализаторы различного химического состава, имеющие одинаковую активность, характеризуются и одинаковой зависимостью изменения скорости от изменения концентрации аммиака в исходной газовой смеси, как видно из табл. 7. Это говорит о том, что природа активных центров железных п-тавленых катализаторов синтеза аммиака разного химического состава одинакова. Результаты работы также показали, что с увеличением начальной концентрации аммиака в значительной мере уменьшается влияние изменения температуры на концентрацию аммиака в отходящем газе и скорость реакции, а оптимальная температура понижается. Так, при давлении 300 ат, объемной скорости 30 ООО час и 20% NH з в газе на входе в колонку содержание аммиака в газе на выходе на катализаторе ГК-2 было при 400° — 23,6%, при 425° — 23,9% и при 450°С — 24,0%, хотя равновесные концентрации [c.174]

Совершенно иная картина наблюдается при высокой температуре (450— 500° С) синтез аммиака достигает максимума вблизи стехиометрического состава, т. е. в условиях максимальных равновесных концентраций, а степень приблил ения к равновесию проходит через минимум. При высоких температурах увеличение содержания водорода приводит к повышению активности катализатора, что связано с уменьшением степени покрытия поверхности катализатора азотом, находящимся в равновесии с аммиаком и водородом газовой фазы. Указанное пологкение соответствует уравнению Тёмкина — Пыжева. Из сказанного видно, что наблюдается двойственное влияние водорода на активность катализатора отрицательное при низких температурах и положительное при высоких, что показано на рис. 1. Механизм влияния водорода на активность катализатора пока недостаточно выяснен, и эта проблема является предметом нашего исследования. Чем больше объемная скорость (меньше время контакта) и выше общее давление, тем значительнее отрицательное влияние водорода при низких температурах, т. е. более опти-мальпы составы азото-водородной смеси с меньшим отношением Нг N2 (табл. 2). [c.144]