Синтез аммиака эффективное давление

Отметим две модификации реакторов с неподвижным слоем катализатора, к которым применимы развитые ниже методы расчета. Иногда каталитические реакторы с внутренним теплообменом выполняют в виде кожухотрубных теплообменников, но катализатор размещают не в трубках, а в межтрубном пространстве. Так конструируют реакторы для высоких давлений, где важно эффективное использование объема аппарата, в частности реакторы синтеза аммиака и метанола. [c.29]

В современных схемах синтеза аммиака газ поступает на очистку под давлением до 2,94 МПа (30 кгс/см ). Б этих условиях эффективны процессы физической абсорбции органическими растворителями. В настоящее время такие процессы используются главным образом для очистки природного газа с высоким содержанием двуокиси углерода и сероводорода, однако они могут быть применены и для очистки конвертированного газа. [c.263]

Реакция (а) имеет различные технические применения. Равновесие водяного пара по (а) с добавкой не участвующего в реакции азота создается при газификации угля. Через раскаленный уголь продувают последовательно воздух и водяной пар. Вследствие высокой температуры часть двуокиси угле -рода диссоциирует, но вместе с тем происходит и догорание окиси углерод а в двуокись углерода. В то же время окись углерод а образуется и вследствие неполного сгорания углерода по реакции (б), в которой одновременно от распада водяного пара образуется водород. В зависимости от цели конверсии (т. е. переработки газов для изменения их состава) стремятся обогатить равновесную смесь водородом или окисью углерода. Очистку от СОз производят поглощением водой или щелочными растворами под давлением. Смесь СО -f На является сырьем для синтеза спиртов, бензина и т. д. Избыток водяного пара используется при подготовке смеси водорода с азотом воздуха для синтеза аммиака. Эффективность действия избытка массы водяного пара возрастает при понижении температуры, когда константа равновесия превышает единицу. Вычисление, аналогичное выполненному выше, показывает, что при Кр — 1,375 (Г 1000° К) десятикратный избыток водяного пара обеспечивает полноту реакции 97%. При высоких температурах эффективность действия избытка массы одного из исходных веществ становится меньше при Кр ж 0,5 Т ж 1350° К) полнота реакции для того же значения у = 10 составляет 84%. [c.327]

Широкое и эффективное применение высоких и сверхвысоких давлений (синтезы аммиака, метанола, мочевины и других веществ, конверсия окиси углерода, процессы гидрогенизации, разделение коксового газа, получение концентрированной азотной кислоты, электролиз воды и т. д.) обусловлено не только тем, что многие промышленно важные реакции протекают с уменьшением объема. Режим повышенного давления ускоряет процессы, позволяет уменьшить размеры аппаратуры, улучшить теплопередачу и т. д. — словом, интенсифицировать процесс. [c.134]

В зависимости от технологической схемы получения азото-водородной смеси (без промывки газа жидким азотом) она в различной степени может быть загрязнена метаном, образующимся в процессе газификации мазута. Присутствие в азото-водородной смеси СН4 и Аг (инертные газы) отрицательно влияет на синтез аммиака. Чем выше содержание инертных примесей в азото-водородной смеси, тем ниже эффективное давление синтеза, являющееся важнейшим фактором интенсификации процесса синтеза ЫНз. Эффективное давление определяется по формуле [c.83]

Одним из признанных эффективных методов интенсификации химико-технологических процессов (ХТП) является рециркуляция - многократный полный или частичный возврат потока газов, жидкостей или твердых веществ в технологический процесс, установку, аппарат. В настоящее время с рециркуляцией проводятся многие промышленные процессы, такие, как каталитический крекинг, пиролиз, риформинг, синтезы аммиака, карбамида, метанола, получение полиэтилена высокого давления и многие другие. [c.284]

Периодическое изменение входных концентраций На и N2 в реакции синтеза аммиака на железных и рутениевых катализаторах оказалось эффективным лишь при низких давлениях. Так, при осуществлении синтеза при 325—425°С и давлении 1 МПа наблюдалось увеличение производительности железного катализатора на 30% при оптимальной величине периода колебаний 30 с [3]. Такое же увеличение производительности наблюдалось при давлении 2,5 МПа (Г = 400°С), но при величине периода 7—10 мин [c.32]

Высокий выход продукта и наибольшая селективность процесса. Они обеспечиваются оптимальным режимом работы реактора температурой, давлением, концентрацией исходных веществ и продуктов реакции. Каталитический реактор должен так же обеспечить эффективное применение катализатора. Однако, большей частью имеется противоречие между высокой степенью превращения и интенсивностью работы реактора (рис. 19). С повышением объемной скорости степень превращения (или общий выход продукта) неизбежно снижается, тогда как интенсивность рабогы реактора возрастает. В циклических схемах (замкнутых ХТС) преимущества отдают интенсивности, в схемах с открытой цепью (разомкнутые ХТС)—высокой степени превращения при наибольшей селективности. Так, в циклической схеме синтеза аммиака при объемной скорости до У = 40 000 ч-, степень превращения азота (выход аммиака) за один проход составляет лишь 12— 14%. При окислении диоксида серы в схеме с открытой цепью при объемной скорости V = 600 ч получают степень превращения до 99%. [c.78]

Чтобы предотвратить ухудшение свойств ванадиевого катализатора в производстве аммиака, необходимо удалить оксид углерода из синтез-газа при давлении У-Ю —Н-Ю кПа. Эффективным катализатором этого процесса является платина на подложке прн 160 °С. Типичные результаты приведены ниже [c.197]

Многие каталитические реакции при нормальном давлении идти не могут. К ним относятся синтез аммиака, синтез метанола и высших спиртов (стр. 709, 715), оксосинтезы (стр. 726) и т. д. Во многих других случаях давление может несколько ускорять и реакции, протекающие без снижения объема, вероятно вследствие увеличения числа эффективных столкновений реагирующих молекул, повышающих концентрацию реагентов в единице объема. [c.46]

Опробовав эффективность различных веществ в роли катализаторов, Габер в конце концов остановился на смеси железа с оксидами металлов. Некоторые варианты разработанных им рецептов катализаторов используются еще до сих пор. Эти катализаторы позволили достаточно быстро достигать равновесия при температурах порядка 400-500 С и давлении газовой смеси в диапазоне 200-600 атм. Высокие давления необходимы для получения удовлетворительной степени превращения (выхода) при равновесии. Как можно видеть из табл. 14.2, если бы удалось найти улучшенный катализатор, с помощью которого можно было бы достаточно быстро проводить реакцию при температурах ниже 400-500°С, это позволило бы получать аналогичный выход при значительно более низких давлениях. Последнее, в свою очередь, привело бы к большой экономии в стоимости оборудования для синтеза аммиака. Учитывая все возрастающие потребности в азотных удобрениях, фиксацию азота следует рассматривать как весьма актуальную проблему, которая заслуживает затраты дополнительных исследовательских усилий. [c.58]

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]

Эффективное давление синтеза [уравнение (а), см выше], РэФФ.- "1 232 Равновесное содержание аммиака, % [c.380]

Структура такого типа для катализаторов синтеза аммиака особенно целесообразна, если восстановление проводится ири относительно низком давлении, когда диффузия протекает в кнудсеновском или переходном режиме и эффективный коэффициент диффузии зависит от размера пор (см. стр. 48 сл.). [c.40]

Последнее обстоятельство ограничивает область применения разработанных диффузионных элементов (с толщиной стенки а = 0,1 мм) процессами, не требующими больших затрат драгоценных металлов и наиболее эффективно использующими специфические свойства этих мембран. К таким процессам относятся прежде всего процессы получения водорода высокой чистоты из углеводородов, включающие их паровую конверсию и диффузионное разделение образующейся смеси. Полимерные мембраны, как отмечалось выше, не обладают необходимой селективностью в системе Н,—СО,. Поэтому мембраны из палладиевых сплавов могут быть эффективно использованы для разделения отходящих газов при высоких давлениях, например продувочных газов синтеза аммиака и метанола, и в ряде других процессов разделения газовых смесей. [c.219]

Давление, влияя на каталитические процессы в обыкновенных условиях, влияет также и на адсорбцию ядов. Предполагают, что изменение эффективности катализатора с давлением различно для каждого отдельного катализатора [II]. Переходя от атмосферного давления к давлению 100 ат, активность катализатора в некоторых случаях возрастала больше, чем под влиянием промотора. При синтезе аммиака с промотированными и непромотированными железными катализаторами [96] отравляющее действие водяного пара при высоком давлении следовало правилу — чем выше активность катализатора, тем больше количество адсорбированного кислорода промотированным железным катализатором удерживается значительно больше кислорода, чем непромотированным, однако не определено давление и промотор сильнее действует на адсорбцию кислорода. При рассматриваемых условиях кислород в катализаторе находится в форме окиси, а не в виде адсорбированных молекул, так как количество [c.389]

Этот процесс используется для тонкой очистки синтез-газа в производстве аммиака от двуокиси углерода, которая является ядом для катализатора синтеза аммиака. В качестве катализатора гидрирования используется никель, нанесенный на окись алюминия, каолин или цемент из алюмината кальция [7]. Кинетика гидрирования двуокиси углерода при атмосферном давлении описывается уравнением 1-го порядка [8]. Эффективная константа скорости для зерна произвольной формы определяется соотношением [c.190]

В тех случаях, когда реакция протекает с уменьшением объема, при повышении давления химическое равновесие сдвигается в сторону увеличения выхода конечного продукта. В таких реакциях применение повышенного давления в сочетании с использованием достаточно активного катализатора оказывается весьма эффективным. Примерами подобного рода реакций могут служить синтез аммиака, гидрирование диизобутилена с получением изооктана, гидрирование жиров, а также ряд процессов получения искусственного жидкого топлива. [c.6]

И, наконец, на примере конструкции колонны синтеза аммиака, описанном в работе [51], покажем, насколько эффективными являются рациональные методы конструирования. В первоначальных вариантах колонн металл корпуса, работающий в атмосфере водорода при высоком давлении, защищали от воздействия высокой температуры огнеупорным футеровочным слоем. Водород, диффундирующий частично через футеровку и стенки внутреннего облицовочного железного цилиндра, удалялся через специальные отверстия, просверленные в корпусе. Такая конструкция удовлетворительно защищала корпус от перегрева, но оказалась недостаточной для защиты корпуса колонны от водородной хрупкости. Современные колонны сконструированы таким образом, что стенки корпуса защищены от перегрева холодным потоком газа. Сущность защиты заключается в том, что наружный толстостенный корпус колонны отделяется от горячих внутренних частей потоком быстро движущегося холодного газа, поступающего для реакции. Это позволяет не только предохранить стенки от нагрева, но и ослабить вредное влияние водорода на металл колонны. [c.439]

Переход в 1958 г. азотной промышленности на переработку природного газа вызвал необходимость интенсификации процессов конверсии метана. В восьмой и девятой пятилетках на базе новой технологии и комплексной автоматизации были разработаны агрегаты синтеза аммиака мощностью 1200—1500 т/сут с использованием технологического тепла. Продолжаются изыскания путей повышения эффективности действующих и создания новых катализаторов синтеза аммиака, позволяющих работать при более низких давлениях и температурах. [c.147]

Для эффективной работы инжектора аппаратура агрегата синтеза аммиака и коммуникации должны быть рассчитаны так, чтобы потеря напора в агрегате не превыщала 3—5 ат В этом случае давление в агрегате синтеза из-за низкого к. п. д инжектора будет на 30—50 ат ниже давления свежего газа [c.248]

Получение веществ искусственным путем — важная н увлекательная задача химии. Однако в природе н.меется 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 (тысячи 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]

На процесс синтеза аммиака значительное влияние оказывает применяемое при этом давление (рис. УП1-6). Однако общее давление газовой смеси еще не характеризует эффективного давления процесса синте-фактического давления [c.215]

Наиболее важным из промышленных неорганических синтезов, требующих катализатора, является синтез аммиака из азота и водорода по методу Габера. Сегодня даже при использовании наилучшего искусственного катализатора для проведения этого процесса необходимы высокие температура и давление. Тем не менее существует возможность найти еще более эффективный катализатор, ибо известно, что клевер фиксирует атмосферный азот при комнатных температуре и давлении. Вот почему многие современные исследования направлены на изучение процессов, относящихся к пограничной области биохимии и неорганической химии. [c.20]

Температура. Из рис. VI-2 следует, что при объемных скоростях 25—30 тыс. ч максимальное количество NH3 в газовой смеси обеспечивается тогда, когда ббльшая часть катализатора нагрета до 470—5(Ю° С. В действительности колонны работают при более высоких температурах (470—530 °С), что связано с наличием в синтез-газе кислородсодержащих соединений, понижающих активность катализатора, а также инертных примесей, уменьшающих эффективное давление синтеза. В системах с промывкой синтез-газа жидким аммиаком можно поддерживать температуру в горячей точке колонны ниже на 20—25 °С. Допустимая температура на входе в слой катализатора 430—440 °С. [c.268]

Метан, аргон, азот не являются ядом для катализаторов синтеза аммиака, процессов гидрирования, гидроочистки, но они накапливаются в цикле и снижают эффективное давление процесса и, следовательно, производительность. [c.7]

Исходя из этого наибольшее распространение получили установки среднего давления, на которых эффективно осуществляется процесс выделения аммиака, достигается высокая скорость синтеза. Поэтому далее будет рассмотрена лишь схема синтеза аммиака при среднем давлении. [c.100]

Лепна-Берке водород и для гидрогенизации и для синтеза аммиака получается из водяного газа в генераторах, работающих на буро-угольных брикетах. Для получения чистого водорода водяной газ очищается от сернистых соединений, для чего нередко используются алкацидные растворы. Окись углерода конвертируется в углекислоту, легко отмывающуюся в скрубберах. Гидрирование проводится в две фазы в автоклавах высокого давления, внешним видом напоминающих гигантские орудийные стволы. В первой — жидкой фазе, мелко раздробленный и суспендированный в антраценовом масле или в смоле уголь подвергается гидрированию над подвижным или плаваю-щим> катализатором — окислами железа (болотная руда, отходы производства алюминия и т. д.). При этом угольные компоненты молекулы угля, имеющие, как можно считать в первом приближении, вид пчелиных сот, распадаются. Более мелкие четырех- и трехкольчатые осколки (типа фенантрена и других ароматических углеводородов с конденсированными кольцами), насыщаясь водородом (кольцо за кольцом), будут превращаться вследствие распада образовавшихся жирных колец сначала в двухкольчатые углеводороды (гомологи нафталина) и, наконец, в гомологи бензола или даже, в зависимости от условий гидрирования, в гомологи циклогексана и циклопентана. Само собой разумеется, что при понижении температуры гидрогенизации (проводимой в пределах 550 —380°) и повышении гидрирующей эффективности катализатора, деструктивная гидрогенизация может быть остановлена и на стадии гомологов [c.154]

Эффективность работы трубчатой печи зависит в основном от температуры реакционной трубы и давления в ней. Ограниченные возможности. материала труб сдерживают рост давления процесса. В печах водородных установок оно не превышает 20-22 ат, а в печах установок синтеза аммиака 40 2 ат. Зависимость срока службы труб из сплава НК-40(Х25Н20С2) ох давления в трубе и температуры металла по данным рмы лу представлена на рис. 41 /С8/. Как видно, эта сталь [c.147]

Допустим, в производстве аммиака в реакторе метанирования (СО + ЗН2 = СН4 + Н2О) для очистки азотоводородной смеси (АВС) от остатков оксида углерода по какой-то причине уменьшилась степень гидрирования СО. Соответственно, АВС, поступающая в отделение синтеза аммиака, будет содержать больше СО и меньше СН4. Синтез аммиака осуществляется в системе с рециклом (см. рис. 5.5) и поэтому уменьшение инертного компонента СН в исходной смеси приведет к снижению его накопления в цикле синтеза и, следовательно, к увеличению парциального давления азота и водорода. Последнее увеличит скорость реакции и, соответственно, степень преврашения АВС в продукт Эффект благоприятный и проявляется сразу же после такого изменения в метанировании. Но с другой стороны, СО - яд для катализатора синтеза аммиака. С увеличением содержания СО дезактивация катализатора будет происходить быстрее, что приведет к ухудшению эффективности процесса во времени, по мере отравления катализатора. [c.272]

Каталитические реакции свойственны живой природе и протекают в клетках организмов и растений. Большинство биохимических процессов являются каталитическими. Живая материя располагает высокоактивными, тонкоселективными биологическими катализаторами, по своей эффективности несравненно превышающими катализаторы, используемые химической технологией. Так, например, живая клетка связывает атмосферный азот в виде химического соединения при температуре почвы и атмосферном давлении. В промышленности же фиксация атмосферного азота (синтез аммиака) достигается путем больших затрат энергии для создания необходимых высоких давлений и температур. Причина заключается в относительно малой активности катализатора промышленного синтеза аммиака. [c.196]

Следовательно, в данном случае реакция будет протекать в кинетической области, если размеры зерен катализатора будут меньше 0,3 мм. Такой вывод был сделан в работе [523] для реакции синтеза аммиака при атмосферном и пониженном давлениях. Как видно из уравнения (X. 107) граница кинетической области сдвигается в сторону больших размеров гранул при увеличении времени контакта и возрастании эффективного коэффициента диффузии. Следовательно, чем меньше время контакта, т. е. чем больше объемная скорость, тем хменьше должны быть размеры гранул, чтобы реализовыЕ алась кинетическая область. С этим следствием согласуется соотношение (Х.95). [c.416]

При восстановлении иногда происходит значительное уменьшение объема зерен катализатора. Так, при восстановлении цинк-хромовых катализаторов таблетки уменьшаются в оЗъеме на 10-15 , никель-хромовый - на 10-12 , железный катализатор синтеза аммиака - на 6-8%. Очевидно поэтому при применении предварительно восстановленного катализатора в промышленный реактор может быть помещено соответственно большее количество активного катализатора, чем при загрузке невосстановленного контакта с последующим восстановлением в реакторе. Это позволяв более эффективно использовать объем промышленных аппаратов, ччю особенно существенно для контактных процессов, протекающих при высоких давлениях. [c.39]

Ла установках синтеза аммиака под низким и средним давлением проблема содержания инертного метана и аргона в газовых потоках играет более важную роль, чем на установках синтеза под высоким давлением, где эти компоненты растворяются в продукте и, таким образом, выводятся из системы. На заводе синтеза аммиака под низким и средним давлением эти инертные компоненты накапливаются до концентрации 20% и выше в колонном аппарате и настолько снижают эффективное парциальное давление, что для г.оддержания тре-буемо11 производительности становится необходимым периодическ[1 продувать систему. Потери от продувки можно снизить или полностью устранить, разумеется, за счет некоторых дополнительных расходов на очистку. [c.434]

Успехи органич. К. неразрывно связаны с развитием теории строения органич, соединений Бутлерова. В 1869—74 А. М. Бутлеров заложил основы гидратационного К., превратив олефины в спирты путем присоединения воды в присутствии серной к-ты, а также открыл каталитич. полимеризацию непредельных углеводородов в присутствии HoSOi, Н3РО4, BF3 и других катализаторов. Обе эти реакции нашли широкое промышленное применение. В 1871 М. М. Зайцев впервые применил каталитич. гидрирование водородом (в присутствии палладия) при восстановлении нитросоединений в амины. В 1881 М. Г. Кучеров открыл реакцию гидратации ацетиленовых углеводородов при каталитич. действии солей окиси ртути, широко применяемую в пром-сти для нолучения ацетальдегида из ацетилена. В. Н. Ипатьев впервые показал большую эффективность сочетания катализа с высокими давлениями, положив тем самым начало большому и важному для техники разделу К. под давлением (синтеза аммиака, метанола, гидрирование органич. соединений). [c.231]

По замкнутым или полузамкнутым схемам процесс дистил- пяции плава мочевины проводится в две ступени. В процессе двухступенчатой дистилляции плава мочевины большая часть аммиака может быть выделена из раствора в виде высококонцентрированной фракции при дросселировании продуктов реакции синтеза мочевины с давления 200 ат до 20—25 ат. Эффективность этого процесса определяется тем, что выделившийся при дросселировании аммиак может быть возвращен в цикл без дополнительных энергетических затрат. [c.559]

Для промовирования металлических катализаторов трудно восста-навливаемые окислы используются чаще, чем металлы. Железо, являющееся наиболее употребительным катализатором в синтезе аммиака при высоких давлениях, в отсутствии промотора сохраняет высокую каталитическую активность лишь в течение короткого промежутка времени, а затем быстро теряет её. Добавление же небольших количеств окиси алюминия или окиси магния делает эту активность перманентной Действие окиси алюминия иногда приписывается сохранению структуры типа магнетита (РедО ), благодаря образованию шпинели РеО, А1зОз, изоморфной с магнетитом. Железные катализаторы, изготовленные из магнетита, эффективнее, чем изготовленные из других окислов. Полезны также щёлочи которые. [c.313]

Свойства систем NN3—002—НаО—С0( N112)2 и NN3—СО2—Н2О в условиях проведения дистилляции плава синтеза при повышенных давлениях. В промышленной практике широко распространена двухступенчатая схема дистилляции с давлением в первой ступени до 20 ат. Выбор такого давления обусловлен тем, что в этом случае отогнанный аммиак можно сконденсировать без дополнительного компримирования, применяя для охлаждения обычную воду. В последние годы наметилась тенденция к повышению давления при дистилляции плава в первой ступени, так как это позволяет более эффективно использовать тепло, выделяющееся при синтезе. [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология