Теоретические основы синтеза аммиака

Очистка газа от СO

Поглощение медно-аммиачным раствором. Метод основан на том, что CO абсорбируется медно-аммиачным раствором с образованием комплексного со-единения. Поглотительная способность медно-аммиачных растворов при обычных условиях невелика. Поэтому очистка проводится при давлении 100-300 атм. и температуре

0-15⁰С. Регенерацию ведут при температуре 77-79⁰С и атмосферном давлении. Еще более эффективно регенерация идет под вакуумом. При регенерации по-глотительный раствор теряет часть аммиака, который пополняют. После реге-нерации и охлаждения поглотительный раствор снова подают на поглощение. После очистки остается не более 0,003% CO.

Промывка жидким азотом. При промывке жидким азотом СО растворяется в азоте. Этот метод обычно используется при получении азото-водородной сме-си из коксового газа.

Синтез аммиака основан на реакции:

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ + Q

Реакция экзотермическая. Тепловой эффект реакции зависит от температуры и давления. При температуре 500 ⁰С, тепловой эффект реакции зависит от тем-пературы и давления:

p=1 атм., Q = 50 кдж/моль

P=100атм.,Q = 52 кдж/моль

P=1000атм.,Q = 69 кдж/моль

Для смещения равновесия вправо необходимо увеличивать давление и понижать температуру. Однако при низкой температуре очень мала скорость процесса.В производственных условиях для получения требуемой скорости синтез аммиака ведут при температуре 400-500⁰С с использованием твердого катали-затора. В промышленности в настоящее время получил распространение же-лезный катализатор содержащий оксиды алюминия, кальция и магния, кото-рые усиливают его действие. Этот катализатор показал высокую активность и стойкость к перегревам и вредным примесям. Однако серосодержащие соеди-нения отравляют катализатор необратимо. При содержании в катализаторе 0,1 % серы его активность падает на 50%, а при содержании 1 % серы происходит полное отравление катализатора. Кислородсодержащие соединения отравляют катализатор сильно, но обратимо.

Синтез аммиака типичный гетерогенный каталитический процесс.

Основные стадии процесса:

1.Диффузия азота и водорода из ядра потока к зерну катализатора и внутрь пор зерна

2.Активированная абсорбция азота и водорода на катализаторе.

3.Взаимодействие азота и водорода на поверхности катализатора, при этом азот принимает электрон от катализатора, а водород отдает электрон катализа-тору, в результате чего последовательно образуются следующие поверхност-ные химические соединения: имид-NH, амид- NH₂, аммиак.

4. Десорбция аммиака и его диффузия в объем газовой фазы.

Лимитирующей является 2 стадия.

Дата добавления: 2014-01-03