Процесс - габер
Cтраница 2
Любая каталитическая система для получения аммиака при низкой температуре и низком давлении должна быть очень дешевой, чтобы конкурировать с процессом Габера, где основные затраты связаны с использованием установок высокого давления. Столкнувшись с проблемой нового и простого в аппаратурном отношении производства, современная промышленность аммиака не так-то легко согласится с перспективой отказа от дорогостоящего оборудования, и предполагаемая прибыль должна быть очень велика, чтобы такой отказ был бы возможен. Поэтому более вероятно, что новый удачный метод связывания азота будет использоваться для прямого синтеза азотсодержащих органических соединений. [16]
В общем при этом стремились к применению или крайне высоких давлений или давлений, значительно ниже тех, которые господствуют в процессе Габера. Далее рассмотрены различные видоизменения первоначального процесса Габера и отмечены их главные особенности. [17]
Хотя из истории известно, что поводом к началу первой мировой войны послужило покушение на эрцгерцога Фердинанда в Сараеве, техническая подготовленность Германии к войне стала возможной вследствие разработки процесса Габера, что позволило немецкой военной промышленности обходиться при производстве взрывчатых материалов без импорта чилийских нитратов. В процессе Габера ( правильнее называть его процессом Габера - Боша) вначале использовали осмиевый катализатор, но в 1912 г. Бош разработал катализатор на основе смеси железа с его оксидом. [18]
Эта заслуга принадлежит немецкому ученому Фрицу Габеру, который начал проводить необходимые термодинамические расчеты и эксперименты в 1904 г. и получил патент на свое изобретение в 1908 г.; в 1914 г с помощью процесса Габера началось получение аммиака в промышленных масштабах. Термодинамика и в наше время используется как основа для разработки новых химических процессов. Правда, теперь уже никто не видит в этом ничего сенсационного, но именно то обстоятельство, что без термодинамических расчетов немыслима работа современной химической промышленности, указывает на особую важность этой науки. [19]
Хотя из истории известно, что поводом к началу первой мировой войны послужило покушение на эрцгерцога Фердинанда в Сараеве, техническая подготовленность Германии к войне стала возможной вследствие разработки процесса Габера, что позволило немецкой военной промышленности обходиться при производстве взрывчатых материалов без импорта чилийских нитратов. В процессе Габера ( правильнее называть его процессом Габера - Боша) вначале использовали осмиевый катализатор, но в 1912 г. Бош разработал катализатор на основе смеси железа с его оксидом. [20]
Получаемый в процессе Габера аммиак можно не только непосредственно вносить в почву, но и превращать в аммонийные соли, например сульфат аммония ( NH4) 2SO4 или в гидрофосфат аммония ( NH4) 2HPO4, которые затем используются в качестве удобрений. [21]
Хотя из истории известно, что поводом к началу первой мировой войны послужило покушение на эрцгерцога Фердинанда в Сараеве, техническая подготовленность Германии к войне стала возможной вследствие разработки процесса Габера, что позволило немецкой военной промышленности обходиться при производстве взрывчатых материалов без импорта чилийских нитратов. В процессе Габера ( правильнее называть его процессом Габера - Боша) вначале использовали осмиевый катализатор, но в 1912 г. Бош разработал катализатор на основе смеси железа с его оксидом. [22]
При пропускании синтез-газа над другими катализаторами при наличии дополнительного количества кислорода окись углерода почти количественно превращается в двуокись, а водород остается неизменным. Именно таким образом можно приготовить газовую смесь, необходимую для процесса Габера ( см. гл. Около половины очищенного кислорода, используемого в промышленности, идет на получение аммиака по методу Габера. [23]
Это второй процесс, применяемый при получении исходных веществ для процесса Габера. [24]
Для того чтобы азот мог прореагировать, необходимо разорвать между атомами азота ( хотя бы частично) тройную связь. Энергия связи N N чрезвычайно велика ( 945 кДж / моль), и большинство реакций с участием молекулярного азота имеют высокую энергию активации и требуют для их проведения высокой температуры и присутствия катализатора, как, например, в знаменитом процессе Габера получения аммиака ( см. гл. [25]
Связь Н - Н, ДОгэв ЮЗ ккал моль 1, доставляет в этом отношении меньше хлопот. Повышая температуру, можно увеличить скорость реакции, но при этом положение равновесия сдвигается влево, и чтобы вновь сдвинуть его вправо, необходимы высокие давления. В процессе Габера применяются малоэффективные катализаторы, работающие не слишком активно, несмотря на довольно высокие температуры ( около 400 - 550 С), вследствие чего возникает необходимость в применении давлений в 100 - 1000 атм. Прикладная цель исследований по проблеме связывания атмосферного азота, которые проводятся в настоящее время, заключается в том, чтобы, используя соответствующие катализаторы, достигнуть высокой степени превращения при комнатной температуре и атмосферном давлении. Преодолев этот этап, сравнительно несложно перейти от простейшей реакции между азотом и водородом к реакциям с участием азота, ненасыщенных органических молекул, водорода и окиси углерода, позволяющим получить множество органических соединений. Как мы видели в предыдущей; главе, достоверно установлено, что вследствие активации водорода связь Н - Н разрывается в процессе окислительного присоединения. [26]
Поскольку Q К, реакция смещается слева направо, что означает образование дополнительного количества NH3 и уменьшение [ N2 ] и [ Н2 ], в результате чего устанавливается новое равновесие, которое по-прежнему описывается константой равновесия К. Если из реакционной системы непрерывно удалять образующиеся в ней продукты, реакция будет смещаться в сторону образования все новых и новых продуктов. Сжижая образующийся NH3, можно значительно повысить выход NH3 в процессе Габера; одновременно с удалением жидкого NH3 газообразные N2 и Н2 используются для очередного цикла реакции, что позволяет получить дополнительное количество NH. [28]
К чисто химическим реакциям относятся взаимодействия веществ друг с другом с образованием новых соединений; эти взаимодействия обычно происходят при молекулярных соударениях, длящихся при комнатной температуре примерно 10 - п с. Частицы должны сблизиться на расстояние, достаточное для того, чтобы влиять друг на друга; это и есть соударение. Мы уже вкратце обсуждали природу таких соударений, а также влияние температуры, давления и концентрации на вероятность того, что они приведут к реакции. Повторите эти темы, а также посмотрите разделы, посвященные обсуждению доменных процессов, химии серы, гидрирования и процесса Габера. [29]
Процесс Клода характеризуется работой под давлением 900 - 1000 ат, против 200 - 250 ат, применяемых в процессе Габера. С и давлении 1000 ат, может находиться 57 5 % аммиака. На практике при объемной скорости 100 000 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 1 кг катализатора в час составляет около 6 кг, против 0 3 до 0 4 кг, 1 полулаемых в процессе Габера. Так как при образовании 1 моля аммиака выделяется около 13000 кал, то очевидно, что поддержание уровня температуры сводится к проблеме удалени тепла, а не к его сохранению. [30]
Страницы: 1 2 3