Реакция - образование - аммиак
Cтраница 4
 |
Зависимость массовых долей водорода, образующегося в результате термической диссоциации МНз, от температуры при / 330 0 МПа и различных дозировках аммиака ( GNHi. [46] |
Приближенные оценки показывают, что при концентрации кислорода в термически деаэрированной воде 10 мкг / кг концентрация азота в ней может составлять 19 мкг / кг. Таким образом, общая концентрация азота в питательной воде для данного случая составляет 36 мкг / кг. А на реакцию образования аммиака при такой концентрации азота при р 30 0 МПа и 7800 К должно быть израсходовано - 4 мкг / кг водорода. [47]
Молекулярный азот N2 настолько устойчив к обычным химическим веществам, что он характеризуется как инертный, подобно благородным газам. Вследствие большой энергии тройной связи ( 945 кДж / моль) энергия активации очень велика. Так, вопреки тому, что реакция образования аммиака является экзотермической ( АЯ 50 кДж / моль), общепринятый синтез этого продукта по Габеру протекает при повышенном давлении ( 20 МПа) и температуре 500 С даже в присутствии эффективного катализатора. [48]
Логейс [3] и Эмери [4] определили устойчивость аммиачного реактора, когда изменяются температура входного газового потока и процентное содержание аммиака в нем. На практике, однако, такжеизменяютсяскоростьвходногопотока, процентное содержание инертных газов в нем и перепуск холодного газа. Концентрация аммиака во входном потоке замедляет реакцию образования аммиака, поэтому необходимо как можно более эффективно выделять аммиак в восстановительной секции до рециркуляции. [49]
Для ускорения реакции повышают ее температуру путем подвода тепла, но при этом равновесие должно смещаться в таком направлении, чтобы в системе поглощалось как можно большее количество подводимого тепла. Следует учитывать, что при отрицательном значении AS повышение температуры также уменьшает вероятность протекания реакции. Кроме того, даже при 700 К и повышенном давлении реакция образования аммиака из азота и водорода идет еще слишком медленно. [50]
 |
Колонна синтеза малой производительности. [51] |
В дальнейшем температурный режим колонны поддерживается за счет выделения большого количества тепла в результате реакции синтеза. Из центральной трубы газовая смесь подается сверху во внутренние трубки Фильда, дальше газ идет по кольцевым зазорам между внутренними и внешними трубками Фильда снизу вверх. После этого азото-водородная смесь сверху поступает на катализатор, в присутствии которого и протекает реакция образования аммиака. В результате реакции синтеза газ нагревается. Из катализа-торной коробки газ проходит трубное пространство теплообменника и выходит из колонны через нижнюю крышку. [52]
Так как соединение водорода и азота в аммиак сопровождается уменьшением объема реагирующей системы, то очевидно, что увеличение давления должно вести к увеличению равновесного процента аммиака. Первые определения равновесия, сделанные Габе-ром и ван - Оордтом2 под давлением в 1 ат и при температурах около 1000 С, привели к констатированию только следов аммиака. Более поздние определения Габера и Ле-Роосиньоля ( Le Rossi-gnol) 28 под давлением в 1 ат и при температурах от 700 до 1000 С, далее Нернста 2в и Иоста27 ( Nernst и Jost) при 72 ат и наконец Габера и Ле-Россиньоля 29 ( 1908 г.) при 30 ат более точно установили константу равновесия для реакции образования аммиака и выяснили, в какой мере повышение давления ведет к повышению равновесного процента аммиака в реагирующей смеси. [53]
 |
Схема ящика Вант-Гоффа. [54] |
При этом заслонка / может пропускать только азот, заслонка 2 - только водород, а заслонка 3 - только аммиак. В самой камере находится равновесная смесь газов с равновесными давлениями PH. PNS и РМНЗ - В цилиндрах, соединенных с окошками, под поршнями помещены индивидуальные газы N2, H2 и NH3, находящиеся под давлениями соответственно PL Р2 и Р3, превышающими равновесные. Реакция образования аммиака проводится путем одновременного введения в камеру реагентов и вывода из камеры продукта при давлениях газов, равных ( бесконечно близких) их равновесным парциальным давлениям. Для этого движением поршней в цилиндрах исходные давления газов Н2 и N2 предварительно и давление NH3 после вывода из камеры доводятся до равновесных. [55]
Страницы: 1 2 3 4