Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
РА РВ РЕ РО РТ РУ РЫ

Равновесная концентрация - аммиак

 
Равновесные концентрации аммиака при t 325 - 500 С и Р 10 - 1000 am в смеси азота и водорода стехиометрического состава были определены экспериментально Ларсоном и Доджем.
Равновесная концентрация аммиака Zp ( в объемн.
Таким образом, равновесные концентрации аммиака в случаях I и II не могут быть одинаковыми.
В каких соотношениях находятся равновесные концентрации аммиака для этих случаев.
Там же имеются таблицы равновесной концентрации аммиака.
При разбавлении азото-водородной смеси инертным газом равновесная концентрация аммиака уменьшается в большей степени, чем соответствовало бы снижению парциальных давлений азота и водорода.
Данные этой таблицы показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза. Однако применение высоких давлений ( до 1000 атм), приводящих к весьма значительному росту равновесных концентраций аммиака, позволяет практически осуществлять синтез на катализаторах при 400 - 550 С; эти условия обеспечивают ( при достаточно больших объемных скоростях) выход аммиака, равный 30 - 60 % теоретического. Этот катализатор и был применен в указанных выше исследованиях равновесия синтеза аммиака. Повышение давления при синтезе выше 1000 атм обусловливает дальнейший значительный рост равновесной концентрации аммиака.
Возможно также определить в растворе комплекса равновесную концентрацию аммиака ( с помощью стеклянного электрода) и таким образом прийти к вычислению величины К.
В табл. 41 приведены экспериментальные данные о равновесных концентрациях аммиака при давлениях выше 1000 ат.
При температуре, состгветствующей максимальной активности катализатора, высокая равновесная концентрация аммиака: достигается при давлении 100 МПа и более. Однако изготовление оборудования па такое давление очень сложно, оно отличается высокой стоимостью и большим расходом энергии на сжатие азотоводородной смеси до 100 МПа. В настоящее время считается экономичным давление процесса, равное 30 МПа, При приближении к равновесию скорость реакции резко замедляется, поэтому в промышленных условиях содержание аммиака достигнет не более 50 % равновесного. При этом пребывание газа в катализаторной зоне измеряется секундами.
При разбавлении азотоводородной смеси инертными газами ( метаном и аргоном) равновесная концентрация аммиака также уменьшается. Тониоло [4] или более точно по - уравнению Гиллеспая - Битти.
При низком давлении в конденсаторе 14 ( см. рис. 11) равновесная концентрация аммиака в газовой фазе рассчитывается по закону Дальтона: а PHnNHj ( Т) / Я, где Риикн, - давление насыщенных паров аммиака. Структурный анализ системы уравнений баланса конденсатора аммиака показал, что ее решение может быть сведено к итерациям по одной переменной, например, количеству g конденсата аммиака.
Повышение давления при синтезе выше 1000 атм обусловливает дальнейший значительный рост равновесной концентрации аммиака.
Зависимость равновесной концентрации аммиака ( в % от состава исходной смеси 7.
Влияние инертных газов на равновесную концентрацию NH3 - При разбавлении азото-водородной смеси инертными газами равновесная концентрация аммиака уменьшается в большей степени, чем соответствовало бы снижению парциальных давлений азота и водорода.
Высокой скорости реакции благоприятствуют высокие температуры и давление, но высокая температура означает более низкое значение равновесной концентрации аммиака и, следовательно, меньшую движущую силу. Поэтому скорость реакции возрастает с увеличением температуры, но достигает максимального значения и затем падает, поскольку приближается к равновесию. Вследствие этого оптимальный выход при заданном давлении получается в виде профиля, падающего вдоль слоя катализатора при возрастании температуры и содержания аммиака. В промышленных условиях максимальная скорость реакции получается при температуре на 70 С ниже равновесной. Таким образом, уравнение, описывающее скорость синтеза аммиака, должно учитывать температуру, давление, состав газа и равновесный состав.
Для процесса синтеза аммиака в условиях протекания процесса в переходных и знутрядиффузионных областях внутри гранулы создаются участки с равновесными концентрациями аммиака, которые не принимают участия в катализе, В этом случае приготовление зерен контакта меньшего размера, как указано в / 23 /, дробление крупных зерен на мелкие / Зо / приведет к увеличению доступности внутренних участков гранулы для катализа, внутреннее диффузионное затруднение уменьшается, за счет чего увеличится удельная производительность контакта. Для полного использования потенциальных возможностей катализатора размер зерен целесообразно уменьшать до дочти полного снятия внутренних диффузионных затруднений, что проявится в прекращении дальнейшего увеличения удельной нроазво - дителыюств с уменьшением размера зерен.
Для процесса синтеза аммиака в условиях протекания процесса в переходных и внутридиффузионннх областях внутри гранулы создаются участки с равновесными концентрациями аммиака, которые не принимают участия в катализе. В этом случае приготовление зерен контакта меньшего размера, как указано в & /, дробление крупных зерен на мелкие § 0 / приведет к увеличению доступности внутренних участков гранулы для катализа, внутреннее диффузионное затруднение уменьшается, за счет чего увеличится удельная производительность контакта. Для полного использования потенциальных возможностей катализатора размер зерен целесообразно уменьшать до почти полного снятия внутренних диффузионных затруднений, что проявится в прекращении дальнейшего увеличения удельной произво - - дительности с уменьшением размера зерен.
Генератор с ректификационной колонной. На i - - диаграмме изотермы в области влажного пара не показаны; их проводят в соответствии с равновесными концентрациями аммиака в жидкой фазе и парах; например, на рис. 9 - 16 точке 1 концентрации аммиака в жидкой фазе соответствует точка 2 концентрации аммиака в парах, которая определяется как пересечение изотермы с данной изобарой. Линия 1 - 2 соответствует изотерме влажного пара. В пределах равных изобар для жидкой и паровой фаз изотермы образуют сетку прямых линий с различными уклонами. Для других значений изобар они могут иметь другие уклоны и пересекаться с первыми изотермами; вследствие этого сетки изотерм влажного пара на i - - диаграмму не наносятся.
Си ( МНз) 1, Cu ( NH3) и Cu ( NH3) - в растворе, в котором равновесные концентрации аммиака и иона Си2 равны 2 50 - 10 - 3 F и 1 50 - Ю-4 М соответственно.
Изучение равновесия системы дает возможность установить оптимальные условия ведения процесса, а сравнение выхода с равновесным позволяет оценить эффективность процесса синтеза. Равновесная концентрация аммиака входит в кинетическое уравнение ( стр.
Зависимость Кр от температуры выражается изобарой реакции Вант-Гоффа ( см. стр. В таблице также приведены равновесные концентрации аммиака при различных давлениях при условии, если исходная смесь.
Равновесные концентрации аммиака при различных условиях. Они показывают, что равновесная концентрация аммиака увеличивается с давлением. Таким образом, синтез аммиака следует проводить при возможно более высоком давлении. Как известно, это требование соблюдается в методах синтеза, применяющихся в промышленности, где давления достигают 1000 атм. С другой стороны, повышение температуры уменьшает равновесную концентрацию ( выход) аммиака. Следовательно, его синтез надлежало бы проводить при возможно более низкой температуре. Эту вторую рекомендацию, вытекающую из изучения тепловых явлений и термических свойств, не удается использовать в полной мере. Фактор времени учитывается в другом разделе физической химии - химической кинетике. Она подсказывает, что скорость химической реакции очень быстро уменьшается с понижением температуры. Поэтому может оказаться, что при какой-то температуре хороший выход может быть достигнут за слишком продолжительное время, скажем за миллиард лет. С другой стороны, согласно данным кинетики скорость реакции можно увеличить применением катализаторов.
С повышением температуры константа скорости синтеза аммиака растет. Но скорость синтеза зависит также от равновесной концентрации аммиака в газе, которая с повышением температуры уменьшается.
По полученным данным была проведена экстраполяция значений равновесных концентраций аммиака в область более низких и более высоких температур. Данные табл. 6 показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза.
По полученным данным была проведена экстраполяция значений равновесных концентраций аммиака в области более низких и более высоких температур. Данные этой таблицы показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза. Однако применение высоких давлений ( до 1000 атм), приводящих к весьма значительному росту равновесных концентраций аммиака, позволяет практически осуществлять синтез на катализаторах при 400 - 550; эти условия обеспечивают ( при достаточно больших объемных скоростях) выход аммиака, равный 30 - 60 % теоретического.
Равновесные концентрации аммиака ( в %.| Равновесные концентрации аммиака ( в %.
Этот катализатор и был применен в указанных выше исследованиях равновесия синтеза аммиака. Повышение давления при синтезе выше 1000 атм обусловливает дальнейший значительный рост равновесной концентрации аммиака. В табл. 7 приведены данные ] 27 ], подтверждающие результаты исследований Ларсона ( при Р 1000 атм) и расширяющие диапазон давлений при синтезе аммиака до 2000 атм.
Наличие замкнутого цикла приводит к накоплению в циркулирующей газовой смеси значительного количества инертных ( балластных) газов - аргона и метана. В результате уменьшается парциальное давление реагирующих компонентов, что приводит к снижению равновесной концентрации аммиака при постоянном общем давлении газовой смеси.
Зависимость выхода аммиака от температуры процесса синтеза и объемной скорости. Как видно из рис. VI-2, Для каждого значения объемной скорости содержание аммиака увеличивается с ростом температуры до некоторого максимального предела, называемого оптимальной температурой. При дальнейшем повышении температуры со - 30 держание NHS уменьшается, так как равновесная концентрация аммиака пони - жается и приближается к его действи - ss тельному содержанию в газовой фазе, поэтому скорость реакции падает.
Указанные способы определения равновесных концентраций применимы для реакционной смеси, состоящей только из азота, водорода и аммиака. В действительности смесь содержит еще инертные газы - метан и аргон; определение равновесной концентрации аммиака в реальной смеси приводится ниже ( стр.
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.
Зависимость выхода ам - g 4C миака от температур. л и давления н S - раьновсснеж газовой смеси. g. На рис. III-1 приведена зависимость выхода аммиака от давления и температуры равновесной газовой смеси. Ксли состав азотоподородной смеси, поступающей на синтез аммиака, отличается от стехиометричеекого, равновесные концентрации аммиака резко снижаются. Этим объясняется необходимость получения в промышленных условиях азотоводор одной смеси стехиометричеекого состава.
Данные этой таблицы показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза. Однако применение высоких давлений ( до 1000 атм), приводящих к весьма значительному росту равновесных концентраций аммиака, позволяет практически осуществлять синтез на катализаторах при 400 - 550 С; эти условия обеспечивают ( при достаточно больших объемных скоростях) выход аммиака, равный 30 - 60 % теоретического. Этот катализатор и был применен в указанных выше исследованиях равновесия синтеза аммиака. Повышение давления при синтезе выше 1000 атм обусловливает дальнейший значительный рост равновесной концентрации аммиака.
Но эффективность маскирования аммиаком меньше, чем сульфит-ионами, так как для достижения практически одинакового результата равновесная концентрация аммиака должна быть в 10 раз больше, чем концентрация сульфит-ионов.
Но эффективность маскирования аммиаком меньше, чем сульфит-ионами, так как для достижения практически одинакового результата равновесная концентрация аммиака должна быть в 10 раз больше, чем концентрация сульфит - ионов.
Если концентрация Q - будет отличаться от оптимальной ( 3 - 10 - 3 моль / л), то равновесная концентрация аммиака должна быть еще меньше.
Расход инертного газа G 120 кмоль / ч; концентрация аммиака в газе: начальная YI 0 0309 КМОЛЬ / КМОАЬ; конечная Yz 0 0016 кмоль / кмоль; конечная равновесная концентрация аммиака в жидкости X ] 0 0318 кмоль / кмоль; начальная концентрация аммиака в жидкости Х2 - 0 0002 кмоль / кмоль.
По полученным данным была проведена экстраполяция значений равновесных концентраций аммиака в область более низких и более высоких температур. Данные табл. 6 показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза.
По полученным данным была проведена экстраполяция значений равновесных концентраций аммиака в области более низких и более высоких температур. Данные этой таблицы показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза. Однако применение высоких давлений ( до 1000 атм), приводящих к весьма значительному росту равновесных концентраций аммиака, позволяет практически осуществлять синтез на катализаторах при 400 - 550; эти условия обеспечивают ( при достаточно больших объемных скоростях) выход аммиака, равный 30 - 60 % теоретического.

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.
Данные этой таблицы показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза. Однако применение высоких давлений ( до 1000 атм), приводящих к весьма значительному росту равновесных концентраций аммиака, позволяет практически осуществлять синтез на катализаторах при 400 - 550 С; эти условия обеспечивают ( при достаточно больших объемных скоростях) выход аммиака, равный 30 - 60 % теоретического. Этот катализатор и был применен в указанных выше исследованиях равновесия синтеза аммиака. Повышение давления при синтезе выше 1000 атм обусловливает дальнейший значительный рост равновесной концентрации аммиака.
К сожалению, измерение скорости соединения азота и водорода в аммиак связано с большими трудностями. Такие определения практически невыполнимы при давлении в 1 ат, так как равновесная концентрация аммиака при этом давлении равна лишь нескольким десятым процента. При более высоких давлениях равновесие более благоприятно; однако при этом выделяется много тепла, вызывающего значительный температурный градиент в самом катализаторе. Поэтому до настоящего времени не опубликовано никаких кинетических измерений, которые устанавливали.
По полученным данным была проведена экстраполяция значений равновесных концентраций аммиака в области более низких и более высоких температур. Данные этой таблицы показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза. Однако применение высоких давлений ( до 1000 атм), приводящих к весьма значительному росту равновесных концентраций аммиака, позволяет практически осуществлять синтез на катализаторах при 400 - 550; эти условия обеспечивают ( при достаточно больших объемных скоростях) выход аммиака, равный 30 - 60 % теоретического.
Выбор условий проведения обратимого процесса. Синтез аммиака N2 ЗН2 NH3 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. На рис. 3.5, а представлены зависимости равновесной концентрации аммиака от температуры при разных значениях давления. Выполнение требуемых условий достигается на затемненном участке графика.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11