Korxonalarni qurilish joyini texnik-iqtisodiy jihatdan asoslash

Tanlangan texnologik ishlab chiqarish jarayonining bayoni

6.1. Jarayonning fizik - kimyoviy asoslari
Kimyoviy ishlab chiqarishlar orasida ammiakni sintez qilish texnikasi jihozlanganligi va takomillashganligi bilan ilg’or o’rinlardan birini egallaydi. Ammiakni elementlardan sintez qilish reaksiyasini sanoat miqyosida amalga oshirish qiyin bo’lishiga qaramasdan hozir bu usul amalga oshirilgan va u rentabellidir. Bu reaksiya oddiy sharoitda bormaydi. Bu faqat katalizatorlar ishtirokida, yuqori temperaturada (500^oC atrofida) va atmosfera bosimi (bir necha yuz) ostida boradi. Lekin, shunday sharoitda ham reaksiya uchun olingan azot bilan vodorodning hammasi ammiakka aylanmaydi. Chunki reaksiya zonasida hosil bo’layotgan ammiak miqdori ortishi bilan reaksiyaning o’ng tomonga borish tezligi kamaya boradi va aksincha, chap tomonga borish, ya’ni qaytar reaksiya tezligi orta boradi. Reaksiya zonasidagi ammiak miqdori 20% ga yetganda reaksiya muvozanat holatga keladi, demak amalda endi ammiak hosil bo’lmaydi. Shuning uchun bu reaksiya to’xtatiladi, gazlar aralashmasi chiqarib olinadi, sovitiladi, ammiakni suyultirib ajratib olinadi va qolgan gazlar aralashmasi (azot bilan vodorod) xuddi shu reaksiyaga qayta kiritiladi. Sanoatda bunday usul bilan ishlaydigan texnologik sxemalar siklli yoki aylanuvchan deyiladi.
Ammiak sintezi reaksiyasi qaytar reaksiya bo'lib, issiqlik chiqishi bilan boradi. Reaksiyada gazning hajmi 2 marta kamayadi: Le-Shatele prinsipiga muvofiq haroratni oshirish NH₃ ni parchalanishi tomon, bosimni ortishi esa reaksiyani NH₃ ni sintezlanishi tomon berishini ta’minlaydi. Uy haroratida 1 atm. (1,01—10⁵ Pa) bosimda reaksiya muvozanati to'liq ammiak sintezi tomon siljiydi, ammo reaksiya unumi juda past bo'ladi. Reaksiya katalizator ta’siridagina yetarli darajada tez ketadi. Ammo katalizator 400—500°C da aktivlik ko'rsatadi. Bundan yuqori haroratda ammiak sintezi yuqori bosimdagina boradi. Muvozanatni NH₃ hosil bo'lishi tomon siljitish uchun yuqori bosim va past harorat kerak bo'ladi. Hatto eng yuqori bosimda ham katalizator qo'llanilmasa, reaksiya unumi past bo'ladi. Ammiak sintezi reaksiyasida: temir, uran, osmiy, radiy, platina, molibden va boshqa metallar aktiv katalizator bo'la olishi aniqlangan. Eng aktivi uran va osmiydir, ammo qimmatligi va zaharlarga chidamsizligi uchun ular qo'llanilmaydi. Sanoatda temir katalizator keng qo'llaniladi. Bu ham arzon ham ancha aktiv, yuqori haroratga va zaharlarga chidamli. H₂S va boshqa S li birikmalar Fe ni qaytmas qilib zaharlaydi. Agar 0,1 % S li birikma bo'lsa (azot vodorodli gazlar aralashmasida), katalizator aktivligini 50 % ga; 1 % S li birikma bo‘lsa 100% ga pasaytiradi. H₂O, CO, CO₂ lar esa katalizatorni juda kuchli zaharlaydi, ammo qaytar zaharlanadi, (ya’ni, yana katalizatomi aktivlash mumkin bo'ladi). Katalizatomi tayyorlash uchun magnit temirtosh (Fe₃O₄) kislorod ishtirokida va promotorlar: (promotorlar aktiv yuzali strukturaga ega bo'lgan, katalizator massasining hosil bo'lishini ta’minlovchi, ta’sirga ega bo'lgan birikmalardir) va boshqa birikmalar bilan aralashtirib suyuqlantirish yo‘li bilan tayyorlanadi, so'ngra katalizator vodorodli aralashma bilan toza metall holdagi temirgacha qaytariladi. Ammiak sintezi bu tipik geterogen katalitik jarayon bo'lib, bir necha bosqichda boradi:
1. Gazlar aralashmasidan azot va vodorodning katalizator sirtiga va ichki g'ovaklariga absorbsiyasi.
2. Katalizatorga gazlarning kimyoviy absorbsiyalanishi.
3. Katalizator sirtida azotning vodorod bilan o'zaro ta’siri. Bunda azot katalizatordan elektron oladi, vodorod esa katalizatorga elektronlar beradi, ya’ni uni yo'qotgan elektronlari o'rnini to'ldiradi. Buning natijasida navbat bilan: imid- amid va ammiak hosil bo'ladi.Bu jarayonni quyidagicha tasvirlash mumkin: