9-Мавзу: Аммиак синтези
Режа.
1.
Умумий тушунчалар
2.
Газ аралашмасининг катализатор билан тасири.
3.
Ўртача босимда аммиак синтезлаш
Таяч иборалар ва сўзлар:
Ле-Шателе, принсипи ,cреакция ,каттализатор ,
активлик, ҳарорат ва босим, сирт, электрон, калона, компрессор, суюқ аммиак,
томчилар, насатка, қопқоқ, синтез, энерги,я никел, ҳаво
Аммиак синтезининг назарий асослари. Аммиак синтези реакцияси қайтар
реакция бўлиб иссиклик чикиши билан боради.
кЖ
NH
H
N
106
2
3
3
2
2
61
Реакцияда газнинг хажми 2 марта камаяди: Ле-Шателе принсипига
мувофик ҳароратни ошириш NH
3
ни парчаланиши томон, босимни ортиши эса
реакцияни NH
3
ни синтезланиши томон беришини таминлайди.
Уй температурасида 1 атм. (1.01-105 Па) босимда реакция мувўзанати тулик
аммиак синтези томон силжийди, аммо реакция унуми жуда паст бўлади.
Реакция каттализатор тасиридагина етарли даражада тез кетади. Аммо
каттализатор 400-500
0
С да активлик курсатади. Бундан юқори ҳароратда аммиак
синтези юқори босимдагина боради.
Реакция унумининг температура ва босимга богликлигини куйидаги
жадвалда (5-жадвал) куриш мумкин. Реакция унумининг ҳарорат ва босимга
богликлиги.
1-Жадвал.
Ҳарорат,
0
Аммиакнинг микдори, %
30 МПа
100 МПа
200
300
400
500
600
700
89,94
70,96
47,00
26,44
13,77
7,28
98,29
92,55
79,82
57,47
31,43
12,83
1-жадвалдан куриниб турибдики мувўзанатни NH
3
ҳосил булиши томон
силжитиш учун юқори босим ва паст ҳарорат керак бўлади. Хатто энг юқори
босимда хам каттализатор кулланилмаса реакция унуми паст бўлади. Ишлаб
чикариш шароитида реакция 400-500
0
С ҳароратда каттик каттализатор
иштирокида ва босимда олиб борилади. Аммиак синтези реакциясида: темир,
уран, осмий, радий, платина, молибден ва бошқа металлар актив каттализатор
бўла олиши аниқланган. Энг активи уран ва осмийдир, аммо қимматлиги ва
захарларга чидамсизлиги учун улар қўлланилмайди. Саноатда темир
62
каттализатор кенг қўлланилади. Бу ҳам арзон ҳам анча актив, юқори ҳароратга ва
заҳарларга чидамли, H
2
S ва бошқа S ли бирикмалар Fе ни қайтмас қилиб
заҳарлайди. Агар 0,1 % S ли бирикма бўлса (азот водородли газлар аралашмасида)
каттализатор активлигини 50 % га 1 % С- ли бирикма бўлса 100% га пасайтиради.
H
2
O, CO, CO
2
лар эса каттализаторни жуда кучли заҳарлайди, аммо қайтар
заҳарланади,(яни, яна каттализаторни активлаш мумкин бўлади).
Каттализаторни тайѐрлаш учун магнит темиртош (Fe
3
O
4
) кислород
иштирокида ва промоторлар: (промоторлар актив юзали структурага эга бўлган,
каттализатор массасининг ҳосил бўлишини таминловчи,тасирга эга бўлган
бирикмалардир) ва бошқа бирикмалар билан аралаштириб суюқлантириш йўли
билан тайѐрланади,сўнгра каттализатор водородли аралашма билан тўза метал
ҳолдаги темиргача қайтарилади.
Аммиак синтези бу типик гетероген катталитик жараѐн бўлиб бир неча
босқичда боради:
1. Газлар аралашмасидан азот ва водороднинг каттализатор сиртига ва ички
ғовакларига адсорбсияси;
2. Каттализаторга газларнинг кимѐвий адсорпсияланиши;
3. каттализатор сиртида азотнинг водород билан ўзаро тасири. Бунда азот
каттализатордан электрон олади, водород эса каттализаторга электронлар
беради,яни уни йўқотган электронлари ўрнини тўлдиради. Бунинг натижасида
навбат билан: имид-амид ва аммиак ҳосил бўлади.Бу жараѐнни қуйидагича
тасвирлаш мумкин:
Fe+N N
N =N
NH-NH
NH
2
*NH
2
H
3
N *NH
3
Fe Fe Fe Fe
Аммиак синтези қурилмасининг юқори ва бақарор маҳсулдорлигини
таминлашнинг асосий шартлари қуйидагилардир:
1. Азот водороди аралашманинг юқори даражада тўзаланиши(инерт газлар ва
каттализатор заҳарларидан тўзалаш);
2. N
2
:H
2
нисбатани 1:3 ҳолатда сақлаш;
3. каттализаторнинг ҳамма жойида ҳароратни оптимал сақлаш;
H
2
H
2
H
2
63
4. Контакт апаратига қирувчи газлар аралашмаси таркибида NH
3
миқдорини
камайтириш;
5. Синтез минорасининг такомиллашган конструксиясини яратилиши.
Do'stlaringiz bilan baham: |