Xom ashyo maxsulotlarining tavsifi Tayyor maxsulot tavsifi 11

4. Jarayonning fizik – kimyoviy asoslari.

Sintetik ammiak ishlab chiqarishda azot va vodorod xomashyo sifatida ishlatiladi. Azot-vodorod aralashmasi olish uchun havo azot manbai vazifasini bajaradi. Vodorod olish uchun esa boshlang‘ich birikma sifatida metan, to‘yingan uglevodorodlar (neft va neft mahsulotlari) va suv ishlatiladi.

Ammiak sintezi uchun kerak bo'ladigan vodorod sanoatda quyidagi
usullardan biri bo‘yicha olinadi:
1) metan va uning gomologlari konversiyasi;
2) is gazi konversiyasi;
3) koks gazini siqish yo‘li bilan gazlar aralashmasidagi vodoroddan tashqari barcha komponentlarni ajratish;
4) suvni elektroliz qilish.
Yaqin vaqtlargacha ammiak sintezi uchun ishlatiladigan vodorod qattiq yoqilg‘idan, uni gazlashtirish, so'ngra CO konversiyasi (2-usul) orqali olingan. Hozirgi paytda boshlang‘ich xomashyo sifatida ko'pincha gazlar (tabiiy gaz, yo‘ldosh gazlar, koks gazi) ishlatilmoqda.(5-124 bet)
Ammiak sontezi quyidagi reaksiya bilan ifodalanadi:
N2 + 3H2 ⇄ 2NH₃ + Q
Ammiak sintezi hajm kamayishi va issiqlik ajralishi bilan boradigan qaytar jarayondir. Demak, bosimni oshirish va haroratni pasaytirish orqali reaksiya muvozanatini ammiak sintezi tomonga siljitish mumkin. Masalan, 200 ⁰C harorat va 10 atm bosimda azot va vodorod stexiometrik nisbatidagi aralashmasida NH3 ning muvozanat konsentratsiyasi 50,7 % ni tashkil etadi. Xuddi shu bosimda haroratni 300 ⁰C gacha oshirilishi ammiak konsentratsiyasining 14,7 % gacha pasayishiga olib keladi. 300 ⁰C haroratda, ammo bosim 10 atm emas, balki 300 atm bo‘lganda NH₃ konsentratsiyasi 71,0 % ni tashkil etadi.
Ammiak sintezi bir necha bosqich bo'yicha sodir bo'ladigan geterogen-katalitik jarayondir:
1) gaz hajmidan katalizator bo‘laklari sirtiga va uning ichki qismiga azot va vodorodningdiffuziyasi;
2) katalizator sirtiga gazlarning faollangan (kimyoviy) absorbsiyasi:
3) katalizator sirtida azot va vodorodning ta’sirlashishi;
4) ammiak desorbsiyasi va uning ichki hajmidan gaz fazasi hajmiga diffuziyasi.
Zamonaviy tasavvurlarga ko'ra, temir katalizatorida barcha jarayon tezligini belgilab beradigan bosqich azotning faollangan absorbsiyasi hisoblanadi.(5-136 bet)
Ammiak sintezi bu tipik geterogen kattalitik jarayon bo‘lib bir necha bosqichda boradi:
1. Gazlar aralashmasidan azot va vodorodning kattalizator sirtiga va ichki govaklariga adsorbsiyasi;
2. Kattalizatorga gazlarning kimyoviy adsorpsiyalanishi;
3. Kattalizator sirtida azotning vodorod bilan o‘zaro ta'siri. Bunda azot kattalizatordan elektron oladi, vodorod esa kattalizatorga 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:

F e+N N N =N NH-NH NH2*NH2 H3N *NH3 Fe Fe Fe Fe (8-192 bet)

Ammiak sintezi jarayonining tezligi haroratga, bosimga, hajmiy tezlikka, gaz fazasidagi azot, vodorod va ammiak konsentratsiyasiga, inert qo‘shimchalar (Ar va CH₄)ga hamda katalitik zaharlarga bog‘liqdir. Qo‘llaniladigan bosimga muvofiq holda ammiak sintezi ishlab chiqarish qurilmalari
Quyi bosimli (100-200 atm)
O'rtacha bosimli (200-600 atm) va
Yuqori bosimli (600-1000 atm) tizimlarga bo‘linadi.
Ulardan o‘rtacha bosim ostida ishlaydigan tizim keng tarqalgandir, chunki bu sharoitda kontakt jihozida jarayon tezligi yetarlicha ta’minlangani holda ammiak ajratib olish masalasi nisbatan oson hal etiladi.
Sintez minorasida azot-vodorod aralashmasi to'la ammiakka aylanmaydi. Kontakt jihozidan chiqadigan gazda ammiak miqdori 14-20%ni tashkil etadi. Bu aralashma sovutiladi, ammiak kondensatsiyalanadi va gazdan ajratiladi, tasirlashmagan azot-vodorod aralashmasi esa sirkulyatsiya kompressorlari yordamida kontakt jihoziga qaytariladi. Kontakt jihozida ammiak hosil bo'lishiga to‘g‘ri keladigan tarkibdagi yangi azot-vodorod aralashmasi aylanuvchi aralashmaga qo'shiladi. Shunday qilib, bu holatda texnologik jarayonni amalga oshirish uchun sirkulyatsiya sxemasidan foydalaniladi. Madomiki aylanuvchi gazda inert qo'shimchalar to'planib borar ekan, ishlab chiqarish amaliyotida qo'shimchalar miqdorini bir maromda. ushlab turish uchun aylanuvchi gazlar aralashmasining bir qismini atmosferaga chiqarib yuboriladi..(5-142 bet)