Синтез аммиака - Направление совершенствования химических производств

Синтез аммиака N2+3H2-2NH3+103,6 кДж протекает на катализаторе, в качестве которого используют пористое железо с добавками стабилизирующих и промотирующих элементов (Al, K, Ca и др.). Данный катализатор активен и термически устойчив в области температур 650-830 К. Реакция обратимая, протекает с выделением теплоты и уменьшением объема. Согласно принципу Ле-Шателье понижение температуры и повышение давления сдвигает равновесие реакции в сторону увеличения содержания аммиака.

При атмосферном давлении (0,1 МПа) превращение очень мало. Область давлений синтеза, при которых степень превращения представляет промышленный интерес (более 20%), находится выше 20 МПа. Оптимальным будет осуществление процесса при 30-32 МПа - эти данные были получены из технико-экономического обоснования синтеза.

В выбранных условиях температуры и давления достигается далеко не полное превращение исходной смеси - выходящий газ содержит около 16% NH3 (степень превращения 27-28%), поэтому, после прохождения реактора отделенные от продукта (аммиака) непрореагировавшие H2 и N2 опять возвращают в аппарат. Аммиак выделяют конденсацией сначала в воздушном холодильнике, а затем - в конденсационной колонне при значениях температуры - 2ч-5 оС.

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

NH4Cl+NaOH>NH3^+NaCl+H2O

Обычно лабораторным способом аммиак получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью.

2NH4Cl+Ca(OH)2>CaCl2+2NH3^+2H2O

Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром. Очень сухой аммиак можно получить, растворяя в нем металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление (при комнатной температуре давление насыщенных паров аммиака около 10 атмосфер). В промышленности аммиак осушают в абсорбционных колоннах.

Похожие статьи




Синтез аммиака - Направление совершенствования химических производств

Предыдущая | Следующая