Nh cl + Ca(OH) → nh + CaCl + h o
Ammiakni sintezlash jarayonini adaptiv boshqarish jarayonini dasturiy ta\'minoti
- Bu sahifa navigatsiya:
- 3. AMMIAK SINTEZI JARAYONI KINETIKASI.
| Т. 0С
|
Т, К | |||||
|
Босим, Р, МПа | ||||||
|
|
|
1 |
10 |
30 |
60 |
100 |
|
325 |
598 |
10,38 |
- |
- |
- |
- |
|
375 |
648 |
5,25 |
30,95 |
- |
- |
- |
|
400 |
673 |
3,85 |
24,91 |
- |
- |
- |
|
450 |
723 |
2,04 |
13,25 |
35,5 |
53,6 |
69,4 |
|
500 |
773 |
1,20 |
10,40 |
26,2 |
42,1 |
- |
|
600 |
873 |
0,49 |
4,53 |
12,84 |
24,04 |
31,43 |
|
700 |
973 |
0,23 |
2,18 |
7,28 |
12,60 |
12,87 |
Bu jadvaldan ko‘rinib turibdiki, ammiakning chikimi bosim oshishi bilan oshayapti, ammo xaroratning oshishi bilan esa kamayapti. Ammikning hosil bo‘lishi muvozanat doimiy miqdori:
1 Р2NH3
К1мд=------- = --------- ( 5 )
Кмд РN2*H3Н2
ёки
РN2*Р3Н2
Кмд = --------------- (6 )
Р2NH3
Bu yerda: СН2, CN2, CNH3 - Н2, N2, NH3 larni konsentratsiyalari,%(х).
Ma’lumki СН2QСN2QCNH3=100 % (х) (7)
Konsentratsiyalari (x). agarda xar bir gazning ulushli bosimini uning konsentratsiyasi va umumiy bosimi orqali ifodalasak:
РN2 = СN2*Р ғ 100; (28.8.)
РН2 = Сн2*Р ғ 100; (28.9.)
РNН3 = СNН3*Р ғ 100; (8) bo‘lib
u vaqtda: КМ.Д. 0=СN2*C3H2*Р2 ғ С2NH3*104: (9)
Boshqa tomondan ma’lumki, stexometrik sharoitda:
C3H2 : СN2 = 3 : 1 = 3 (10)
yoki СH2 = 3СN2 (11)
u vaqtda: 3СN2 Q СN2 Q СNН3 = 4СN2 Q СNН3 = 100 % (12)
Bu yerdan СN2 = (100-СNH3) ғ 4; (13)
CH2 = 3(100-СNН3) ғ 4; (14)
Bu qiymatlarni (28.11.) ga qo‘yib, u yerdan СNН3 ni topamiz.
С2NH3-200 CNH3-(КМ.Д.)СNH3 ғ Р-104 = 0; (15)
R.L.Dodj va A.T. Larsen o‘z tajribalari asosida Kmd ning T ga boG‘liQligini ifodalovchi izoxori (vқconst) sharoiti uchun quyidagi empirik tenglamani topdilar:
lgКмд=2074,8ғТQ2,4943 lgTQ*T-1.8564*10-7*T2QI (16)
va I doimilari R ga qarab topiladi.
Nazariy tomondan ham ((28.1.)-jadvaldan ko‘rinib turibdiki), amaliyotda ham ammiak ishlab chiqarish sharoiti (R=32 MPa, T=723 K) da stexiometrik sharoitda azot va vodorodni ammiakda to‘liq aylantirib bo‘lmasligi ko‘rinadi, chunki reaksiya uta qaytar. Shuning uchun ammiakni sintezini yopiq (siklik) qurilmalarda olib borilib, umumiy gaz aralashmasini sovutib, hosil bo‘lgan ammiakni (kondensatlanib) suyuklantiriladi, ajratib olinib, reaksiyaga kirishmay qolgan N2QН2 aralashmasini oraliq gaz sikuvchi mashina (sirkulyatsion kompressor) da avvalgi bosim (3.2 MPa) siqilib, unga shu bosimdagi, yangi N2QН2 aralashmasidan kushilib, ammiak ishlab chiqarish umumiy siklga yana qaytariladi va jarayon uzluksiz ravishda davom etdirilaberadi.
3. AMMIAK SINTEZI JARAYONI KINETIKASI.
Gaz holatdagi azot va vodoroddan ammiak sintezi jarayoni qattiq temir katalizatorlari ishtirokida sezirlarli darajada tezlik bilan ketadi. Ammiak osil bolish mexanizmini tushuntirishda ikki hil nazariyadan foydalanish mumkin:
1) adsorbsion nazariya; 2) elektron nazariya. Adsorbsion nazariyaga muvofiq:
a) azot molekulyalari temir katalizatori sirtiga adsorbsiyalanadi;
b) adsorbsiyalangan azot molekulyalari temir katalizatorlari atomi bilan reaksiyaga kirishib temir nitridi (FeN) hosil kiladi;
v) vodorod molekulasi katalizator sirtidagi temir nitridi bilan reakiyaga kirishib, FexNH: FexNH2, FexNH3 kabi kompleks birikma hosil kiladi;
г) FexNH3 kompleksi neytral bo‘lib, undan ammiak gazi desorbsiyalanib katalizatordan ajralib chiqadi.
Katalizni elektron mexanizmi nazariyasiga; bu mexanizm oksidlovchi-qaytaruvchi ketma-ket mexanizm xiliga kirib, bu nazariya ammiakni sintezida qatnashayotgan vodorod elektronlarni donori (beruvchi) hisoblanib, katalizatorning metallariga va undagi yarim o‘tkazgich (promotor) beradi. Azot esa elektronlar akseptori (qabul qiluvchisi) vazifasini o‘tadi, katalizatordan bu elektronlarni olib, yuqori aktivlikka ega bo‘ladi. Tyomkin va Pijov, АI2О3 va К2О bilan aktivlashtirilgan temir katalizatorida ammiak sintez qilish kinetikasini o‘rganib, ammiak hosil bo‘lish tezligi quyidagi tenglamaga bo‘ysinishini topdilar:
dРNН3 ғ d = К1*РN2*РН2 ғ РNH3 (19)
Bu yerdan ko‘rinadiki, jarayonni boshlanish qismida РН2:РN2 nisbati 3 ga teng emas, balki 1,5 ga teng bo‘lishini taqozo etadi.
Bu jarayonni temir katalizatorlari ishtirokidagi hayoliy aktivlanish energiyasi 58,61 kj ғ moldir. Ammiakni hosil bo‘lish reaksiyasi (1) ning issiqlik effekti R oshishi bilan oshib boradi:
R, MPa = 0,1 10 30 60 100
QR, kjғmol = 49,82 52,04 55,77 60,07 68,66
Hisolarga qaraganda 1 % ammiak hosil bo‘lganda harorat 16 K gacha oshar ekan.
Ammiakni sintez qilish tik minorada olib boriladi; uning unumdorligi 1 м3 katalizatoriga nisbatan:
g = 0,771 W d1G кг NH3ғм3 kat. (28.20.)
Bu yerdan ko‘rinib turibdiki, ammiak bo‘yicha unumdorlik minoraga kelayotgan gazlar hajmiy tezligi W ga, bu yerda hosil bo‘layotgan ammiakni ulushi 1 ga, reaksiya ketishidan hajm torayishi G ga to‘g‘ri proporsianaldir. Ammiak sintezida, sanoatda, har xil bosimga har xil optimal hajmiy tezlik to‘g‘ri keladi.
Р = 29, 43 МПа 49,03МПа
W =5000 - 30000 соат -1 50000 - 60000 соат -1
Sanoatda umumiy bosim R emas, balki effektiv bosim Рэф = Р(1-i) asosiy ahamiyatga egadir, chunki boshlang‘ich N2 Қ H2 arlashmasida ma’lum miqdorda inert gazlar: СН4, Ach...lar bo‘lishi mumkin. i - shunday gazlar ulushidir. Bu inert gazlarni siklik sistemada miqdori oshib ketib, ammiak ishlab chiqarish unumdorligini pasaytirib yuborishi mumkin. Shuning uchun sanoatda, qurilmada siklik aylanib yurgan, N2 Q H2 gaz aralashmasini bir qismini (5% - 10%) qurilmadan tashqariga chiqarib, tanlab turiladi, o‘rniga esa yangi N2 Q H2 gazi aralashmasi kiritiladi.
Inert gazlarning bir qismi suyuq ammiakda qurilmadagi yuqori bosimlarda fizik erishi mumkin: H2 ga nisbatan Ach - 2 marta ko‘p, СН4 - 3,5 marta ko‘p suyuq ammiakda eriydi va bu inertlar suyuq ammiak uzoq vaqt saqlanadigan idishlar (tank) larda to‘planadi. Lekin bu chiqarilayotgan gaz tarkibida H2, N2, СН4, Ач va ammiak ham bo‘ladi. Bu esa: 1) Havoni ifloslantiradi. 2) Ammiakni umumiy tannarxini oshiradi. Kelajakda bu tashlanayotgan tank gazini СаCN2 ni ToshKTI NMET kafedrasi xodimlari prof. S.A.Sigov, dots. Sh.A.Yakubov va boshkalar topgan karbidsiz usulda olishda ishlatish mumkindir.
Do'stlaringiz bilan baham:
