Tayanch suzlari: Ammiak, Le-Shatelye prinsipi, siklik kurilma, ammiakni kondensatlash, sirkulyatsiya kompressori, ammiak sintezi katalizatorlari, ammiakni xosil bulish mexanizmi, adsorbsion nazariya, elektron nazariya, katalizator unumdorlishgi, effektiv

AMMIAKNI HOSIL BO‘LISH STATIKASI.

Sintetik ammiak quyidagi gomogen, ekzotermik qayta reaksiya bo‘yicha hajm qamayishi bilan (4 moldan 2 mol hosil bulyapti) olinadi:

N_2(г)Q3Н_2(г)=2NН_3(г)Q9,02 кж (28.4.)
Bu reaksiyaning muvozanati Le-Shatelye prinsipiga muvofik, xaroratni pasayishi va bosimni oshirish bilan ungga siljiydi.
Ammiakni muvozanat sharoitidagi miqdori, % (x) da har xil bosim (1-100 MPa) va xaroratlar uchun quyida keltirilgandir (1-jadval).
1-jadval. Ammiakni muvozanat sharoitidagi gaz aralashmasidagi miqdori.

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
К¹_мд=------- = --------- ( 5 )
К_мд Р_N2*H³_Н2


ёки
Р_N2*Р³_Н2
К_мд = --------------- (6 )
Р²_NH3

Bu yerda: СН₂, CN₂, CNH₃ - Н₂, N₂, NH₃ larni konsentratsiyalari,%(х).

Ma’lumki С_Н2QС_N2QC_NH3=100 % (х) (7)
Konsentratsiyalari (x). agarda xar bir gazning ulushli bosimini uning konsentratsiyasi va umumiy bosimi orqali ifodalasak:
Р_{N2 =} С_N2*Р ғ 100; (28.8.)
Р_Н2 = Сн_2*Р ғ 100; (28.9.)
Р_NН3 = С_NН3*Р ғ 100; (8) bo‘lib
u vaqtda: К_М.Д. 0=С_N2*C³_H2*Р² ғ С²NH₃*10⁴: (9)
Boshqa tomondan ma’lumki, stexometrik sharoitda:
C³_H2 : С_N2 = 3 : 1 = 3 (10)
yoki С_H2 = 3С_N2 (11)
u vaqtda: 3С_N2 Q С_N2 Q С_NН3 = 4С_N2 Q С_NН3 = 100 % (12)
Bu yerdan С_N2 = (100-С_NH3) ғ 4; (13)
C_H2 = 3(100-С_NН3) ғ 4; (14)
Bu qiymatlarni (28.11.) ga qo‘yib, u yerdan С_NН3 ni topamiz.
С²_NH3-200 C_NH3-(К_М.Д.)С_NH3 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:

lgК_мд=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, Fe_xNH: Fe_xNH₂, Fe_xNH₃ kabi kompleks birikma hosil kiladi;
г) Fe_xNH₃ 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: