|
АММИАК СИНТЕЗИ ЖАРАЕНИДА КАТАЛИЗАТОРНИ ҚЎЛЛАШ МЕХАНИЗМИ
|
| bet | 26/89 | | Sana | 22.06.2024 | | Hajmi | 3,03 Mb. | | #265192 |
Bog'liq KvaKT ДАК Baholash mezoni (2)7.6.АММИАК СИНТЕЗИ ЖАРАЕНИДА КАТАЛИЗАТОРНИ ҚЎЛЛАШ МЕХАНИЗМИ.
450°С ва 10 МПа да мувозанатдаги газ аралашмасида 16% гача аммиак бўлиши мумкин, 7 МПа босимда эса чиқиш 96% ни ташкил этади. Босимга боғлиқлик графигидан кўриниб турибдики, босим аммиак чиқишига унча катта таъсир этмайди, шунинг учун жуда юқори босим қўллаш хам иқтисодий жихатдан жоиз эмас.
Харорат пасайиши билан аммиак чиқиши ортади, лекин катализ жараёни тезлиги, демак цехнинг умумий унумдорлиги хам пасаяди. Юқори хароратларда хам азот молекуласининг энергетик барьери юқори ва аммиак хосил бўлиши жуда кичик.
Шунинг учун, синтез жараёнининг фаолланиш энергиясини камайтириш учун жараён 400-500°С да қаттиқ катализаторлар иштирокида олиб борилади.
Синтез реакциясига d ва f – ячейкалари тўлмаган Mn, Fe, Rh, W, Re, Оs, Рt, U элементлари каталитик жихатдан фаол таъсир этади. Лекин, осмий, рений ва уран қиммат ва хавфли.
Шунинг учун, саноатда ГИАП томонидан ишлаб чиқилган Al2О3, K2О, CaО, SiО2 билан промоторланган темир катализатор қўлланилади. Ушбу катализаторни олтингугурт бирикмалари тиклаб бўлмайдиган холда захарлайди, кислород ва унинг бирикмалари, айниқса СО билан захарланганда уни тиклаш мумкин.
Аммиак синтезига катализатор таъсир механизмини қуйидагича тасаввур қилиш мумкин:
-газ аралашмаси хажмидаги азот ва водородни катализатор ғовакларига диффузияси;
-катализатор юзасига фаоллашган азотнинг адсорбцияси;
-адсорбцион азот ва водороднинг адсорбланиши ва натижада катализатор иштирокида уларнинг ўзаро кимёвий бирикмалар хосил қилиши.
Катализнинг электрон назариясига асосан, азот ўз электронларини катализаторга беради, азот эса уларни қабул қилади.
Кўплаб тадқиқотлар кўрсатишича, катализнинг лимитловчи босқичи бўлиб, азотнинг фаоллашган адсорбцияси хисобланади ва қуйидаги тенглама билан ифодаланади:
Бу ерда: К1 ва К2 – тўғри ва тескари реакцияларнинг тезлик константалари;
Рi– газларнинг мос парциал босимлари;
- адсорбирланган азотни катализатор сиртида қопланиш даражасига боғлиқ холда 0 дан 1 гача ўзгарувчи коэффициент,
- К1 ва К2 реакция константаларига босимнинг таъсирини кўрсатувчи коэффициент.
нинг чегаравий қийматлари кўрсатадики, катализ тезлиги азот абсорбция тезлиги билан аниқланади.
Хақиқатан хам азот адсорбцияланган холда, яъни =0 холида
тескари реакция - аммиакнинг диссоциацияси содир бўлади. Катализатор юзаси азот билан тўлиқ қопланганда, яъни =1 холида
тўғри реакция тўлиқ боради. Ишлаб чиқариш шароитларида 0,5
Тўғри ва тескари реакцияларнинг тезлик константаларини хароратга боғлиқлиги Аррениус тенгламаси билан аниқланади:
Бу ерда е – натурал логарифм асослари;
Е – фаолланиш энергияси, Дж/моль
R – газ доимийси, 8,3 Дж/(мольК)
Бу тенгламага кирувчи, тўғри реакциянинг фаолланиш реакцияси – 176 кДж/мольга тенг.
Одатда катализатор фаоллиги К1 га пропорционал тезлик константаси К билан характерланади. Юқори Р ларда реакциянинг тезлик константаси К умумий босимнинг функцияси хам хисобланади:
7.2-жадвал
Р1МПа
|
0,1
|
10
|
20
|
7
|
50
|
К/Кр
|
1,00
|
0,92
|
0,80
|
0,75
|
0,65
|
Тезлик константаси К ва газ фазадаги аммиак миқдори ўзаро қуйидагича боғланган.
Бу ерда: NNH3 – аммиакнинг моль улуши;
V0 – аммиакнинг миқдори нул бўлгандаги газнинг хажмий тезлиги.
Хажмий тезлик киришдаги V01 ва чиқишдаги V011 хажмий тезлик билан қуйидаги нисбатда боғланган
V0=V01(1-N1NH3)=V011(1-N11NH3)
N1NH3 ва N11NH3 – аппаратга киришда ва чиқишдаги аммиакнинг моляр улушлари.
N*NH3 газ фазадаги аммиакнинг мувозанат моляр улуши.
Демак, реакция тезлиги, шунингдек, синтез цехи унумдорлиги системадаги хажмий тезликка, жараённинг харорати ва Р га боғлиқ.
|
| |
