Введение
Химическая технология — наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства. Процессы химической технологии включают химическую переработку сырья, основанную на сложных по своей природе химических и физико-химических явлениях.
Неорганическая химическая технология включает переработку минерального сырья (кроме металлических руд), получение кислот, щелочей, минеральных удобрений. Органическая химическая технология – переработку нефти, угля, природного газа и других горючих ископаемых, получение синтетических полимеров, красителей, лекарственных средств и других веществ.
Современная химическая технология, используя достижения естественных и технических наук, изучает и разрабатывает совокупность физических и химических процессов, машин и аппаратов, оптимальные пути осуществления этих процессов и управления ими при промышленном производстве различных веществ, продуктов, материалов.
Химическая технология играет важную роль в химической промышленности, которая является одной из ведущих отраслей народного хозяйства.
Химическая технология является материальной базой химизации народного хозяйства. Цель химизации - интенсификация и повышение эффективности промышленного и сельскохозяйственного производства, улучшение условий труда и повышение уровня медицинского, культурного и бытового обслуживания населения. Химизация обеспечивает: совершенствование структуры сырьевого баланса, снижение затрат на производство и эксплуатацию изделий, совершенствование топливно-энергетической базы, использования теплоты реакций, усиление охраны окружающей среды.
Материальной основой всех химико-технологических процессов являются машины и аппараты химических производств. Выбор и расчет аппарата, ректификационной колонны, реактора является важным критерием, определяющим технологический процесс.
Химическая технология играет важную роль в химической промышленности, которая является одной из ведущих отраслей народного хозяйства.
Химическая технология является материальной базой химизации народного хозяйства. Цель химизации - интенсификация и повышение эффективности промышленного и сельскохозяйственного производства, улучшение условий труда и повышение уровня медицинского, культурного и бытового обслуживания населения. Химизация обеспечивает: совершенствование структуры сырьевого баланса, снижение затрат на производство и эксплуатацию изделий, совершенствование топливно-энергетической базы, использования теплоты реакций, усиление охраны окружающей среды.
Материальной основой всех химико-технологических процессов являются машины и аппараты химических производств. Выбор и расчет аппарата, ректификационной колонны, реактора является важным критерием, определяющим технологический процесс.
В данной курсовой работе будет рассмотрена реакция разложения аммиака. Аммиак – это ключевой продукт азотной промышленности. Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленности, ежегодное его мировое производство достигает 150 млн. тонн. В основном используется сельском хозяйстве для производства азотных удобрений, примерно 90% (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя. Так же аммиак применяют в строительстве в качестве противоморозной добавки. Аммиачная вода, добавляемая в смесь бетона, не только не вызывает коррозию арматуры, но и может служить ингибитором (подавителем) стали от коррозии железобетонных конструкциях, содержащих хлористые соли. Добавка не ухудшает сцепление арматуры с бетоном, не снижает морозостойкость и не оставляет следов на поверхности конструкции.
Помимо этого, аммиак активно применяется в металлургии и в энергетике. В металлургии аммиак применяется как сырье для создания защитных восстановительных атмосфер для производства металлопродукции. Аммиак также используется в пищевой промышленности, фармацевтической и медицине.
Аммиак незаменим в качестве способа безопасной и дешевой транспортировки водорода. Это преимущество достигается способностью аммиака относительно легко переходить в жидкое состояние, его отличная растворимость в воде, а также тот факт, что в двух молекулах аммиака содержится три молекулы водорода, что делает аммиачный способ упаковки более эффективным.
Аналитический обзор
Теоретические основы процесса разложения аммиака
Разложение аммиака часто применяется для изучения механизма обратной ей важной промышленной реакции синтеза аммиака на металлах.
Из аммиака получают «богатую» азотоводородную смесь (75% H2, 25% N2), которая и используется в производстве «бедного гада» ( 4-7% H2, остальное N2) для каталитического гидрирования кислорода, содержащегося в техническом азоте; для получения водорода высокой степени чистоты; либо непосредственно в порошковой металлургии (после очистки и сушки), а так же при термической обработке нержавеющих сталей в проходных печах.
Реакция диссоциации аммиака:
2NH3 ↔ 3H2 + N2
Реакцию проводят при температуре 875-1000°С, атмосферном давлении и среднечасовой скорости подачи газа 2000 VгVк-1ч-1.
Практически процесс диссоциации аммиака осуществляется в диссоциаторах в интервале температур 400-700°С с применением катализаторов.
Влияние технологических параметров на равновесие и скорость реакции разложения аммиака.
N2 (г) + 3H2 (г) → 2NH3 (г)
Находясь в закрытом объеме, азот и водород соединяются и образуют аммиак. Логично предположить, что протекать этот процесс будет до тех пор, пока какой-либо из реагентов не закончится. Однако, в реальной жизни это не совсем так. Дело в том, что через некоторое время после того, как началась реакция, образовавшийся аммиак станет разлагаться на азот и водород, т.е., начнется обратная реакция:
2NH3 (г) → N2 (г) + 3H2 (г)
Фактически в закрытом объеме будут протекать сразу две, прямо противоположные друг другу, реакции. Поэтому, данный процесс записывается таким уравнением:
N2 (г) + 3H2 (г) ↔ 2NH3 (г)
Двойная стрелка указывает на то, что реакция идет в двух направлениях. Реакция соединения азота и водорода называется прямой реакцией. Реакция разложения аммиака - обратной реакцией.
В самом начале процесса скорость прямой реакции очень велика. Но с течением времени концентрации реагентов уменьшаются, а количество аммиака возрастает - как следствие скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной - возрастает. Наступает время, когда скорости прямой и обратной реакций сравниваются - наступает химическое равновесие или динамическое равновесие. При равновесии протекает как прямая, так и обратная реакции, но их скорости одинаковы, поэтому изменений не заметно.