Разработка и использование катализаторов для синтеза аммиака
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Содержание
1. Введение
2. Литературный обзор
2.1 Историко-технические аспекты производства и применения катализаторов синтеза аммиака
2.2 Обзор научных достижений в области совершенствования катализаторов синтеза аммиака за последние пять лет
2.3 Механизм восстановления железных катализаторов СА
2.3.1 Строение оксидного катализатора
2.3.2 "ияние на активность условий восстановления катализатора
2.3.3 Строение восстановленного катализатора
2.3.4 Механизм и кинетика восстановления катализатора
3. Экспериментальная часть
3.1 Принципиальная схема и описание термогравиметрической установки восстановления катализаторов синтеза аммиака
3.2 Принципиальная схема и описание установки высокого давления для испытания аммиачных катализаторов
3.3 Состав испытуемых катализаторов
4. Результаты и обсуждения
4.1 Восстановление катализаторов на термогравиметрической установке
4.2 Восстановление катализаторов на установке высокого давления
4.3 Выводы
5. Приложения
5.1 Охрана окружающей среды
5.1.1 Введение
5.1.2 Экологическая характеристика технологической схемы
5.1.3 Переработка и обезвреживание газообразных отходов
5.1.4 Переработка и обезвреживание жидких отходов
5.1.5 Переработка и обезвреживание твердых отходов
5.1.6. Экономическая оценка природоохранных предприятий
5.1.7 Заключение
5.2 Охрaнa труда
5.2.1 Опасные и вредные производственные факторы наосновных стадиях выполняемой работы
5.2.2 Основные физико-химические, токсические и пожаро-взрывоопасные свойства используемых в работе веществ
5.2.3 Режим личной безопасности
5.2.4 Производственная санитария
5.2.5 Техника безопасности
5.3 Экономическая часть
5.3.1 Технико-экономическое обоснование проведения дипломной научно-исследовательской работы
5.3.2 Текущие затраты
5.3.3 Затраты на заработную плату и единый социальный налог
5.3.4 Амортизационные отчисления приборов и оборудования
5.3.5 Общеинститутские расходы
5.3.6 Смета затрат на проведение дипломной научно-исследовательской работы
5.3.7 Выводы к экономической части
6. Список литературы
1. Введение
Синтезированный аммиак используется как промежуточный продукт для получения большого числа различных азотосодержащих соединений, таких как азотная кислота, карбамид, аммофос и др. Себестоимость аммиака достаточно высока и в настоящее время ведутся работы, направленные на снижение высокой энергоёмкости производства, совершенствование аппаратуры и поиск новых материалов для неё. Но наибольшее количество исследований посвящено разработке новых и совершенствованию уже имеющихся катализаторов синтеза аммиака. Создание высокоэффективных катализаторов позволило бы снизить температуру и давление синтеза, повысить равновесную концентрацию продукта, что привело бы к уменьшению себестоимости синтетического аммиака.
Каталитическую активность в отношении реакции синтеза аммиака проявляют железо, осмий, уран, молибден, вольфрам и другие металлы, имеющие незаполненные электронные оболочки.
На основании многочисленных исследований, проведенных еще в 1909-1912 гг. Бошем и Митташем, было установлено, что наиболее высокий выход аммиака достигается при использовании железных катализаторов с добавками оксидов металлов II и III групп периодической системы и оксида щелочного металла. Железный катализатор проявляет активность при сравнительно низких температурах 450-600С, при которых возможна высокая степень превращения, наиболее устойчив к каталитическим ядам, а также доступен и дешев.
Основным компонентом современных катализаторов синтеза аммиака является пористое железо, получаемое восстановлением магнетита Fe3O4 водородом или азотоводородной смесью при 300-400С. В процессе кристаллохимических превращений образуется активная каталитическая фаза с энергетически неуравновешенной кубической решеткой. В процессе работы катализатора под воздействием температуры протекает рост кристаллитов железа, сопровождающийся уменьшением количества энергетически неуравновешенных атомов железа, что приводят к снижению его каталитической активности.
Для повышения продолжительности работы в состав катализатора вводят промоторы - соединения, добавление которых в небольших количествах увеличивает активность катализаторов, их селективность и стабильность. Типичными промоторами являются щелочные, щелочноземельные, амфотерные и кислые оксиды. Промоторы условно подразделяются на модифицирующие - изменяющие характер и скорость элементарных стадий каталитических процессов и структурообразующие - повышающие сопротивление катализатора механическим и химическим разрушениям.
Процесс восстановления является важнейшей стадией формирования катализатора. Во время восстановления образуется высокоразвитая поверхность катализатора, мелкопористая структура, определенный химический состав поверхности и т.д., что в конечном счёте определяет активность и стабильность катализатора.
Восстановление катализаторов синтеза аммиака можно проводить различными восстановителями: Н2, СО и их смесями; в практике азотной промышленности для восстановления применяется азотоводородная смесь.
Восстановление магнетита - основного ком