Технологiя зв'язаного азоту
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
?трохiмiчними називаються виробництва, у яких хiмiчнi процеси протiкають пiд дiСФю постiйного електричного струму.
Електрохiмiчнi методи виробництва в рядi випадкiв мають переваги перед хiмiчними: спрощуСФться технологiчний процес, бiльш повно використовуСФться сировину й енергiя, одночасно може вироблятися кiлька коштовних продуктiв, продукти виходять високого ступеня чистоти, недосяжноi при хiмiчних способах виробництва. Завдяки зазначеним достоiнствам електрохiмiчнi методи охоплюють численнi i рiзноманiтнi виробництва, найважливiшими з яких СФ одержання водню, хлору, лугiв, кисню, неорганiчних окислювачiв.
Серед електрохiмiчних процесiв розкладання водних розчинiв без видiлення металiв найбiльше поширення одержав електролiз водних розчинiв хлористого натрiю. При електролiзi водних розчинiв хлористого натрiю одержують водень, хлор i iдкий натр
З трьох продуктiв електролiзу розчинiв повареноi солi водень - найменш коштовний продукт. Однак його правильне i повне використання маСФ iстотне значення для економiки хлорного виробництва. У процесi електролiзу одержують до 310 м3 водню на одну тонну хлору.
Електролiз розчинiв хлористого натрiю у ваннах зi сталевим катодом i графiтовим анодом даСФ можливiсть одержувати iдкий натр, хлор i водень в одному апаратi (електролiзерi). При проходженнi постiйного електричного струму через водний розчин хлористого натрiю можна чекати видiлення хлору:
2Cl- - 2e =Cl2
а також кисню:
2OH- - 2e = 0.5O2 + H2O
або:
O - 2e = 0.5O2 + 2Н+
Процес розкладання хлориду натрiю можна виразити, реакцiями:
2Cl- - 2e =Cl2
H2O + e = 2Н+ + 2OH-
2Н+ = Н2
Н2 + 2Cl- = Cl2 + H2 + 2OH-
або
H2O + 2NaCl = Cl2 + H2 + 2NaOH
Таким чином, на анодi йде утворення хлору, а на катодi - водню i iдкого натру.
7.Одержання водню електролiзом води
Найбiльш простий метод одержання практично чистих водню та кисню - електролiтичне розщеплення води пiд впливом постiйного електричного струменя - 1,9-2,5В. Через великi витрати електричноi енергii цей метод не знайшов широкого застосування. Водень методом електролiзу води одержують в електролiтичних ваннах. Для збiльшення електропровiдностi води до неi додають деяку кiлькiсть NaOH або KOH.
Процес описуСФться рiвнянням:
H2O=2H++2OH-
На катодi 2H++2e=2Ho 2H=H2
На анодi 2OH-2e=0,5O2+2H2O
Для того, щоб не допустити утворення грiмучоi сумiшi катод вiдокремлюють вiд аноду перегородкою з азбестовоъ тканини, через яку легко проникають iони водню i гiдроксил-iони але не можуть проникнути гази.
Водень та кисень, що утворюються вiдводять по окремим трубопроводам, очищують вiд розчину лугу i направляють споживачам.
В промислових умовах як електролiт використовують розчин iдкого калi. аноди виготовляють з нiкелю, катоди з залiзу. Для одержання 1000м3 водню витрачаСФться 4500-6000квт*ч електроенергii, 2,5кг лугу, 1000л дистильованоi води та 200л охолоджуючоi води.
конверсiя каталiтичний вуглеводень газ
8.Технологiя амiаку
Амiак - ключовий продукт рiзних азотвмiщуючих речовин. Склад його був установлений Бертоллi в 1784 р.
В даний час в усiм свiтi виробляСФться ~5 млн. тон амiаку. Близько 80% зробленого амiаку застосовуСФться для одержання азотних добрив.
Таблиця 2. Застосування амiаку
Галузь застосуванняПриклади продуктiвДобриваСульфат амонiю, карбамiд, нiтрат амонiюСинт. волокна й iн. полiмериНейлон, вiскоза, полiуретанХолодильна технiкаРiдкий амiакСухi гальванич. елементи, флюсиХлорид амонiюВибуховi речовиниКонцентрована азотна кислотаБарвникиАзосполуки
Сучасний процес синтезу амiаку заснований на його синтезi з азоту i водню при температурi 380-450К i тисках > 10МПа з використанням залiзного каталiзатору. Винайдено цей процес був у 1908 р. Фрицем Габером. Вiдкриття Габера дозволило продовжити Нiмеччини виробництво вибухових речовин пiд час першоi свiтовоi вiйни. У цей час блокада Антанти перешкоджала ввозовi в Нiмеччину чилiйськоi селiтри - сировини для виробництва вибухiвки.
9.Фiзико-хiмiчнi основи процесу
Синтез амiаку з елементiв здiйснюСФться по рiвнянню реакцii:
+3H2=2NH3+ Q
Реакцiя оборотна, екзотермiчна
?H298=-91,96кДж/моль
?H725=-112,9кдж/моль
Щоб процес синтезу амiаку був максимально ефективним й економiчним, необхiдно ретельно пiдiбрати умови його проведення. найважливiшими показниками, що враховуються при цьому СФ:
-вихiд,
-швидкiсть,
-енергоСФмнiсть процесу.
т.е. необхiдно вивчити вплив тиску температури, каталiзаторiв на ефективнiсть цього процесу.
Вплив тиску
Константа рiвноваги процесу визначаСФться рiвнянням:
Виразивши парциальнi тиски через мольнi частки i повний тиск, одержимо:
Оскiльки, константа рiвноваги при данiй температурi величина постiйна, то рiст тиску викликаСФ зменшення величини nNH3. т.ч. дозволить збiльшити рiст амiаку.
Вплив температури i каталiзаторiв
Практичний вихiд амiаку завжди менше рiвноважного i, як правило, не перевищуСФ 70% рiвноважного. Оскiльки, процес екзотермiчний, то рiст температури викликаСФ зниження рiвноважного виходу амiаку, однак при низьких температурах знижуСФться швидкiсть реакцii, а, отже, i продуктивнiсть процесу. Т.ч. варто вибрати оптимальну температуру, що забезпечуСФ максимальний практичний вихiд амiаку
Швидкiсть реакцii пiдвищують