була вирішена найважливіша проблема: проблема зв'язування азоту, яку вже давно намагалися дозволити багато вчених з різних країн. Її рішення давало можливість отримати азот у зв'язаному стані, у вигляді аміаку NН3, який переводився в амонійні солі, або каталітичним окисленням в азотну кислоту та її солі. А вже з цих продуктів можна було необмежено отримувати всілякі азотовмісні речовини, які так необхідні буквально у всіх галузях народного господарства. p align="justify"> Синтез аміаку йде без утворення побічних продуктів. Тепловий ефект реакції при температурі 500? С для тиску 30 МПа становить 55,8 кДж/моль. p align="justify"> +3 H2 == 2NН3 -? H
Синтез аміаку - це типовий гетерогенно-каталітичний процес, що протікає через ряд стадій:
. Дифузія азоту і водню з газового об'єму до поверхні зерен каталізатора і всередині пір зерен.
. Активована (хімічна) адсорбція газів на каталізаторі.
. Взаємодія азоту з воднем на поверхні каталізатора.
. Десорбція аміаку і дифузія його в обсяг газової фази.
Визначальною стадією процесу є активована адсорбція азоту.
За рівняння реакції:
+3 H2 == 2NН3
видно, що вона проходить з різким зменшенням обсягу (у 2 рази). Отже, за принципом Ле-Шательє, для проведення цього процесу необхідно високий тиск. Ця реакція екзотермічна, отже, вихід аміаку буде тим більше, чим нижче температура. Також вихід залежить від таких параметрів технологічного режиму, як тиск, час дотику газу з каталізатором, складу газової суміші, активності каталізатора, конструкції апарату. Якщо система перебуває в стані, не надто віддаленому від рівноваги, то швидкість процесу можна наближено порахувати за рівнянням М.І. Тьомкіна:
В
де k1-константа швидкості синтезу аміаку;
k2-константа швидкості розкладання аміаку;
k-константа швидкості, пропорційна k1;
р-парціальний тиск.
Дуже важливим для успішного проведення синтезу аміаку є правильний підбір каталізаторів для цієї реакції, так як навіть при високій температурі реакція протікає повільно. Кращим каталізатором виявився залізний каталізатор з добавками оксидів алюмінію і калію:
+ Аl2O3 + К2О
Він показав велику активність і стійкість до перегрівів і шкідливих домішок в азотоводородной суміші. Сірководень та інші містять сірку сполуки отруюють залізний каталізатор необоротно. А кисень і кисневі сполуки отруюють залізний каталізатор оборотно, але дуже сильно. p align="justify"> Дуже велике значення для правильного проведення процесу синтезу аміаку в промисловості мали і мають дослідження кінетики цієї реакції, тобто визначення залежності швидкості реакції від концентраці...
