Вступ

Тема реферату «Технологія зв’язаного азоту» з дисципліни «Загальні хімічні технології».

Мета роботи – розглянути наступні теми:

-  Одержання водню конверсією метану.

-  Технологічну схему двоступінчатого методу конверсії природного газу.

-  Високотемпературну некаталітичну конверсію метану.

-  Одержання водню та азотоводневої суміші газіфікацією твердих палив.

-  Електрохімічні методи одержання водню.

-  Технологію аміаку.

-  Фізико-хімічні основи процесу синтезу аміаку.

-  Промислові способи синтезу аміаку.

-  Технологію азотної кислоти.

-  Промислові установки для одержання азотної кислоти.

1.  Одержання водню конверсією метану. Фізико-хімічні основи процесу конверсії

Основним промисловим методом одержання водню є каталітична конверсія вуглеводневих газів (природний, попутний, нафтовий та ін.) Природний газ містить метан, вищі вуглеводні, деяку кількість азоту і вуглекислоти, а також домішки сірчистих сполук.

В процесі конверсії метан окислюється водяною парою, вуглекислотою або киснем по основним реакціям:

1.  СН4+ Н2О Û СО + 3Н2 – 206,4 кДж (49,3 ккал)

2.  СН4 + СО2 Û 2СО + 2Н2 – 248,3 кДж (8,5 ккал)

3.  СН4 + 0,5О2 Û СО + 2Н2 + 35,58 кДж (8,5 ккал)

4.  СО + Н2О Û СО2 + Н2 + 41,02 кДж (9,8 ккал)

Реакції окислення гомологів метану протікають аналогічно. Так взаємодія їх з водяною парою в загальному вигляді описується рівнянням:

Вибір окислювача та їх можливих сполученнь визначають, як за цільовим призначенням процесу, так і за техніко-економічними розрахунками.

Якщо, необхідно одержати водень, проводять реакцію 1 або 3 з наступною конверсією СО по реакції 4. Для одержання азото-водневої суміші (технологія аміаку) необхідну кількість азоту додають з повітрям на стадії конверсії, або промивкою конвертованого газу рідким азотом, яку використовують для видалення залишків СО.

Для одержання синтез-газу (СО + Н2) комбінують реакції 1,2,3, вибираючи співвідношення Н2О:СО2 в вихідній суміші, так, щоб співвідношення Н2:СО було (2-2,3):1.

Для проведення в промислових умовах ендотермічних реакцій 1 та 2 необхідно підводити тепло ззовні. Якщо в конверторі протікає реакція 3 процес можливо провести автотермічно.

Склад конвертованого газу визначається положенням рівноваги реакцій 1 та 4. Константи рівноваги цих реакцій при будь якій температурі можна розрахувати за рівняннями:

Здійснення конверсії метану та оксиду вуглецю (ІІ) водяною парою в одному конверторі з високим виходом водню неможливо, тому що ендотермічну реакцію 1 невигідно проводити при низький температурі, а екзотермічну реакцію 4 при високій. Тому на практиці одержання водню з природного газу проводять в два етапи:

1.Конверсія метану при високих температурах – для забезпечення високого ступеня перетворення метану в оксид вуглецю (ІІ);

2.Конверсія оксиду вуглецю при низьких температурах.

Найкращим каталізатором для процесу конверсії вуглеводневих газів є нікелеві, активовані оксидами алюмінію, магнію й ін. На відновлених промислових нікель-алюмінієвих каталізаторах в інтервалі температур 500—1000°С при низькому і підвищеному тисках та великих об'ємних швидкостях досягається практично рівноважне перетворення СН4. ............