간단한 요약의 하버 프로세스가
하버 프로세스를 결합 공기에서 질소와 수소 파생에서 주로 천연가스(메탄)으로 남아 있을 수 있습니다 반응은 가역적이며 암모니아의 생산은 발열 성이다.,
플로 구성표에 대한 하버 프로세스는 다음과 같이 보입니다:
에 몇 가지 메모 조건
촉매
촉매제 조금 더 복잡한 보다 순수한 철. 그것은 그것의 효율성을 증가시키는 물질 인 촉진제로서 그것에 첨가 된 수산화 칼륨을 가지고 있습니다.
압력
압력 변화에서 하나의 제조 공장,또 다른 하지만 항상 높습니다. 200 기압을 인용 한 시험에서 멀리 잘못 갈 수는 없습니다.,
재활용
반응기를 통과하는 가스의 각 통과에서 질소와 수소의 약 15%만이 암모니아로 전환된다. (이 수치는 또한 식물마다 다릅니다.)미반응 질소 및 수소의 연속적인 재생에 의하여,전반적인 변환은 대략 98%입니다.
을 설명하는 조건
비율의 질소와 수소
의 혼합물 질소와 수소에 가 반응기에서의 1 의 비율로 볼륨 질소의 3 개의 볼륨 수소이다.,
아보가드로의 법칙은 동일한 온도와 압력에서 동일한 양의 가스가 동일한 수의 분자를 포함한다고 말합니다. 즉,가스가 질소 1 분자 대 수소 3 의 비율로 반응기로 들어가는 것을 의미합니다.
즉 방정식에 의해 요구되는 비율입니다.
일부 반응에서는 반응물 중 하나를 초과하여 사용하도록 선택할 수 있습니다. 아래와 같이 할 것입니다 경우 특히 중요합을 사용하여 가능한 한 많은 다른 반응물-는 경우,예를 들어,그것은 훨씬 더 비싸다. 이 경우에는 적용되지 않습니다.,
방정식 비율 이외의 것을 사용하는 데는 항상 아래쪽이 있습니다. 이 있는 경우의 초과 하나의 반응이 될 것이 분자를 통해 전달 원자로 할 수 있는 가능하게 반응이 없기 때문에 아무것도 그들을 위한 반응이다. 이것은 반응기 공간-특히 촉매의 표면상의 공간을 낭비한다.
온
균형을 고려 사항
을 이동하는 데 필요한 위치의 평형을 가능한 한 권을 생성하기 위하여 가능한 최대한 양의 암모니아에서 평형 혼합물입니다.,
순방향 반응(암모니아 생성)은 발열 성입니다.
에 따르면 르 Chatelier 의 원리,이것이 선호하는 경우 더 낮은 온도. 즉,더 많은 열을 발생시킴으로써-시스템은 이것을 방해하는 평형의 위치를 이동시킴으로써 대응할 것이다.
평형 혼합물에서 가능한 한 많은 암모니아를 얻기 위해서는 가능한 한 낮은 온도가 필요합니다. 그러나 400-450°C 는 저온이 아닙니다!,
속도 고려 사항
사용하는 온도가 낮을수록 반응이 느려집니다. 제조업체는 하루에 가능한 한 많은 암모니아를 생산하려고 노력하고 있습니다. 그것은 아무 의미를 달성하기 위해 노력합니다 평형 혼합물을 포함하는 매우 높은 비율의 암모니아는 경우 그것은 몇 년 동안에 대한 반응에 도달하는 균형을 유지합니다.
반응기의 촉매와 접촉하게 될 매우 짧은 시간 내에 기체가 평형에 도달해야합니다.,
타협
400-450°C 은 타협의 온도를 생산 합리적으로 높은 비율의 암모니아에서 평형 혼합물(는 경우에도 그것만이 15%),하지만 아주 짧은 시간에.
압력
균형을 고려 사항
이 있다는 것을 알 수 있 4 분자에서 왼쪽 방정식의,하지만 2 오른쪽에 있습니다.,
Le Chatelier 의 원리에 따르면,압력을 높이면 시스템은 더 적은 분자를 생성하는 반응을 선호하여 반응합니다. 그러면 압력이 다시 떨어질 것입니다.
평형 혼합물에서 가능한 한 많은 암모니아를 얻기 위해서는 가능한 한 높은 압력이 필요합니다. 200 기압은 고압이지만 놀랍도록 높지는 않습니다.
속도 고려 사항
압력을 증가 시키면 분자가 서로 더 가까워집니다., 이 특별한 경우에,그것은 그들이 반응 할 수있는 촉매의 표면에 부딪 치고 붙을 가능성을 증가시킬 것입니다. 압력이 높을수록 가스 반응 속도의 측면에서 더 좋습니다.
경제적 고려사항
매우 높은 압력이 매우 비싼 생산에 두 가지는 계산합니다.
매우 높은 압력을 견딜 수 있도록 매우 강한 파이프와 격납 용기를 만들어야합니다. 그러면 플랜트가 건설 될 때 자본 비용이 증가합니다.
고압은 생산하고 유지하는 데 많은 비용이 듭니다., 즉,플랜트의 운영 비용이 매우 높다는 것을 의미합니다.
타협
200 기압은 경제적 근거로 선택된 타협 압력입니다. 사용 된 압력이 너무 높으면 생성 비용이 생성 된 여분의 암모니아에 대해 얻을 수있는 가격을 초과합니다.
촉매
균형을 고려 사항
촉매가 없는 효과는 어떠한 위치에의 균형을 유지합니다. 촉매를 첨가하면 평형 혼합물에서 암모니아의 더 큰 비율이 생성되지 않습니다. 그것의 유일한 기능은 반응 속도를 높이는 것입니다.,
율을 고려 사항
부재에서의 촉매 반응이 느린 것이 거의 없는 반응에서 발생하는 모든 합리적인 시간. 촉매 보장한 반응을 충분히 빠른 동적 균형을 설정하에서 아주 짧은 시간에는 가스에 실제로 원자로입니다.
을 분리하는 암모니아
경우 가스가를 떠나는 반응기에 그들은 뜨거운과에서 매우 높은 압력이다., 암모니아는 너무 뜨겁지 않은 한 압력 하에서 쉽게 액화되므로 혼합물의 온도는 암모니아가 액체로 변할만큼 충분히 낮아집니다. 질소와 수소는 이러한 고압 하에서도 가스로 남아 있으며 재활용 될 수 있습니다.
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