Лабораторный практикум по дисциплинам "Технология и оборудование отрасли" и "Макрокинетика и расчет реакторов", страница 12

          Анализ полученных результатов и выводы

          Как показывают полученные расчетные величины, в рассмотренном интервале температур увеличение соотношения пар:газ повышает  скорость реакции. Избыток водяного пара позволяет добиться приемлемой скорости процесса при более низких температурах, чем при меньшем соотношении пар:газ, что следует проиллюстрировать при оформлении и защите работы. Избыток пара предотвращает перегрев катализатора и его термическое отравление.  

          С увеличением степени конверсии СО скорость реакции ощутимо падает и, чтобы добиться приемлемой (с точки зрения дальнейшей переработки) концентрации СО в конвертированном газе, процесс проводят в две ступени, используя во второй низко-температурные катализаторы и избыток водяного пара.

          Объяснить и отразить в отчете по работе следующие вопросы (в соответствии с вариантом или по заданию преподавателя):

          1). Почему кривая зависимости скорости реакции (2.1) от температуры проходит через максимум?  Каков физический смысл имеет «отрицательная скорость» ?  Зависит ли положение максимума от типа катализатора? От давления ?

          2). Как влияет на скорость реакции (2.1) соотношение  пар:газ? На температуру, соответствующую максимальной скорости? Какое соотношение пар:газ поддерживают в промышленных реакторах при применении среднетемпературного катализатора ? Низкотемпературного? Существуют ли ограничения повышению соотношения пар:газ?

          3). Как влияет повышение давления на равновесие и скорость реакции (2.1.)? Смещает ли повышение давления положение максимума скорости ? Плюсы и минусы повышения давлении   

           4).  Как влияет на скорость процесса конверсии содержание СО в исходном газе?

           5).  Почему реакцию конверсии оксида углерода с водяным паром нельзя проводить в одну ступень на среднетемпературном катализаторе? На низкотемпературном

            6). Как влияет достигнутая степень превращения СО на скорость процесса конверсии. Каким образом следует  проводить процесс, чтобы добиться максимального превращения оксида углерода  в водород. Влияет ли степень превращения на объём катализатора, необходимый для её достижения ?

           7) Конструкции реакторов для проведения промышленного процесса конверсии СО.

          По результатам работы сделать выводы.

           При выполнении работы и подготовке к коллоквиуму использовать приведённую ниже литературу.

    ЛИТЕРАТУРА

1.  Справочник азотчика: Физико-химические  свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака.- 2-е изд.- М.: Химия, 1986.- 512 с.

2.  Технология связанного азота / В.И. Атрощенко, А.М. Алексеев, А.П. Засорин и др.; под ред. Акад. АН УССР В.И. Атрощенко-К.: Вища шк. Головное изд-во, 1985, 327 с.

3.  Широков Ю.Г, Смирнов Н.Н, Прокофьев В.Ю. Теоретические основы технологии неорганических веществ: Сборник лабораторных работ с применением ЭВМ / Ив. гос. хим.-техн. ун-т; Иваново,1999.-116 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Исследование равновесия  и кинетики реакции синтеза аммиака

Часть первая. Исследование равновесия

Теоретическое введение

          Синтез аммиака из азота и водорода осуществляется по реакции:  

                                                                    (3.1)

          Реакция (3.1) является равновесной и обратимой, протекающей с выделением тепла и уменьшением объема, поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, снижению равновесия в сторону продуктов способствует повышение давления и понижение температуры.

          Данная реакция имеет большое практическое значение, поэтому хорошо изучена. Экспериментально определены равновесные концентрации аммиака в смесях стехиометрического состава в широком интервале температур и давлений.  Полученные экспериментальные данные экстраполированы в область параметров, недоступных для практического исследования.

          Константа равновесия реакции синтеза и равновесные концентрации азота и водорода связаны между собой уравнением: