Два главных производства
| Производство | Главная реакция | Оптимальные условия |
|---|---|---|
| Процесс Габера | N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 | железный катализатор, 450 °C, 300 бар |
| Контактный способ | 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 | катализатор V2O5, 450 °C, 1–2 атм |
Обе реакции обратимые и экзотермические, и в обеих число молей газов уменьшается. Поэтому условия влияют на них по одному принципу.
Почему выбирают именно такие условия?
| Изменение | Выход | Скорость |
|---|---|---|
| Повысить температуру | снижается | растёт |
| Повысить давление | растёт | растёт |
| Добавить катализатор | не меняется | растёт |
При низкой температуре выход большой, но реакция идёт слишком медленно. Поэтому выбирают средние условия, около 450 °C. В процессе Габера нужно высокое давление, а в контактном способе выход достигает 99.5% уже при 1–2 атм, поэтому повышать давление дорого и не нужно.
В конце контактного способа SO3 не поглощают прямо водой, потому что образуется кислотный туман. Сначала его поглощают концентрированной серной кислотой и получают олеум H2S2O7, а затем разбавляют водой.
На настоящих заводах давление бывает разным, в процессе Габера применяют и около 200 атм. За один проход в аммиак превращается только около 15% азота и водорода, но непрореагировавшие газы возвращают обратно, и общий выход доходит примерно до 98%. Значения выхода в симуляторе — это модель, которая показывает влияние условий, поэтому они не совпадают с этими настоящими числами.
Настрой условия производства в приложении Nalukh chem
Меняй температуру и давление и сравнивай выход и скорость. Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
- Нажми на производство в списке слева. Всего их 8: серная кислота, аммиак, азотная кислота, известь, цемент, сталь, цинк и сера.
- В режиме Изучить листай стадии стрелками влево и вправо на средней панели. Справа появляются условия, уравнение и пояснение. Стадия без реакции подписана Физическая стадия.
- В режиме Настрой выбери процесс Габера или контактный способ. Для остальных шести производств этот режим не работает.
- Двигай ползунки Температура и Давление, а кнопкой катализатора включай и выключай его. Значения Выход и Скорость сразу меняются. Кнопка Оптимально возвращает начальные условия.
- В режиме Тест 6 вопросов: расставить стадии по порядку, выбрать условия, узнать реакцию.
Задания для симулятора
- В процессе Габера нажми Оптимально и снизь температуру примерно до 350 °C. Посмотри, как растёт Выход и падает Скорость. Почему завод не выбирает низкую температуру?
- Выключи катализатор кнопкой. Выход останется прежним, а Скорость резко упадёт.
- В контактном способе подними температуру до 550 °C. Выход снизится с 99.5% до 88%.
- В режиме Изучить посмотри стадии доменной печи и найди, что восстанавливает гематит. Ответ: угарный газ CO.
