Synthesesystem Wasserstoff-Stickstoff-Verhältnis
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Sehr geehrte Vorgesetzte: Ich bin gerade in der Position am Syntheseturm angekommen, und das Problem, das mir am meisten Sorgen bereitet, ist das Verhältnis von Wasserstoff zu Stickstoff. Der Meister hat es mir schon mehrmals erklärt, aber ich habe es trotzdem nicht verstanden. Ich schäme mich auch, noch einmal zu fragen. In unserer Fabrik gibt es zwei Synthesesysteme, die in Parallelbetrieb mit zwei Türmen arbeiten. Das frische Gas, das aus der Reinigungsanlage stammt, ist bereits im Verhältnis 3:1 gemischt. Um zu verhindern, dass das Verhältnis von Wasserstoff zu Stickstoff zu gering wird, fügen wir dem frischen Gas zusätzlich etwas Stickstoff hinzu, um dieses Verhältnis aufrechtzuerhalten. Ich würde gerne um Rat fragen: Wie wird das Verhältnis von Wasserstoff zu Stickstoff von 3:1 berechnet? Manchmal sagt der Fachmann, man solle dieses Verhältnis auf 2,8 halten. Aber worauf beruht eigentlich dieser Wert von 2,8? Das ist wirklich verwirrend. Ich bitte die erfahrenen Kollegen um ihre Hilfe!
3H2 + N2 = 2NH3: 3 Mol Wasserstoff und 1 Mol Stickstoff ergeben 2 Mol Ammoniak. Das Stoffmengenverhältnis in den Gasen entspricht im Allgemeinen dem Volumenverhältnis – daher gilt das Verhältnis 3:1. Doch der Druck bei der Herstellung von Ammoniak beträgt über 20 Megapascal. Der Kompressionsgrad von Wasserstoff und Stickstoff unterscheidet sich – bei derselben Menge und derselben Kompression ist das Volumen des Wasserstoffs nach der Kompression größer als das des Stickstoffs. Deshalb reicht 2,8 aus
Sie können sich die Beschreibung des Reaktionsmechanismus ansehen – die Reaktionsgeschwindigkeit wird durch den Adsorptionsprozess der Stickstoffatome bestimmt. Deshalb wird in der praktischen Produktion die Konzentration von Stickstoff etwas höher gehalten. All das sind Schlussfolgerungen, die aus Experimenten und der praktischen Produktion gezogen wurden.
Es wird hauptsächlich die Stabilität der N-N-Dreifachbindungen berücksichtigt – diese sind schwer zu spalten. Durch den Gehalt an N2 erhöht sich die Anzahl der insgesamt aktiven N-N-Bindungen
Der Anteil des frischen, mit Sauerstoff angereicherten Gases wird in der Regel auf 3:1 begrenzt. Der Anteil des zirkulierenden Gases liegt innerhalb eines bestimmten Bereichs – dieser Bereich hängt in der Regel vom Druck während der Syntheseprozesse sowie vom Anteil der inerten Gase im zirkulierenden Gas ab. Zudem hängt er auch von der Menge des abgeleiteten Gases ab