Bài soạn yếu tố ảnh hưởng tổng hợp NH3

→ tăng tần số va chạm giữa các hạt, tăng lượng năng lượng có sẵn để phản ứng.. Sử dụng xúc tác trong tổng hợp• Xúc tác được xem như “heart” của phản ứng.. • Ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ ho

Ảnh Hưởng Quá Trình Tổng Hợp

Amoniac

GVHD: PHẠM TRẦN NGUYÊN NGUYÊN SVTH: TRẦN TẤN TRÚC

TỔNG QUAN

• I) LƯỢC SỬ

• II) NỘI DUNG

1) Ảnh hưởng nhiệt độ - áp suất lên phản ứng 2) Ảnh hưởng xúc tác

Xúc tác Fe

Xúc tác Ba-Co/C

Lược sử

• Năm 1909, Quy trình tổng hợp NH3 mang tính đột phá đã ra đời :

N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH3(g)

→ nó đã giải quyết được bài toán khó lúc bấy giờ.

Phần lớn 90% NH3 được sản xuất theo quy trình

Haber-Bosch

h eat , p ressu re

c atalyst

     

    

Sơ đồ quy trình Haber-Bosch trong công nghiệp

Ảnh hưởng nhiệt độ - áp suất lên phản ứng

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

(ΔH = -92.4 kJ·H = -92.4 kJ· mol−1)

• Phương trình động học cơ bản :

, phản ứng thuận lợi hơn ở nhiệt độ thấp

Về mặt động học thì sao?

  

  

G H T S

    

0

H

 

• Khi nhiệt độ tăng lên, các hạt di chuyển nhanh hơn, có động năng cao hơn

→ tăng tần số va chạm giữa các hạt, tăng lượng năng lượng có sẵn để phản ứng

→ Vận tốc phản ứng tăng (tuân theo

Arrhenius).

 Phản ứng cũng sẽ xảy ra nhanh khi tăng áp suất.

Điều quan trọng ở đây là ta tăng áp suất lên bao nhiêu

để phản ứng xảy ra tốt và an toàn.

-Bằng việc sử dụng nhiệt độ

450 – 500oC, áp suất khoảng 200atm hiệu suất phản ứng thu được từ 10 – 20%

→ có lợi về kinh tế, độ an toàn và thời gian hoạt động

Sử dụng xúc tác trong tổng hợp

• Xúc tác được xem như “heart” của phản ứng.

• Ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ hoạt động, lưu

lượng khí tái tạo và yêu cầu làm lạnh.

• ảnh hưởng đến áp suất hoạt động, độ tinh khiết của khí và năng lượng phá hủy liên kết.

→ độ bền, hoạt tính, giá trị kinh tế… vẫn luôn là vấn đề quan tâm trong việc chọn lựa xúc tác.

Xúc tác Fe

• Xúc tác công nghiệp.

• Thành phần chính xúc tác là magnetit

• Kích thước phân tử càng nhỏ, hoạt tính xúc tác càng cao.

• Sử dụng các promoter Al2 O3 , K2 O, Ca để tăng hiệu quả phản ứng

Chất mang

• Cấu trúc lỗ xốp

• Độ bền và tuổi thọ

→ Dùng chất mang Al2O3

• Phân tán thành dạng các phân tử nhỏ FeAl2O4

Hạn chế xúc tác sắt

• Một lượng nhỏ khí hoặc tạp rắn có thể tạo ra trong quá trình sản xuất

• Các tạp bẩn từ magnetite, tồn tại lượng nhỏ có khả năng gây đầu độc xúc tác

• H2O, CO, O2 , Cl- , S, P… là các chất đầu độc phổ biến trong tổng hợp amoniac

→ Hoạt tính xúc tác bị giảm

Xúc tác Ba-Co/C

• Hoạt tính cao.

• Dùng Ba xúc tiến với xúc tác Co trên chất mang C

• Cho hiệu quả đáng so với các chất xúc tác sử dụng trước đây.

• Giải quyết 1 số nhược điểm lớn của xúc tác sắt, cho hiệu suất cao hơn

• Lượng amoniac thu được cao hơn hẳn so xúc tác thương mại KM1

• Nhiệt độ thấp, có nhiều H2 bao phủ trên bề mặt, sự phân ly N2 ít

• Hoạt tính giảm dần theo T

• Nhiệt độ càng cao càng gia tăng tính xúc tác Ba-Co/C và Ba-Ni/Co.

• Vai trò Barium là làm giảm năng lượng hoạt hóa cho sự cắt đứt liên kết N2

Tài liệu tham khảo

• Stefan Hagen,*a Rasmus Barfod, ab Rasmus Fehrmann, ab Claus J H

Jacobsen, ac Herman T Teunissen, c Kenny Ståhlb and Ib Chorkendorffa / New efficient catalyst for ammonia synthesis: barium-promoted cobalt on carbon / Technical University of Denmark

• Dr Max Appl / Ammonia Principles and Industrial Practice / Weinheim ; New York : Chichester ; Brisbane ; Singapore ; Toronto : Wiley-VCH, I999

• http://www.ausetute.com.au/haberpro.html

Cám ơn sự chú ý theo dõi của

các bạn