ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы процесса окисления аммиака из "Технология связанного азота Издание 2" Таким образом, процесс окисления аммиака может протекать в нескольких направлениях, состав конечных продуктов реакции определяется прежде всего избирательным (селективным) действием катализатора. Селективность катализатора заключается в том, что он ускоряет лишь одну из нескольких возможных реакций. Соответственно подбирая катализатор и условия проведения реакции, можно изменить и состав получаемых продуктов. [c.345] Апельбаум и М. И. Темкин показали, что скорость процесса окисления аммиака определяется скоростью наиболее медленной его стадии — диффузии NHg к поверхности катализатора. [c.346] На всех современных азотнокислотных заводах в качестве катализатора процесса окисления аммиака применяют платину в виде ее сплавов с родием или родием и палладием (платиновые катализаторы). Платина является дорогим катализатором, но в течение длительного времени сохраняет высокую активность, достаточно устойчива, обладает хорошей механической прочностью и легко регенерируется. Платиновым катализаторам придают сетчатую форму, что позволяет применять конверторы простой конструкции. [c.346] Обычно катализаторные сетки изготовляют из проволоки диаметром 0,05—0,09 мм. [c.347] В табл. 11-1 приведены основные характеристики платиновых катализаторных сеток. [c.347] В конверторах, работающих при атмосферном давлении, устанавливают от 2 до 4 сеток (обычно 3 шт.). В аппараты, работаюпще под давлением 9 кгс/см (0,9 МН/м ), закладывают от 16 до 18 сеток, при 12—15 кгс/см2 (1,2—1,5 МН/м ) — 30 сеток. [c.347] В оптимальных условиях степень превращения аммиака в окись азота (степень конверсии) на одной сетке может достигать 86—90%, на двух сетках — 95—97%, на трех сетках — 98%. Катализаторные сетки должны плотно прилегать друг к другу. На новых сетках высокая степень конверсии достигается не сразу, а в течение нескольких суток работы при 600 °С, за это время сетки приобретают полную активность. Процесс активации сеток при 900 °С заканчивается через 8—16 ч. [c.347] В процессе эксплуатации поверхность платиновых сеток сильно разрыхляется, гладкие блестящие нити становятся губчатыми и матовыми. В результате этого сильно развивается поверхность катализатора, что и приводит к повышению его активности. [c.347] По подсчетам Н. А. Фигуровского и др., поверхность такой активированной сетки примерно в 30 раз больше геометрической поверхности новой платиновой сетки. [c.347] При добавлении родия к платине, с одной стороны, повышается каталитическая активность платины (до известного предела), с другой — улучшается устойчивость сетки к воздействию высокой температуры. [c.347] При окислении аммиака на катализаторах, содержащих в основном платину, возможная степень конверсии составляет 95—97% при атмосферном давлении и 94—96% под давлением 8 кгс/см (0,8 МН/м2). [c.348] Со временем катализаторные сетки изнашиваются, частицы металла отрываются, уносятся газовым потоком и оседают в аппаратуре некоторая доля частиц переходит в азотную кислоту, наиболее дисперсные частицы удаляются с газом в атмосферу. Осадок платины собирают со стенок при остановке агрегата на ремонт и возвращают на завод — изготовитель сеток. [c.348] Кроме платиновых катализаторов могут применяться другие, неплатиновые, например на основе окиси кобальта с добавками окислов никеля или алюминия, либо катализаторы на основе окиси железа с добавками окиси марганца или хрома, однако они не получили распространения. В нашей стране нашел применение железохромовый катализатор (разработанный ГИАП) в виде таблеток диаметром 5 мм в сочетании с платиновыми сетками. Его применяют в качестве второй ступени (слой толщиной 50—65 мм) катализатора для установок, работающих при атмосферном давлении. Первую ступень этого катализатора составляет одна платиновая сетка. Выход N0 на двухступенчатом катализаторе на —0,5% ниже, чем на платиновом. [c.348] Температурные условия окисления. Реакция окисления аммиака на платине начинается при 145 °С, но протекает с малым выходом N0 и образованием преимущественно азота. С повышением температуры увеличивается содержание окиси азота в газе и уменьшается содержание азота. В интервале 700—1000 °С выход N0 может быть доведен до 95—98%. [c.348] С увеличением температуры растет скорость реакции и уменьшается необходимое время конверсии. Так, при 650 °С оно равно 5-10 с, а при 900 °С уменьшается до 1,1 10 с. [c.348] Температурный режим процесса окисления аммиака может поддерживаться за счет тепла реакций (VI.4) и (VI.6). Для сухой аммиачновоздушной смеси, содержащей 10% NHg, при степени конверсии 96% теоретическое повышение температуры газа составляет —705 °С или около 70 °С на каждый процент аммиака в исходной смеси. [c.348] Применяя аммиачновоздушную смесь, содержащую 9,5% аммиака, можно за счет теплового эффекта реакции достичь температуры порядка 600 °С. Для большего повышения температуры конверсии необходим предварительный подогрев воздуха или аммиачновоздушной смеси. [c.348] Согласно практическим заводским данным, оптимальная температура процесса конверсии NHg при атмосферном давлении составляет около 800 °С на установках, работающих при 9 кгс/см , она равна 870—900 °С. Следует иметь в виду, что с повышением температуры процесса увеличиваются потери катализатора. [c.349] Зависимость степени конверсии в N0 от соотношения О2 NHg и содержания аммиака в смеси с воздухом при 900 °С представлена на рис. VH-5. [c.349] В заводской практике применяют газовоздушные смеси, содержащие 9,5—11,5% аммиака, что соответствует оптимальному отношению Оз N 3 = 2—1,7. [c.349] Вернуться к основной статье