ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверсия аммиака из "Технология связанного азота " Количество выделяемого тепла зависит от концентрации аммиака в аммиачно-воздушной смеси. Так, при содержании аммиака в газовой смеси 9—9,5 об.% температура нагрева газовой смеси за счет тепла реакции теоретически не может быть выше 943 К, а ввиду потерь тепла через стенки аппарата, в котором происходит окисление аммиака, она достигает 873—923 К. Учитывая, что наиболее полно процесс окисления аммиака происходит при 1123—1173 К, исходная газовая смесь перед постуллением на катализатор в контактном аппарате должна быть нагрета до 523—573 К. Для подогрева используют тепло нитрозных газов, выходяших из котла-утилизатора. [c.21] При обогащении воздуха кислородом содержание аммиака в газовой смеси может быть повышено до 12,0—12,5 об.%. что приводит к высокой степени конверсии и исключает необходимость предварительного подогрева смеси перед поступлением ее на контактный аппарат. [c.21] Аммиачно-кислородная смесь при любом содержании аммиака в интервале температур 973— 1073 К способна самовоспламеняться. При более низких температурах взрыв наступает под действием запала. Нижний предел взрываемости ам-миачно-воздушной смеси на 1—1,5% выше, чем аммиачно-кислородной. Направление потока газа снизу вверх увеличивает взрывоопасность во всех случаях. [c.22] Влияние температуры на процесс окисления аммиака. Реакция окисления аммиака на платиноидном катализаторе начинается при температуре 418 К, но протекает с малым выходом N0 и образованием элементарного азота. С повышением температуры содержание оксида (П)ЫО увеличивается и в интервале температур 1073— 1193 К выход N0 достигает 97,5—95 об.%. При повышении температуры реакции окисления аммиака с 923 К до 1173 К время конверсии уменьшается с 5-10 до 1,1 10 с. [c.23] Для повышения выхода оксида азота при окислении аммиака под давлением необходимо увеличить число катализаторных сеток. Так, при увеличении давления до 400—600 кПа требуется до 12 катализаторных сеток, при 800—900 кПа — 16—20 сеток, при 1200— 1500 кПа —до 30. Как видно из приведенных данных, применение высоких давлений в процессе окисления аммиака до оксида (II)N0 увеличивает потребление платиноидного катализатора и расход аммиака за счет уменьшения степени окисления до N0 при одновременном увеличении производительности агрегатов. Таким образом, выбор оптимального давления в процессе окисления аммиака должен быть основан на технико-экономических расчетах. [c.23] Виды катализаторов. Катализаторы, применяемые в процессе окисления аммиака до оксида (II)N0, должны обладать избирательным свойством, т. е. ускорять только одну из трех возможных реакций, как показано выше. Наиболее селективным и активным в данной реакции является платиноидный катализатор, представляющий собой сплав платины с палладием и родием. Чистая платина при высоких температурах быстро разрушается. Примесь в платине незначительного количества железа снижает активность катализатора. Сплав платины с родием делает катализатор в процессе окисления аммиака до оксида (II)N0 активным и стойким к высоким температурам. Степень окисления аммиака при атмосферном давлении и температуре 1093—1113 К на платинородиевом катализаторе достигает 97,5—98% и сохраняется в течение 10—12 мес. в системах, работающих под давлением 700—800 кПа, окисление происходит при температуре 1173—1193 К и выход N0 снижается до 95—96%. Срок службы катализатора под повышенным давлением 45—90 дней. [c.24] 5% КЬ — при повышенном давлении. [c.24] Новые сетки имеют гладкие, блестящие и эластичные нити, на которых высокий выход оксида азота достигается не сразу. Так, при температуре 1173 К через 10—16 ч устанавливается нормальный режим окисления, при 1073 К срок активации сеток увеличивается до 1—2 сут. С течением времени сетки становятся матовыми, губчатыми, с сильно развитой поверхностью, что нарушает их прочность и в конце концов ведет к разрушению. Сетки, потерявшие не более 12% от первоначального веса, передаются на переплавку. Изменение внешнего вида сеток в течение эксплуатации хорошо видно на рис. 8. [c.24] На двухступенчатом катализаторе окисляется 97% аммиака, причем на платиновой сетке — 85—90%. [c.25] Срок службы двухступенчатого катализатора 3—5 лет, и регенерация его невозможна. Применение двухступенчатого катализатора дает возможность сократить одновременные вложения платины в три раза, однако потери ее при этом сокращаются всего на 10—20%. [c.25] На рис. 9 показано расположение двухступенчатого катализатора в контактном аппарате, работающем под атмосферным давлением. В настоящее время неплатиновый катализатор нашел применение в качестве второй ступени в системе производства азотной кислоты под повышенным давлением. [c.25] Для возврата унесенной платины собирают шлам и пыль со стенок конвертора, коллекторов газа и паровых котлов. После котлов-утилизаторов ставят фильтры со стеклянной ватой, которую меняют через каждые 6 мес. Платину улавливают с помощью крошек мрамора, оксида кальция и других материалов. [c.26] Практикой установлены следующие сроки работы катализаторных сеток для производства азотной кислоты под атмосферным давлением — до 14 мес., под давлением 720 кПа —2150—2500 ч. При тщательной очистке газа в системах, работающих под атмосферным давлением, катализаторные сетки можно эксплуатировать без замены 12—14 мес. Уменьшение диаметра нитей катализаторной сетки снижает срок ее службы. [c.26] Катализаторные сетки, отработавшие установленный срок, заменяют в такой последовательности вначале удаляют первые по ходу газа сетки, как наиболее сильно подвергающиеся воздействию вредных примесей, находящихся в аммиачно-воздушной смеси, а новые сетки ставят последними. [c.26] По данным В. А. Клевке, в воздухе вблизи одного из азотнокислотных заводов было обнаружено 0,65—1,3 мг/нм 50з, 1,5—2,5 мг/нм пыли. Жидкий аммиак содержал до 3 мг пыли на I нм газообразного аммиака. За сутки работы контактного аппарата на таком аммиаке через катализаторные сетки проходит пыли от 3 до 10% от массы катализатора. Поэтому в азотнокислотном производстве придается большое значение очистке аммиака и воздуха. Аппараты и газопроводы выполняются из легированной стали для предотвращения запыленности проходящих через них аммиака и воздуха. [c.27] Регенерация отравленных катализаторных сеток. Регенерацию отравленных катализаторных сеток производят обработкой их 10—15%-ным раствором соляной кислоты в фарфоровых или кварцевых ваннах при температуре 333—343 К в течение 2 ч. Затем сетки промывают дистиллированной водой до полного исчезновения иона хлора в промывных водах, сушат и прокаливают в водородном пламени. Сильно загрязненные сетки сначала промывают в 30%-ной НЫОз, а затем в растворе соляной кислоты, как указано выше. При регенерации сеток дополнительно теряется 2% платиноидного сплава. [c.27] Таким образом, меры по уменьшению безвозвратных потерь платиноидного катализатора сводятся к понижению температуры конверсии аммиака до оксида азота, устранению вибрации катализаторных сеток, своевременной замене изношенных сеток, применению двухступенчатого катализатора. Ведутся работы по разработке состава платиноидного катализатора, активного и селективного, для окисления аммиака до оксида (Н)ЫО без применения платины. [c.27] Каталитическое окисление аммиака — гетерогенный многостадийный процесс, состоящий из следующих стадий 1) диффузии реагирующих веществ из газовой фазы к поверхности катализатора 2) адсорбции кислорода поверхностью катализатора 3) взаимодействия адсорбированных молекул с образованием продуктов реакции 4) десорбции продуктов реакции с поверхности катализатора 5) диффузии продуктов реакции с поверхности катализатора в газовую фазу. [c.27] При окислении аммиака требуется значительный избыток кислорода для увеличения скорости реакции и увеличения выхода оксида (II) N0. [c.28] Несмотря на многочисленные исследования механизма и кинетики окисления аммиака до N0, из-за сложности механизма протекающих при этом промежуточных реакций до сих пор нет кинетического уравнения, которое установило бы зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих компонентов в газе, темпе ратуры и давления. [c.28] Вернуться к основной статье