ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы производства из "Общая химическая технология" Эти реакции практически необратимы, поэтому направление процесса определяется соотношением скоростей реакций. [c.274] Процесс контактного окисления аммиака начинается со стадии активированной адсорбции кислорода на поверхности катализатора с образованием промежуточного соединения, затем происходит адсорбция с образованием комплекса, который в дальнейшем разрушается с освобождением катализатора и образованием N0 и НгО (рис. XII. 14). [c.275] Платино-родиевые катализаторы применяют в виде сеток из тонкой проволоки диаметром 0,06—0,09 мм. В процессе эксплуатации поверхность сеток сильно разрыхляется, сетки становятся хрупкими, а их гладкие и блестящие нити — губчатыми и матовыми. При этом поверхность сеток увеличивается (рис. ХП. 15) н возрастает каталитическая активность платинового катализатора. [c.276] Оптимальное время соприкосновения аммиачно-воздушной смеси с платиновым катализатором т составляет около 10 с. С увеличением т выход окиси азота по реакции (ХП. 15) снижается (рис. ХП. 16) вследствие протекания побочных реакций. Для обеспечения оптимального времени соприкосновения газа с катализатором его готовят в виде сеток, наложенных друг на друга. При этом увеличивается общая поверхность платиновых сеток и возрастает активность катализатора. В реакторах, работающих при атмосферном давлении, достаточно 3—4 сеток, а в реакторах, работающих под давлением 0,7—0,9 МПа,— 16—20 сеток. [c.276] Платиновый катализатор очень чувствителен к примесям, обычно присутствующим в воздухе и аммиаке. Наиболее сильное влияние оказывает фосфористый водород. При содержании его в аммиачно-воздушной смеси 2-10-5% степень окисления аммиака снижается на 80%, при этом отравление катализатора является необратимым. Вредное действие оказывают также соединения серы и некоторые другие вещества при содержании в газовой смеси 1 % сероводорода активность платины снижается на несколько процентов. [c.276] В процессе работы поверхность платинового катализатора разрушается и мельчайшие частицы платины увлекаются газовым потоком. В дальнейшем некоторая доля извлекается, но значительная часть платины теряется, и эти потери тем больше, чем выше температура и давление процесса и чем меньше содержание родия в катализаторе. В установках, работающих при атмосферном давлении и температуре 800°С, потери платино-родиевого катализатора составляют 0,04—0,06 г на 1 т HNO3 (рис. XII. 17). В системах, работающих под давлением 0,8 МПа и при 900 °С, потери достигают 0,3—0,4 г платины на 1 т HNO3. [c.277] Когда потери сеток составят примерно 30%, их направляют на переплавку. Платино-родиевые сетки в установках, работающих при атмосферном давлении, служат около 1,5 лет. [c.277] Принципиальная схема современного конвертора с платиновыми сетками показана на рис. VIII. 4, б. Платиновые сетки расположены горизонтально на колосниковых решетках или на переплетенных нитях (металлических струнах) поток аммиачно-воздушной смеси направлен сверху вниз. Диаметр сеток, работающих при атмосферно м давлении, составляет от 2 до 4 м, а в аппаратах, работающих под давлением, — от 0,5 до 2 м. [c.277] Платина является очень дорогим металлом, поэтому ведутся настойчивые поиски неплатиновых катализаторов для окисления аммиака. Наиболее активные из них — окисные катализаторы же-лезохромовый, хромоникелевый, кобальто-никелевый и др. [c.277] Поскольку Tenelib превращения на таких катализаторах невысока, применяют двухступенчатые катализаторы, состоящие из платиновой сетки в качестве катализатора первой ступени и неплатинового слоя (например, железохромовый) —в качестве катализатора второй ступени. Толщина второго слоя 50—65 мм, он расположен на расстоянии 10—15 мм от платиновой сетки (рис.,XII. 18). [c.277] На платиновой сетке степень окисления аммиака составляет 85—90%, общая степень окисления на комбинированном катализаторе достигает 97%. Если процесс ведут только на платино-ро-диевой сетке, выход окиси азота составляет 97,5—98%. Единовременные затраты на платину при использовании двухступенчатого катализатора сокращаются в 3 раза. [c.277] Окисление аммиака на чистой платине начинается при 145 °С с образованием элементарного азота, закиси азота и небольшого количества окиси азота. При повышении температуры выход окиси азота увеличивается. Оптимальный температурный режим окисления аммиака при атмосферном давлении лежит в интервале 800— 840 °С, а при проведении процесса под давлением 0,7—0,9 МПа — в пределах 800—900°С (рис. ХП. 15). [c.278] Источником кислорода, необходимого для осуществления реакции (XII. 15), служит воздух. При этом соотношение между кислородом и аммиаком (Ог ЫНз) в аммиачно-воздушной смеси зависит от исходных объемов воздуха и аммиака. Это соотношение имеет важное практическое значение в производстве азотной кислоты, так как от него зависит скорость и полнота реакции, (XII. 15). При теоретическом содержании кислорода (Ог ЫНз = = 1,25) выход окиси азота мал (рис. XII. 29), поэтому на практике это соотношение увеличивают до 1,7—2,0, что соответствует содержанию аммиака в аммиачно-воздушной смеси 10—12%. В этом случае обеспечивается высокая скорость процесса, а избыток кислорода используется в дальнейшем для окисления N0 в ЫОг помимо того аммиачно-воздушная смесь находится за пределами границ взрывоопасного соотношения аммиака и воздуха (см. рис. XII. 1). [c.279] Гетерогенное окисление аммиака на платиновом катализаторе состоит из нескольких стадий (см. рис. IV. 1). При отношении Ог ЫНз в воздушно-аммиачной смеси более 1,35 скорость процесса контролируется скоростью диффузии аммиака к поверхности катализатора, а при отношении 02 ЫНз менее 1,35 контролирующей становится диффузия кислорода. [c.279] По данным некоторых авторов, энергия активации в уравнении Аррениуса реакции (XII. 15) составляет = 26,6 кДж-моль . [c.279] Из Приведенных данных видно, что в нитрозных газах, выходящих из реактора окисления аммиака при температуре около 800 °С, двуокись азота практически отсутствует (Кр мала). Чтобы перевести ЫО в ЫОг нитрозные газы следует охладить ниже 100 °С. [c.279] Образование такого димера — процесс обратимый, он протекает с выделением тепла, поэтому-его выход и, следовательно, концентрация в газовой смеси уменьшаются при увеличении температуры. Таким образом, на основе уравнения (11.23) скорость реакции окисления N0 понижается при повышении температуры. [c.280] Скорость реакции окисления N0 в ЫОг —самая медленная в процессе производства азотной кислоты, она и определяет скорость всего процесса. [c.280] Скорость полимеризации ЫОг очень высока, поэтому в любой момент времени соотношение ЫОг Ыг04 определяется условиями равновесия, так как оно устанавливается практически мгновенно. [c.280] Механизм образования азотной кислоты из двуокиси азота при абсорбции ее водой, а затем разбавленной азотной кислотой (по мере ее образования) можно представить следующим образом. [c.280] Вернуться к основной статье