Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Влияние технологических факторов на эффективность окисления аммиака до оксида азота.




 

Выход окиси азота NO при проведении процесса окисления аммиака на платиноидном катализаторе зависит практически от всех технологических факторов, из которых наибольшее влияние оказывает температура. Влияние давления на выход окиси азота незначительно, но с его повышением более резко проявляется влияние других факторов - напряженности, соотношения О2:NH3, линейной скорости газа и др.

Температура.

Наибольшее влияние на выход окиси азота оказывает температура, при которой ведется процесс. Большое значение имеет температура зажигания катализатора, т.е. температура, при которой начинается реакция окисления аммиака на данном катализаторе. Она меняется в зависимости от состава катализатора и в меньшей степени от содержания аммиака и кислорода в смеси. При атмосферном давлении и объемной доле аммиака в АВС около 10 % на сетках сплава № 1 реакция окисления аммиака начинается при температуре 190-220 ºС, на сетках сплава № 5 при 180-205 ºС. На начальной стадии окисления происходит окисление аммиака до молекулярного азота.

При повышении температуры до 300 ºС, наблюдается появление окиси азота. С ростом температуры выход окиси азота увеличивается за счет уменьшения проскока аммиака и снижения содержания в продуктах N2 и N2О, т.е. более полного окисления аммиака.

Оптимальная температура, при которой достигается максимальный выход окиси азота до 99 %, для сплавов № 1 и № 5 равна 900-920 ºС.

Для уменьшения потерь дорогостоящей платины, которая возрастает с повышением температуры, ограничивают верхний предел температуры процесса, который для схемы АК-72 должен быть в пределах 840-880 ºС, степень конверсии при этом составляет 94-96 %. Для схемы УКЛ 7-71 - в пределах 880-910 °С. Степень конверсии при этом составляет 93,5 %. Остальное количество аммиака реагирует с образованием азота и нецелевых окислов азота, а часть аммиака попадает с нитрозным газом в систему.

Все три реакции окисления аммиака до N2, N2O и NO протекают с выделением тепла. Расчетом установлено, что при окислении каждого процента аммиака в АВС должен происходить разогрев газовой смеси на 70 ºС. Поскольку реакция окисления до азота протекает с большим тепловым эффектом, при снижении выхода окиси азота на 1% температура реакции повышается на 3 ºС. В реальных условиях, вследствие потерь тепла, разогрев газовой смеси происходит на 67-69 ºС на каждый процент окисленного аммиака. Для достижения оптимальных (по выходу окиси азота) температур необходим подогрев АВС, т.к. объемная доля аммиака в смеси во избежание взрывоопасности поддерживается на уровне 9,6-10,5 %.

 

Соотношение О2 / NН3

Выход оксида азота зависит также от объемной доли кислорода в АВС. Теоретически по реакции (1) соотношение О2 / NН3 составляет 1,25. Исходя из этого, максимально возможная объемная доля аммиака в АВС может составлять 14,4 % (без учета объемной доли воды в воздухе). Однако при этом соотношении выход оксида азота не превышает 60-80 %. При увеличении соотношения О2 / NН3 до 1,7 (путем снижения объемной доли аммиака до 11,5 %) выход NO возрастает. Оптимальное соотношения О2 / NН3 = 1,7-2,0. При дальнейшем увеличении соотношения О2 / NН3 выход NO меняется незначительно. В связи с этим для получения высоких выходов NO необходим примерно 30 %-ный избыток кислорода против стехиометрического, что связано с необходимостью постоянного покрытия поверхности платиноидного катализатора кислородом. При недостатке кислорода окисление аммиака идет с образованием азота.

В связи с тем, что аммиачно-воздушная смесь взрывоопасна в диапазоне 15 ¸ 27 % NН3 и границы взрываемости расширяются в зависимости от температуры газовой смеси, давления, скорости газового потока, наличия в смеси посторонних примесей и т.д., для обеспечения безопасного ведения процесса в производственных условиях объемную долю аммиака в АВС поддерживают равной 9,5-11,5 %.

 

Давление. напряженность катализатора и линейная скорость газового потока

Степень превращения аммиака в окись азота зависит также от давления, напряженности катализатора и линейной скорости газового потока или ее обратной величины - времени пребывания АВС в зоне катализатора (время контактирования). Эти три параметра тесно связаны между собой, поэтому для получения высоких выходов NO они должны тщательно подбираться.

В связи с увеличением единичной мощности агрегатов, все большее значение придается процессу окисления аммиака под давлением. Окисление аммиака под давлением позволяет увеличить производительность контактного аппарата и упростить контактный узел.

При повышении давления можно увеличить линейную скорость газового потока или уменьшить время контактирования. При длительном контакте газа с катализатором окисление аммиака в окись азота сопровождается выделением большого количества элементарного азота, образующегося при взаимодействии полученной окиси азота с аммиаком. Максимальный выход окиси азота достигается при сокращении времени контактирования до оптимального. Дальнейшее снижение времени контакта газовой смеси снова приводит к снижению выхода окиси азота, обусловленного проскоком через катализатор аммиака. Опыт показывает, что изменение линейной скорости от 1 до 4-6 м/с увеличивает выход окиси азота с 88,4 до 96,2 %, а дальнейшее увеличение (примерно до 10 м/с) выход окиси азота практически не изменяет.

В крупных агрегатах чаще всего применяют скорость газа 1,0-1,5 м/с. Пропорционально увеличению давления возрастает напряженность катализатора - весьма важный показатель процесса окисления аммиака.

С повышением давления возрастает и температура, при которой достигается максимальный выход окиси азота.

Из-за высоких потерь платиноидного катализатора, возрастающих вследствие проведения процесса окисления аммиака при повышенном давлении и, следовательно, при высокой температуре, большинство современных систем получения азотной кислоты проектируется по комбинированному способу, включающему процесс окисления аммиака при близком к атмосферному давлению, а процесс абсорбции окислов азота при более высоком давлении.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных