Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Физико-химические основы контактного окисления аммиака. Виды катализаторов. Оптимальный технологический режим.
В результате окисления могут образовываться различные продукты в зависимости от условий: 4NH3+5O2=4NO+6H2O+90,7кДж(1); 4NH3+4O2=2N2O+6H2O+1104,4кДж(2); 4NH3+3O2=2N2+6H2O+1269кДж(3); Все реакции идут при повышенной Т => могут быть и побочные реакции Необходимо подобрать условия, чтобы протекала только 1-я реакция.т. к. только она может привести к образ HNO3. Все реакции являются сильно экзотермическими и необратимыми Кр1=10-53, Кр2=10-61, Кр3=10-67 =>Наиболее вероятной является 3-я реакция, но она приводит к образованию элементарного азота. Если осуществлять процесс без катализатора, то продуктом окисления будет элементарный азот. Чтобы получить 1-ю реакцию, необходимо подобрать селективный и активный катализатор, который будет ускорять 1-ю реакцию. Таким является катализатор на основе металлической Pt. Применяют катализаторы: Fe,Cr,Co,Mn. Все эти катализаторы по селективности, активности, сроку службы уступают Pt-му катализатору. Время контакта газ смеси с катализатором 10-4сек, выход NO 98% - на других катализаторах этого слоем неPt-го катализатора. Pt-вый kat чувствительный к примесям.Наиболее отравляющее действие оказывает PH3,H2S,сернистые соединения,SO2,механические загрязнения из воздуха и NH3.Воздух и NH3 подвергают очисткеот неорганических соединений и от пыли. Очистка от соединений S достичь нельзя. Применяют тонкую Pt-ую проволоку d=0,045-0,094мм. Чтобы достичь времени контактирования 10-4сек устанавливают несколько таких сеток. (-) kat При Т=800-9000 происходит разрушение Pt-го kat. Нити из проволоки разрыхляются и происходит унос Pt с поверхности катализатора вместе с нитрозными газами. Необходимо улучшать физ-хим свойства Pt-вой проволоки(термоустойчивость,прочность), т.е. надо вводить легирующие добавки. Используют не чистую Pt, а сплавы Pt с различными легирующими элементами(Co,V,Mo,W,Mn,Ni), которые ↑ прочность и термоустойчивость.Могут Pt-вые сплавы содержать Rh,Pd,Ro,Ru. Это позволяет ↓ потери Pt, ↑селективность окисления на 2-3% выше, чем на чистой Pt. Обнаруживают большое кол-во оксидов kat: Co2O3,Fe2O3,Cr2O3,MnO2, но они существенно уступают Pt-вым, они быстро теряют свою активностьть. В промышленных условиях наибольшее распространение получили комбинированные катализаторы, в которых часть Pt-вых сеток заменены осуществляется абсорбцией водой
Механизм окисления: 4NH3+5O2=4NO+6H2O- это суммарная реакция, а процесс окисления состоит из большого числа стадий: 1)диффузия реагирующих веществ из объема газовой фазы к поверхности kat. 2)активированная адсорбция NH3 и О2 на поверхности kat 3)Химическое взаимодействие с образованием на поверхности kat оксидов азота и воды 4)десорбция с поверхности kat 5)диффузия с поверхности kat в реакционную среду Чтобы выявить lim стадию проводят исследования: при недостатке О2 или при стехиометрическом соотношении lim является стадия адсорбции О2; при избытке О2lim является диффузия молекул NH3 к поверхности kat. Выход NO при окислении NH3 кислородом зависит: - от Т газовой смеси; - от времени контакта; - от соотношения реагирующих компононтов; - от давления; Влияние Т. Процесс надо вести с kat=> Т зависит от Тзаж и его термоустойчивости. Тзаж(Pt)=2000: реакция окисления начинается при такой Т. При меньшей Т основной продукт окисления – N2O; NO будет при Т>2500.При ↑ Т выход ↑. Max выход при 800-9000- 98%.100% не может быть, т.к. протекает побочные реакции с образованием N2O Оптимальный режим 800-9000 => реакционную смесь перед аппаратом надо подогревать. Max выход при 900-9200, но при ↑ Т будут потери Ptkat => процесс надо вести при Т=8000 (под Ратм). В системах с повышенным Р используют ↑ Т. В наст время Р=0,4-0,8МПа, это требует ↑ Т до 800-8500
Соотношение NH3 и O2. 4NH3+5O2=4NO+6H2O – Окисление проводят не чистым О2, а воздухом(21% О2), т.е. по уравнению на 1 моль NH3 должно быть 1,25 моль О2. При стехиометрическом соотношении выход NO ↓. Чтобы выход был ↑ берут избыток О2 => изб О2 должен быть 1,7-2(по графику) – СNH3 всегда будет < теоретического СNH3=10,5-12%. Смесь NH3 с воздухом взрывоопасна. СNH3 не должна быть=16-25%.
Время контакта реагирующих компонентов с kat. При малом времени контактирования NH3 не успевает адсорбироваться на kat и часть молекул проскакивает за kat-кую сетку, за которой идет взаимодействие. Выход NO ↓ при ↑ врем контактир, т.к. молекулы NH3 в зоне ↑ Т могут взаимодействовать с О2 еще до поступления на сетку.
Влияние Р. 4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q- ↑Р приводит к ↓ выхода NO, при ↑ Р ↑СNH3 за счет ↓ V, ↑ ρ газовой смеси. Т.к. образуется NO только на поверхности kat, то время, необходимое для окисления NH3 ↑, т.к. каждая молекула NH3 должна адсорбироваться на kat. Чтобы компенсировать ↓ выхода NO
надо ↑ Т, а это влечет потери kat. Оптим Р=0,35МПа. ↑ Р ведет к ↑ интенсивности, ↑ размеров аппарата, но и ведет к ↑ Т. Агрегаты АК-72 позволяют снизить Т.
26. Абсорбция оксидов азота осуществляется водой: 3NO2+H2O = 2HNO3+NO+Q Это суммарное уравнение, оно не отражает настоящего механизма процесса. Реакция обратимая, экзотермическая и сопровождается уменьшением обьема и выделением вторичного оксида азота. 2NO2+H2O = 2HNO3+HNO2+Q N2 O4+H2O = HNO3+HNO2 N2O3+H2O = 2HNO2 Все оксиды азота (кроме NO) взаимодействуют с водой. Азотистая кислота неустойчивое соединение, существует при низких температурах в разбавленных растворах. В реальных условиях: 3HNO2=2HNO3+2NO+ H2O 2NO2+H2O = 2HNO3+HNO2 3HNO2=HNO3+2NO+ H2O 3NO2+H2O = 2HNO3+NO За один цикл в азотную кислоту превращается 2/3 NO2 , а 1/3 выделяется в газовую фазу в виде NO. 2NO+О2=2NO2 Процесс абсорбции должен сопровождаться окислением вторичного оксида азота. Общее количество NO в первом цикле 1 моль, во втором – 2/3 моль, в третьем- 1/3*2/3 моль. Нужны такие условия, чтобы одновременно с окислением вторичного оксида азота происходила абсорбция NO(маленькая температура и повышенное давление). Движущая сила абсорбции с увеличением давления и уменьшением температуры будет уменьшаться. Движущей силой является разность концентраций NO2 в газовой фазе – концентрации NO2 над HNO3. Чтобы увеличить движущую силу надо увеличить концентрацию NO2 в г.ф. и уменьшать равновесное порциальное давление NO2 над HNO3. Эти условия совпадают с условиями окисления NO2, следовательно, процессы можно вести в одном аппарате. По мере протекания абсорбции С(HNO3) увеличивается, увеличивается и давление оксидов азота, а движущая сила процесса уменьшается(когда становится =0 абсорбция прекращается). Получить 100% HNO3 при абсорбции оксида азота водой невозможно. 3NO2+H2O = 2HNO3+NO+136,2кДж Кр= (РNO2*Р2HNO3)/Р3NO2*Р H2O К1= РNO2/ Р3NO2, К2= Р2HNO3/ РH2O Кр=К1*К2, К1 и К2 зависят от температуры и концентрации HNO3, а Кр – только от Т. К2 определяется по давлению паров над HNO3, а К1 по порциальному давлению оксида азота над HNO3. Зная Кр и состав исходного нитрозного газа можно рассчитать равновесную степень превращения оксида азота при любых значениях температуры и концентрации HNO3. По мере протекания процесса концентрация NO2 уменьшается. С увеличением температуры и концентрации HNO3 степень превращения оксида азота в азотную кислоту резко уменьшается. При концентрации HNO3>60% степень превращения почти = 0. Т.е поглощение оксида азота прекращается, т.к. резко уменьшается движущая сила процесса. При абсорбции оксида азота водой нельзя получить азотную кислоту с концентрацией >65%. Нельзя добиться полного поглощения оксида азота, т.к. всегда выделяется вторичный оксид азота. 3NO2+H2O = 2HNO3+NO В отходящих газах всегда есть какое-то количество оксидов азота, значит нужно обезвреживать.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 219; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.135.198.49 (0.007 с.) |