б.). Якщо збільшувати співвідношення O2: NH3, наприклад, gt; 2, то ступінь конверсії підвищується значно.
Таким чином, важливий момент:
1) з одного боку, збільшення вмісту NH3 в аміачно-повітряної суміші, т. е. зменшення відношення O2: NH3, призводить до зниження ступеня конверсії аміаку;
2) з іншого боку, зі збільшенням вмісту NH3 в аміачно-повітряної суміші, збільшується температура системи, т. к. виділяється більше тепла по реакціях (14-16), і ступінь конверсії зростає, що видно з таблиці 4.
Таблиця 4 - Залежність ступеня конверсії аміаку від його вмісту в аміачно-повітряної суміші (P=0,65 МПа)
Зміст NH3 в суміші,% (об.) Співвідношення O2: NH3Температур конверсії, Ступінь конверсії NH3,% 9,531,9874391,8810,421,7878693,1610,501,7678993,3011,101,6782894 , 2111,531,5983495,30
З таблиці 4 випливає, що підвищення температури з 740 до 830 ° С при співвідношенні O2: NH3 в межах 1,6-2 сприятливо впливає на процес. При співвідношенні O2: NН3 lt; 1,35 лімітуючим стадія процесу - дифузія кисню.
Надлишок О2 необхідний для того, щоб поверхня платини завжди була покрита киснем для здійснення процесу окислення з даного раніше механізму і виключення освіти N2 і N2O (при нестачі кисню). Він повинен бути більше 30%, т. Е. Співвідношення O2: NH3 gt; 1,62.
Склад газу буде також залежати і від протікання другої стадії отримання азотної кислоти (окислення NO)
2NO + 1,5O2 + Н2O=2HNO3 (25)
Для її проведення також необхідний надлишок кисню:
1) для систем, що працюють під тиском - 2,5%;
2) для систем, що працюють при атмосферному тиску - 5%.
Сумарна реакція, визначальна потреба кисню для отримання азотної кислоти, записується таким чином
NH3 + 2O2=HNO3 + Н2O (26)
За реакцією (26) можна розрахувати кількість аміаку (при відношенні O2: NH3=2)
Якщо вміст аміаку буде більш 9,5% (об.), то в поглинювальні башти необхідно додатково вводити повітря (т. к. для конверсії потрібно 11,5% (об.) NH3, а аміачно-Повітряний суміш готують, як правило, одного складу для всієї технологічної схеми, то необхідно зменшити процентний вміст аміаку).
Є ще одна обставина, через якого небажано збільшувати концентрацію аміаку вище 9,5% (об.). У цьому випадку має місце зниження концентрації оксидів азоту в поглинальних баштах, за рахунок введення додаткового кисню (т. Е. Йде розбавлення NO). Таким чином, 9,5% (об.) - Оптимальний вміст аміаку для всіх стадій отримання розведеною азотної кислоти.
Можна замість повітря застосовувати для окислення кисень. Тоді, відповідно до сумарної реакцією (26), необхідно підвищити концентрацію аміаку до 33,3% (об.). Однак тут набирає чинності техніка безпеки, оскільки суміш з такою концентрацією аміаку стає вибухонебезпечною (таблиця 5).
Таблиця 5 - Нижній (НГЗ) і верхній (ВПВ) межі вибуховості суміші аміак-кисень-азот
Зміст O2 в суміші кисень-азот,% (об.) Зміст NН3в суміші аміак-кисень-азот,% (об.) НПВВПВ10013,582801877601969501964401857301746242231
При підвищенні вологості газу межі вибуховості звужуються, т. е. можливо застосувати парокисневому конверсію аміаку.
Суміші аміаку з киснем спалахують з вибухом (Твоспл=700-800). У цих температурних межах самозаймання відбувається при будь-змісті аміаку в аміачно-кисневої суміші.
Практично приємним аміачно-повітряні суміші (концентрація аміаку 9,5-11,5% (об.)) не вибухонебезпечні (таблиця 5). Існують залежності меж вибуховості аміачно-повітряної суміші від вмісту аміаку і кисню при різних тисках.
Однак слід зауважити, що швидкість поширення вибуху невелика і для аміачно-воздущних суміші становить 0,3-0,5 м/с. Т. е. Для усунення можливості поширення вибуху потрібно створити швидкість газу більше цього значення (0,5 м/с). Це якраз і досягається використанням у процесі активних платіноідних каталізаторів, де час контакту становить 10-4 сек і, отже, лінійна швидкість більше 1,5 м/с [13].
4.4 Окислення аміаку під тиском
Метою підвищення тиску є:
1) необхідність збільшення швидкості процесу;
2) компактність установок.
Термодинамічно доведено, що навіть при високих тисках вихід NO близький до 100%. Продуктивність конвертора збільшується із зростанням тиску і збільшенням числа сіток платіноідного каталізатора. З ростом тиску збільшується і т...
