емпература процесу вище 900. Однак при збільшенні тиску для досягнення високого ступеня конверсії NH3 необхідно збільшити час перебування газу в конверторі
що в свою чергу призводить до збільшення числа сіток.
Головний недолік - підвищені втрати каталізатора платини (Pt) при високих температурах. Ці недоліки (втрата платини, зниження ступеня конверсії) можна виключити, вдавшись до комбінованою схемою виробництва, т. Е. Здійснюючи процес окислення NH3 при атмосферному або близькому до нього тиску, а окислення NO і абсорбцію при підвищеному тиску. Такий підхід часто реалізується в технологічних схемах багатьох країн. Разом з тим витрати енергії на копремірованіе газу підвищують собівартість азотної кислоти [13].
4.5 Оптимальні умови окислення аміаку
. Температура. Реакція аміаку на платині починається при 145, але протікає з малим виходом NO і утворенням переважно елементарного азоту. Підвищення температури призводить до збільшення виходу окису азоту та зростанню швидкості реакції. В інтервалі 700-1000 вихід NO може бути доведений до 95-98%. Час контактування при підвищенні температури від 650 до 900 скорочується приблизно в п'ять разів (від 5 10-4 до 1,1 10-4 сек). Необхідний температурний режим процесу може підтримуватися за рахунок тепла реакцій окислення. Для сухої аміачно-повітряної суміші, що містить 10% NH3, при ступеня конверсії 96% теоретичне підвищення газу становить приблизно 705 або близько 70 на кожен відсоток аміаку в вихідної суміші. Застосовуючи аміачно-повітряну суміш, яка містить 9,5% аміаку, можна за рахунок теплового ефекту реакції досягти температури порядку 600, для ще більшого підвищення температури конверсії необхідний попередній підігрів повітря або аміачно-повітряної суміші. Слід враховувати, що підігрівати аміачно-повітряну суміш можна тільки до температури не вище 150-200 при температурі гріє газу не більше 400. В іншому випадку можлива дисоціація аміаку або його гомогенне окислювання з утворенням елементарного азоту.
Верхня межа підвищення температури контактного окислення аміаку визначається втратами платинового каталізатора. Якщо до 920 втрати платини в якійсь мірі компенсуються зростанням активності каталізатора, то вище цієї температури зростання втрат каталізатора значно випереджає збільшення швидкості реакції.
Згідно заводським даним, оптимальна температура конверсії аміаку під атмосферним тиском становить близько 800; на установках, що працюють під тиском 9 атм, вона дорівнює 870-900.
. Тиск. Застосування підвищеного тиску і при отриманні розведеною азотної кислоти в основному пов'язано з прагненням збільшити швидкість окислення окису азоту та переробки образующейся двоокису азоту в азотну кислоту.
Термодинамічні розрахунки показують, що і при підвищеному тиску рівноважний вихід NO близький до 100%. Однак висока ступінь контактування в цьому випадку досягається лише при великій кількості каталізаторних сіток і більш високій температурі.
За останній час в промислових умовах на багатошарових каталізаторах при ретельному очищенню газів і температурі 900 вдалося довести ступінь конверсії аміаку до 96%. При виборі оптимального тиску слід мати на увазі, що підвищення тиску призводить до зростання втрат платини. Це пояснюється збільшенням температури каталізу, застосуванням багатошарових сіток і посиленням їх механічного руйнування під дією великій швидкості газу.
3. Вміст аміаку в суміші. Для окислення аміаку зазвичай застосовують повітря, тому вміст аміаку в суміші визначається вмістом кисню в повітрі. При стехиометрическом відношенні О2: NH3=1,25 (вміст аміаку в суміші з повітрям становить 14,4%) вихід окису азоту не значний. Для збільшення виходу NO потрібно певний надлишок кисню, отже, вміст аміаку в суміші має бути менше 14,4%. У заводській практиці вміст аміаку в суміші підтримують у межах 9,5-11,5%, що відповідає відношенню O2: NH3=21,7.
Сумарна реакція (26), що визначає потребу в кисні при переробці аміаку в азотну кислоту дає ставлення O2: NH3=2, що відповідає змісту аміаку в вихідної суміші, рівному 9,5%. Це говорить про те, що збільшення концентрації аміаку в суміші вище 9,5% зрештою не призведе до зростання концентрації NO, так як в цьому випадку в адсорбційну систему доведеться вводити додатковий повітря. Якщо в якості вихідних реагентів застосовувати аміачно-кисневу суміш, то у відповідності з рівнянням сумарною реакції можна було б збільшити концентрацію в ній аміаку до 33,3%. Однак застосування високих концентрацій аміаку утруднено тим, що подібні суміші вибухові.
. Вплив домішок. Платинові сплави чутливі до домішкам, що містяться в аміачно-повітряної суміші. У присутності 0,0002% фосфористого ...
