ВУЗ:
Составители:
4NH
3
+ 5О
2
= 4NO + 6Н
2
О + 907 кДж; (6.19)
4NH
3
+ 4O
2
= 2N
2
O + 6Н
2
О + 1105 кДж; (6.20)
4NH
3
+ 3О
2
= 2N
2
+ 6Н
2
О + 1270 кДж. (6.21)
Эти реакции практически необратимы, поэтому направление процесса определяется соотношением скоро-
стей реакций.
В отсутствие катализатора окисление аммиака идет, в основном, с образованием молекулярного азота по
реакции (6.21); эта реакция является термодинамически наиболее устойчивой, поскольку она сопровождается
наибольшим выделением тепла.
Для получения азотной кислоты необходимо обеспечить, возможно, более полное окисление аммиака по
реакции (6.19), поэтому применяют катализаторы, избирательно ускоряющие эту реакцию.
Такими катализаторами могут служить платина и ее сплавы с металлами платиновой группы (родием, пал-
ладием), а также окислы железа и никеля с добавками окислов марганца, кобальта и др. Платина и ее сплавы
являются наиболее активными катализаторами окисления аммиака, в течение длительного времени они сохраня-
ют высокую активность, устойчивость и обладают хорошей механической прочностью.
Процесс контактного окисления аммиака начинается со стадии активированной адсорбции кислорода на
поверхности катализатора с образованием промежуточного соединения, затем происходит адсорбция с образо-
ванием комплекса, который в дальнейшем разрушается с освобождением катализатора и образованием NO и
Н
2
О.
Чистая платина при высокой температуре процесса быстро разрушается, поэтому в качестве катализатора
применяют сплав платины и родия. Так как стоимость родия более высокая, чем платины, применяют сплавы,
содержащие 5…10 % родия. Добавление к платине родия повышает не только прочность, но и активность ката-
лизатора.
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 и возрастает каталитиче-
ская активность платинового катализатора.
Оптимальное время соприкосновения аммиачно-воздушной смеси с платиновым катализатором τ состав-
ляет около 10
–4
с.
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 необрати-
мым. Вредное действие оказывают также соединения серы и некоторые другие вещества; при содержании в
газовой смеси 1 % сероводорода активность платины снижается на несколько процентов.
С целью уменьшения вредных примесей в воздухе, используемом для приготовления аммиачно-
воздушной смеси, его подводят через заборную трубу высотой 100…150 м, установленную вне завода.
В процессе работы поверхность платинового катализатора разрушается и мельчайшие частицы платины
увлекаются газовым потоком. Когда потери сеток составят примерно 30 %, их направляют на переплавку. Пла-
тино-родиевые сетки в установках, работающих при атмосферном давлении, служат около 1,5 лет.
Платина является очень дорогим металлом, поэтому ведутся настойчивые поиски неплатиновых катализаторов
для окисления аммиака. Наиболее активные из них – окисные катализаторы: железохромовый, хромоникелевый,
кобальт-никелевый и др. Поскольку степень превращения на таких катализаторах невысока, применяют двухступен-
чатые 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 рас-
положен на расстоянии 10…15 мм от платиновой сетки (рис. 6.5).
1
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- …
- следующая ›
- последняя »
