2789.Химическая технология неорганических веществ. Книга 1

10.65 и 10.66. Как видно из данных рисунков, переход к повышенному Давлению в процессе окисления аммиака требует увеличения числа се­ ток, повышения температуры и сопровождается некоторым повышени­ ем продолжительности процесса конверсии аммиака.

Изучена также зависимость выхода оксида азота (II) от нагрузки по аммиаку, приходящейся на единицу поперечного сечения сетки в 1 с (рис. 10.16). Эта величина — так называемая секундная удельная на­ пряженность (СУН) — объединяет два фактора: количество реагирую­ щего аммиака и линейную скорость газа. Из данных на рис. 10.67 вид­ но, что большинство промышленных установок работает при СУН, равной 0,06—0,18 кг NH3 (м2-с), что соответствует линейным скоро­ стям газа в рабочих условиях 1,0— 1,5 м/с. При этом обеспечивается получение устойчивой степени конверсии на уровне 96—97%.

Особенностью зависимости выхода оксида азота (И) от СУН является резкое его возрастание при снижении напряженности ме­

мое увеличение числа сеток непропорционально возрастанию уде­ льной напряженности.

При снижении линейной скорости газа или СУН одновременно уменьшаются удельные потери катализатора (рис. 10.67) и увеличи­ вается продолжительность безостановочного пробега сеток. л

На основании практических данных принято продолжительность работы сеток при 800° С ограничить выработкой 1500—1600 кг HN03, а при 900—920° С — 1300— 1400 кг HN03 на 1 г массы сеток. Исходя

Первая стадия реакции протекает быстро, с повышением темпе­ ратуры скорость ее увеличивается, однако равновесие смещается вле­ во. Вторая стадия медленная. Поэтому она определяет скорость сум­ марного процесса.

С появлением в системе N 02 при температурах ниже 150—200° С начинаются процессы по реакциям (30) и (31).

Скорость процесса полимеризации диоксида азота очень велика.

Образованию сесквиоксида азота способствуют пониженные тем­ пературы. Равновесие реакции (31) сдвигается в сторону образования N20 3 при понижении температуры, повышении давления и увеличе­ нии концентрации оксидов азота в газе. Приближение степени окис­ ления N 0 к 50% также способствует увеличению содержания в нитрозном газе N20 3.

Поскольку содержащийся в газе диоксид азота немедленно полимеризуется (особенно при пониженных температурах), то содержание N20 3 в нитрозных газах невелико (около 7%). Обычно в нитрозных газах при 25° С и степени окисления 50% содержание N20 3 не пре­ вышает 2%. Поэтому при расчете процесса переработки нитрозных газов содержанием в них N20 3 пренебрегают, хотя и в определенных условиях кислотообразование может идти путем поглощения сескви­ оксида азота.

Поскольку азотная кислота термодинамически устойчива при тем­ пературе ниже 250° С, в процессе охлаждения нитрозных газов ниже этой температуры единовременно с окислением оксида азота (II) про­ текают процессы кислотообразования. В газовой фазе при высоких степенях окисления оксида азота (II) оксид азота (IV) взаимодействует с водяным паром. Однако количество образовавшихся паров азотной кислоты невелико. При этом образуется также и азотистая кислота (HN0 2), но и ее концентрация даже в наиболее благоприятных услови­ ях при 50%-ной степени окисления оксида азота (И) в нитрозных га­ зах, полученных конверсией аммиака воздухом, невелика.

Присутствующие в нитрозных газах контактного окисления амми­ ака ди- и сесквиоксиды азота, а также тетраоксид диазота (N02, N2O3, N20 4) способны взаимодействовать с водой. Так, сесквиоксид образует с водой азотистую кислоту, а тетраоксид диазота — азотную и азотистую кислоты:

Во всех случаях суммарной реакцией является реакция (39), ко­ торая и определяет состояние равновесия в растворе. Влияние реак­ ции (39) на процесс кислотообразования начинает проявляться лишь при достижении определенного содержания молекул недиссоциированной азотной кислоты в растворе (около 56—60% HNO3).

Важным вопросом в производстве азотной кислоты является обезвреживание отходящих нитрозных газов. В связи с высотой токсичностью оксидов азота для снижения их содержания в выхлоп­ ных газах до концентраций менее 0,01% (об.) N0* используют спе­ циальные методы очистки.

Одним из методов очистки является высокотемпературное восста­ новление оксидов азота до молекулярного азота. До поступления на катализатор выхлопной газ подогревают до температуры начала гете­ рогенной реакции и в него вводят газ-восстановитель. Температура подогрева определяется в зависимости от состава катализатора и ха­ рактером газа-восстановителя и меняется в пределах от 250 до 550° С. В качестве газа-восстановителя могут быть применены водо­ род, природный газ, оксид углерода, азотоводородная смесь, пары ке­ росина и др.

Процесс восстановления оксидов азота газами протекает без кис­ лорода. Поэтому первой стадией процесса является «выжигание» кислорода. В случае применения природного газа в качестве восста­

При неполном сгорании метана образуются водород и оксид уг­

Восстановители реагируют на катализаторе с оксидом азота:

Обычно во всех реакциях отношение [СН4]:[02] поддерживают на уровне 0,55—0,56.