Моддий хисоб

4. Jarayonning fizik kimyoviy asoslari.

Ammiakni oksidlash ekzotermik jarayondir. Jarayonni olib borish sharoiti katalizator turlari va kislorod sababli reaksiya davomida NO, NO₂ va N₂ xosil bo‘lishi mumkin:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + Q

4NH₃ + 4O₂ = 2NO₂ +6H₂O + Q

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O + Q

4NH₃ + 6NO = 5N₂ + 6H₂O + Q

Reaksiyaning uzoq vaqt ketishi ammiakni azotgacha parchalanishga olib keladi. Bu jarayon kontakt apparatida boradi. Ketayotgan har xil reaksiyalarning borishi katalizator hususiyatiga bog‘liq. Ammiakni katalizatorsiz oksidlash faqat elementar azotni xosil bo‘lishiga olib keladi. Ammiakni konversiyalashda platina va uning qotishmalari ishlatiladi. Platinaning qimmatligi sababli platinasiz, temir – xrom katalizatori xam ishlatilishi mumkin. Uning qalinligi 60 – 50 mm gacha. Platina katalizator ingichka simlardan (d = 0,06 – 0,09 mm) to‘qilgan setka qilib tayyorlanadi va 1 smda 1024 ta teshigi bor.

Ammiakni oksidlash atmosfera bosimi ostida borsa, 3 qavat o‘rta bosim ostida borsa 10 – 12 qavat, yuqori bosim ostida borsa, 18 qavatgacha setka qo‘yiladi. Jarayon borishida quyidagi nisbat bo‘lishi shart :

NH₃ : O₂ = 1:1,25

Bundan tashqari ammiak havo aralashmasi ma’lum sharoitda portlash hususiyatiga ega. Shuning uchun ammiak havo aralashmasidagi ammiakning miqdori 10 – 12% bo‘ladi va kontakt apparatida yuqoridan pastga qarab yo‘naltiriladi. Portlash chegarasi harorat oshishi bilan kengayib boradi. Agar aralashmada suv bug‘i bo‘lsa, portlash chegarasi qisqaradi. Platinali katalizator ishtirokida olib borilgan jarayonda harorat quyidagicha:

1. 
   atmosfera bosim ostida 700 – 800⁰Sgacha
   
2. 
   bosim ostida 800 – 900⁰S gacha
   

Oxirgi yillardagi ilmiy tadqiqot izlanishlari ammiakni kislorod oksidlanishi mexanizmini quyidagicha tushuntiradi: kislorod molekulalari katalizator yuzasiga zaiflashgan kovalent bo‘lib tegadi. Katalizator yuzasiga adsorbsiyalanganda bu kalava uzilib, kislorod atomlari platina atomlari bilan aloqa xosil qiladi. Natijada katalizator yuzasi kislorod qatlami bilan qoplanadi.

Ammiak molekulalari ham katalizator yuzasiga adsorbsiyalanib, undagi kuchsiz kislorod aloqasini uzadi va u bilan kompleks xosil qiladi. Bu komplekslarni kengligi kelayotgan molekulalar ta’sirida buzilishi natijasida azot oksidi va suv xosil bo‘ladi. Bu moddalar katalizator yuzasidan gaz oqimi yordamida olib ketiladi. Keyin jarayon qaytariladi.

Kislorod diffuziyasi tezligi ammiak diffuziyasi tezligidan ko‘proq bo‘lganligi uchun katalizator yuzasi doimiy ravishda qoplangan bo‘ladi, natijada azot oksidi xosil bo‘lishi jarayoni kuchayadi. Katalizatorlarni kislorod bilan qoplanmagan yuzasida ammiak elementar azotgacha oksidlanadi.

Absorbsion kalonna absorbsiya jarayoni yuz beradi. Kalonnaning yuqori qismidan kimyoviy tozalangan suv beriladi. Natijada gaz suvga yutila boshlaydi. Suv gazga to‘yinib pastki tarelkalarga tushgan sari uning konsentratsiyasi ortib boradi. Yuvgichdan berilgan 35 – 45 % li nitrat kislota bilan qo‘shilib, kolonnaning pastki qismidan 58 – 60 % konsentratsiyali nitrat kislota chiqadi. Absorbsiya reaksiyasi quyidagicha:

H₂O + 3NO₂ → 2HNO₃ + NO

Absorbsiya darajasi 99,9 % gacha tashkil qiladi. Demak, 0,1 % NO₂ yutilmay qoladi