I shamshidinov noorganik moddalar va
Ammiakning kontaktli oksidlanishi
Download 7.06 Mb. Pdf ko'rish
|
Ammiakning kontaktli oksidlanishi. Ammiakning kontaktli
oksidlanishi – ekzotermik jarayon bo‘lib, jarayonni o‘tkazish sharoitiga bog‘liq holda ammiak va kislorod orasida quyidagi parallel reaksiyalar sodir bo‘ladi: 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O + 907,3 kj 4NH 3 + 4O 2 → 2H 2 O + 6H 2 O + 1104,9 kj 4NH 3 + 3O 2 → 4N 2 + 6H 2 O + 1269,1 kj Oksidlanish jarayoni faqat yuqori haroratda sodir bo‘ladi, lekin ortiqcha (800-900 O C dan) yuqori harorat ammiak va hosil bo‘ladigan NO ning qisman parchalanishiga olib keladi: 2NH 3 ⇄ N 2 + 3H 2 2NO ⇄ N 2 + O 2 Yuqori haroratda (900 O C gacha) ammiakning azot(II)-oksidga aylanishi alohida reaksiyalar tezliklari nisbati orqali aniqlanadi. Katalizator bo‘lmaganda ammiakning oksidlanishi asosan azot hosil bo‘lish bilan sodir bo‘ladi. Nitrat kislota ishlab chiqarish uchun ammiakni NO ga nisbatan to‘la oksidlanishini ta’minlash kerak, shuning uchun reaksiyani nisbatan yuqori tezlikda amalga oshishini ta’minlaydigan katalizatorlar ishlatiladi. Amalda ammiakning kislorod bilan NO gacha oksidlanish darajasi 98% gacha yetadi. Ammiakning azot(II)-oksidga oksidlash jarayonini tezlashtiruvchi katalizatorlar sifatida platina va uning platina oilasi metallari bilan qotishmalari, temir, marganes, kobalt va boshqa metallarning oksidlari ishlatiladi. Platina katalizatorlari yupqa 0,06-0,09 mm diametrli simdan tayyorlangan to‘r shaklida bo‘lib, 1 sm 2 yuzada 1024 yacheyka bo‘ladi. Atmosfera bosimi ostida ammiakni aksidlash jarayonini o‘tkazish uchun: Pt+4% Pd + 3,5% Rh tarkibli, bosim ostida jarayonni o‘tkazish uchun esa: Pt+7,5% Rh tarkibli platina qotishmalaridan tayyorlangan 149 to‘rlar ishlatiladi. Platinaga palladiy va rodiyning qo‘shilishi katalizator to‘ri mustahkamligini oshiradi va platina xarajatlarini kamaytiradi. Ammiakni platina katalizatorida oksidlash – murakkab geterogen katalitik jarayon bo‘lib, birin-ketin bir necha bosqichda sodir bo‘ladi: 1)katalizator sirtiga ta’sirlashuvchi reagentlar diffuziyasi; 2)kislorodning faollangan adsorbsiyasi; 3)katalizator sirtida molekulalarning kimyoviy ta’sirlashishi; 4)katalizator sirtidan reaksiya mahsulotlarining desorbsiyasi. Jarayonning nisbatan sekin sodir bo‘ladigan bosqichi oksidlanish tezligini belgilab beradi va u katalizator sirtiga ammiakning diffuziyasi hisoblanadi. Harorat, bosim va gazlar aralashmasining tarkibi o‘zgarmas bo‘lganda azot oksidi unumining atmosfera bosimida (platina-rodiy katalizatori) kontaktlanish vaqtiga bog‘liqligi 2.15-rasmda tasvirlangan. Gazning katalizator bilan to‘qnaish vaqti ortishi bilan dastlab azot(II)- oksidning unumi ortadi, so‘ngra pasayadi, bu qo‘shimcha reaksiyalar sodir bo‘lishi bilan izohlanadi. Kontaktlanishning optimal vaqti 0,001- 0,002 sek chegarasida o‘zgaradi. 2.15-rasm. Azot(II)-oksid unumining kontaktlanish vaqtiga bog‘liqligi. Havo-ammiak aralashmasining katalizator yuzasi bilan ma’lum vaqt to‘qnashuvini ta’minlash uchun kontakt jihoziga taxlam tarzida bir necha to‘r joylanadi, ulardan gazlar aralashmasi birin-ketin o‘tadi. Atmosfera bosimda ishlaydigan qurilmalarda taxlamlarga odatda 3-4 ta to‘r kiradi, yuqori bosim ishlatilganda taxlamda 15-20 ta to‘r ishlatiladi. Platinali katalizatorlar kontakt jihoziga ammiak-havo aralashmasi bilan kiradigan qo‘shimchalarga ta’sirchandir. Ayniqsa kuchli zahar – 150 vodorod ftorid platina katalizatorini xattoki gazlar aralashmasida 0,00001% miqdorda bo‘lganda ham qaytmas zaharlaydi. Tarkibida oltingugurt bo‘lgan birikmalar katalizatorni qaytar zaharlaydi. Katalizator sirtiga chang, yelim va kompressorning surkov moylarini yopishib qolishiga yo‘l qo‘yib bo‘lmaydi. Shuning uchun havo odatda yaxshilab tozalanadi. Ko‘rilgan choralarga qaramay, oz miqdorda bo‘lsa ham zararli qo‘shimchalar kontakt jihoziga kiradi, natijada katalizator aktiligi sekin-asta pasayadi. Katalizator to‘ri faolligini tiklash uchun xlorid va nitrat kislotalarning kuchsiz eritmalari bilan yuviladi. Ammiak oksidlanish jarayoni sharoitida platinali katalizator sekin- asta mo‘rt bo‘lib boradi, boshlang‘ich mustahkamligini yo‘qotadi va uning mayda zarrachalari gaz oqimi bilan chiqib ketadi. 800 O C haroratda atmosfera bosimida ishlaydigan qurilmalarda 1 t HNO 3 hisobiga platina katalizatorining yo‘qotilishi 0,04-0,06 g ni tashkil etadi. Bosim va haroratning ortishi bilan katalizatorning yo‘qotilishi ortadi. Masalan, 7 atm bosim va 900 O C haroratda ishlaydigan qurilmalarda 1 t HNO 3 hisobiga platina katalizatorining yo‘qotilishi 0,3-0,4 g ga yetadi. Nitroza gazlari bilan yo‘qotiladigan platinaning bir qismi tutib qolinadi, ammo uning ko‘p qismi qaytarilmasdan yo‘qotiladi. Yo‘qotilgan massa taxminan 30% ga yetganda to‘r qayta quyishga yuboriladi. Atmosfera bosimi ostida ishlaydigan qurilmalarda platina-rodiy katalizatorlari 12- 14 oy, yuqori bosim ostida esa anchagina kam xizmat qiladi. Platina katalizatorlarining ko‘p miqdorda yo‘qotilishi faol va arzon platinasiz katalizatorlar topishni va ishlatishni talab etadi. Ammiakning oksidlanishi uchun stexiometrik tenglama bo‘yicha 1 mol azotga 1,25 mol kislorod to‘g‘ri keladigan tarkibdagi azot-vodorod aralashmasi talab etiladi. Atmosfera bosimida ishlaydigan platina katalizatori uchun azot(II)-oksid unumining boshlang‘ich ammiak-havo aralashmasidagi kislorod va ammiak konsentratsiyalari nisbatiga bog‘liqligi 2.16-rasmda ko‘rsatilgan. Amalda azot(II)-oksid unumi va jarayon tezligini oshirish uchun O 2 :NH 3 nisbat 1,7-2,0 ga teng deb qabul qilinadi: NH 3 + 2O 2 = HNO 3 + H 2 O Bu havo-ammiak aralashmasida 9,5-11,5% NH 3 bo‘lishini bildiradi. Ammiak va havo ma’lum nisbatda bo‘lgan ammiak-havo aralashmasi portlash havfi mavjuddir. 2.17-rasmda atmosfera bosimida ammiak-havo aralashmasidagi NH 3 miqdorining portlash havfi chegarasi 151 ko‘rsatilgan. Ishlab chiqarish sharoitida ammiak va havo nisbati portlash havfi chegarasidan tashqarida bo‘ladigan ammiak-havo aralashmasi bilan ishlanadi. 2.16-rasm. Azot(II)-oksid unumining boshlang‘ich ammiak-havo aralashmasidagi kislorod va ammiak konsentratsiyalari nisbatiga bog‘liqligi. 2.17-rasm. Quruq va suv bug‘i bilan to‘yingan ammiak-havo aralashmasining portlash chegaralari. 2.18-rasmda Atmosfera bosimida platina katalizatorida azot(II)- oksid unumining haroratga bog‘liqligi ko‘rsatilgan. Bosimning ortishi ammiakning konversiya darajasiga salbiy ta’sir ko‘rsatadi, bu esa bosim ostida ishlaydigan jihozlarda to‘rlar sonining oshirilishini talab etadi. 152 Bosim ko‘tarilishi bilan konversiyaning optimal harorati oshadi. Atmosfera bosimi ostida ishlaydigan qurilmalarda plptina-rodiy katalizatori ishlatilganda gazning haroratini 700-800 O C chegarasida, yuqori bosimda esa 800-900 O C chegarasida ushlab turish kerak. Katalizatorning harorati gazlar aralashmasi haroratidan taxminan 75 O C yuqori bo‘ladi. 2.18-rasm. Azot(II)-oksid unumining haroratga bog‘liqligi. 2.19-rasm. Kontakt jihozi sxemasi: 1-panjara; 2-katalizator to‘ri; 3-to‘ldirgich; 4-ko‘rish oynasi; 5-yoqish tirqishi. Reaktor – kontakt jihozi. 3,5-4,0 atm bosim ostida ishlaydigan reaktor – kontakt jihozi 2.19-rasmda ko‘rsatilgan. Jihozning diametri 1,5-2,5 m dir. Gaz kontakt jihozining yuqori qismidan kiradi. Katalizator 153 to‘ri kontakt jihozining markaziy silindr qismiga joylangan. Jihozning quyi qismi havo bilan sovitiladi. Jihozning korpusida yoqish tirqishi va to‘r holatini ko‘rish oynasi o‘rnatilgan. Atmosfera bosimi ostida ishlaydigan kontakt jihozlarida odatda uchta to‘r o‘rnatilgan bo‘ladi; 7- 10 atm bosim ostida ishlaydigan jihozda esa 16-18 ta to‘r bo‘ladi. Download 7.06 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling