Мавзу: Kuchsiz nitrat kislota ishlab chiqatish sexining kontakt apparati (absorbsiyalash minorasi) ni moddiy va issiqlik hisoblari

ASOSIY QISM.


AZOT KISLOTASI ISHLAB CHIQARISHNING FUNKSIONAL SXEMASI.
Azot kislotasi ishlab chiqarish uchun asosiy xomashyo sintetik ammiak, havo kislorodi va suv hisoblanadi. Bunda quyidagi reaksiyalar sodir bo‘ladi: Ammiakning havo kislorodi orqali oksidlanishi:
4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O + Q, (1)
Azot oksidining azbt dioksidigacha qo'shimcha ravishda oksidl­anishi:
2NO + O₂ = 2NO₂ + Q₂ (2)
NO gazinirrg suv orqali yutilishi, azot kislotasi hosil bo'lishi:
Uchinchi reaksiya bilan bir vaqtda ikkinchisi ham sodir etiladi, chunki NO₂ning barcha miqdori HNO₃ ga aylantirishi mumkin. Barcha reaksiyalar ekzotermik reaksiyalardir.
(1)-(2) kimyoviy tenglamalardan kelib chiqqan holda funksional sxema am-miakning oksidlanishi, gazlarning keyinchaliksovutilishi, azot oksidining oksid-lanishi hamda hosil bo’luvchi nitroz gazlarni suv bilan absorbsiyalash tizimchalarini o‘z ichiga oladi (1-rasm).
Bu yerda biz ishlab chiqarish ayrim bosqichlarining fizik- kimyoviy asoslanishlariga to‘xtalamiz.
Ammiakning oksidlanishi - murakkab qaytmas ekzotermik katalitik reaksiyadir. Ammiak N₂ va NO gacha oksidlanadi. o‘tish ikki mustaqil stexiometrik tenglamalar orqali ifodalanadi:
4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + 904 кJ (4)
4NH₃+3O₂ = 2N₂ + 6H₂O+ 1269 kJ (5)
Katalizator sifatida platina yoki platinopalladiyrodiyli qotishma qo‘llanadi (Pt miqdori 81-92%). Jarayonning harorati 1100-1200° K. Bunday sharoitlarda azot oksidi N₂O amalda hosil bo‘lmaydi. Ekzotermik reaksiyaning qaytar reaksiya boMganligidan (1) uning muvozanati ammiakning oksidlanish haroratida chapga surilgan, shuningdek, azot dioksidi mavjud emas.

1-ammiakning oksidlanishi; 2—gazning sovuslii; 3—azot oksidining oksidlanishi; 4—absorbsiya.

O‘tish (aylanish) sxemasi stexiometrik tenglamalar (4)-(5) tizimidan farq qiladi — ammiakning oksidlanish reaksiyasi to‘rtta xususiy reaksiyalarni (bosqich) o‘z ichiga oladi:

(6)
Bu sxema eksperimental aniqlangan: katalizatorga faqat NO berib, 2NO=N₂ + O₂ reaksiyasi bo‘yicha azot va kislorodning hosil boMishi kuzatildi; NH₃ va NO aralashmasini berib 4NH₃ + 6NO = 5N₂ + 6H₂O reaksiyasi bo‘yicha N₂ hosil bo‘lishi kuzatildi.
O’tishning (aylanish) bunday sxemasi azot oksidi chiqishining o‘tish (aylanish) vaqtiga ekstremal bog‘liqligini beradi (2-rasm).
Reaksiya tez sodir bo‘ladi, tashqi diffuzion sohada o‘tadi. Modomiki, tezlik oqim hamda katalizator yuzasidan issiqlik va moddaning olib o‘tilishi bilan cheklanar ekan, uning ichki yuzasini rivojlantirishga zaruriyat qolmaydi va u 0,09 mm diametrli metall simdan to‘qilgan to‘rdan iborat bo'ladi. Tutashish vaqti (to‘qnashish) (1 2) -10⁴ miqdorni tashkil etadi. Bu vaqt ichida ammiak to’liq oksidlanadi, shunday bo‘lgach NO ning chiqishi azot oksidi bo‘yicha reaksiya selektivligiga mos tushadi.
Tashqi diffuzion olib o‘tilishning hisobga olinishida quyidagi formulalardan foydalaniladi:
(7)
Indekslar qayerda betta 1, va betta 2 kam bo’lsa, muvofiq ravishda NH₃ va O₂ ga taalluqli bo‘ladi; betta 1 , betta 2 - oqim va yuza orasidagi massa olib o‘tilish