«Химиялық технология» пәні бойынша дәрістер №1. Дәріс. Жалпы химиялық технологияның теориялық негіздері Мақсаты
Аммиакты тотықтырып азот қышқылын алу
жүктеу/скачать 1,33 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Аммиакты тотықтырып азот қышқылын алу әдісінің физика - химиялық негізі
- Аммиактың катализатордың қатысуында тотығуы
| Аммиакты тотықтырып азот қышқылын алу
Аммиактан азот қышқылын алудың негізін салған инженер И.И. Андреев. 1914 жылдан бастап, Донбаста көмірді кокстегенде шығатын аммиакты тотықтырып, азот қышқылын алуға болатындығын дәлелдеп, 1917 жылы Юзовкада қазіргі Донецкіде бірінші завод салынды. Аммиакты тотықтырып азот қышқылын алу әдісінің физика - химиялық негізі Өндірісте қазіргі кезде өндірілетін азот қышқылының концентрациясы 50-60%, ал 96-98%-ті концентрлі азот қышқылын аммиактан өндіреді. Азот қышқылын аммиактан өндіру сатылары: 1. Катализ әдісі бойынша аммиакты азот (ІІ) оксидіне тотықтыру: кДж (а) 2. Азот (ІІ) оксидін азот (IV) оксидіне тотықтыру: кДж (ә) 3. Азот (IV) оксидін сумен абсорбциялап азот қышқылын алу: кДж (б) Бос күйінде бөлінген NO азоттың диоксидіне дейін тотығып, қайтадан абсорбцияланады. Аммиактың катализатордың қатысуында тотығуы Аммиак тотыққанда негізгі «а» реакциясынан басқа да реакциялар жүреді. кДж (в) кДж (г) (д) Олар азот (ІІ) оксидінің шығымын төмендетеді. Аммиак «в, г және д» реакциялары нәтижесінде өндіріске қажетсіз өнімдердің түзілуіне жұмсалынып, өнімнің өзіндік құнын арттырады. Өндірістік жағдайда (а) және (ә) тепе-теңдік реакциялары толығымен оңға қарай ығысады. 750 0 С температурада «а» және «г» реакцияларының тепе-теңдік константасы өте аз мөлшерде болатыны есептелініп шығарылған. K P 4 NH P 5 O / P 4 NO P 6 H O 10 60 K P 4 NH P 3 O / P 2 N P 6 H o 10 76 750 0 С температурада аммиак толығымен тотығып, тепе-теңдік солдан оңға қайтымсыз толық ығысатыны дәлелденген. Катализаторсыз жүретін ең жылдам реакция «д» болғандықтан, азот қышқылын өндіру процесінде аммиакты тотықтырғанда (а) қажетті реакцияға тиімді жағдай туғызу үшін таңдамалы катализатор қолданылады. Катализатор ретінде 4% Pd және 3% Rb араластырылған платинаның жіңішке (0,04-0,09 мм) сымынан тоқылған жиі торды (1 см 2 ауданда 1000-3500 түйін бар) қолданады. Жанасу қондырғысына қорап түрінде орналасады. Егер аммиактың тотығу процесі атмосфералық қысымда жүретін болса, қораптағы тор саны , егер қысым атмосфера қысымынан жоғарылау болса, онда тор саны 18-ге дейін болады. Тор санын азайту үшін аммиакты тотықтыру процесін екі сатыда жүргізуге болады. Бірінші сатыда платина катализаторын қолданса, екінші сатыда темір немесе хром оксидінің кобальт тұздарымен араласқан қоспалары қолданылады. Аммиактың атмосфералық қысымында тотығуы нәтижесінде өндірілген әрбір тонна азот қышқылы үшін 0,04-0,06 г платина ұсақ күйінде шығын болады. Ал, аммиак жоғарылау қысымда тотыққанда платина шығыны он есе артады. Осы шығын азот қышқылының өзіндік құнын арттырады. Өндіріс жағдайында аммиактың тотығу процесі өте аз уақытта аяқталады. Аммиактың тотығу процесіне катализатордан басқада температура, қысым және газдар қоспасының құрамы да әсер етеді. Температура жоғарылаған сайын реакция жылдамдығымен қатар газдардың диффузиялық коэффициенттері де артады, бірақ температура 800-850 0 С асып кетсе, азот (ІІ) оксидінің шығымы төмендейді де, азот шығымы артады (г– реакциясы және аммиак диссорбцияланады). Сондықтан платина катализаторының қатысуымен жүретін аммиактың тотығу процесі атмосфералық қысымдағы тиімді жағдайының температурасы - 800 0 С, жоғарылау қысымда 900 0 С, осы температурада жанасу уақыты тым аз болғандықтан жанама реакциялар түзіліп үлгермейді. Активтігі төмен металдардың оксидтерін қолданғанда жанасу уақыты он есе өсіп, платина катализаторымен салыстырғанда, тиімді температура 700-750 0 С дейін төмендейді. Қысым жоғарылаған сайын реакция көлеміндегі реакцияласушы реагенттердің концентрациясы артады. Сонымен қатар, газдар қоспасының көлемі кішірейеді, көлемнің кішірейуі қысымға тура пропорционал болғандықтан, катализатор өнімділігі артады; бірақ қысымның жоғарылауы катализатор шығымын көбейтеді. Демек, бұл жағдай қондырғы құны мен қышқыл құнын арттырады. Сондықтан өндірістегі азот қышқылының қысымы 0,2-1,0 МПа шамасында болады. Газ қоспасының құрамы, температураға және технологиялық процестің жылдамдығына үлкен әсер етеді, «а»- реакцияның теңдеуі бойынша 1 моль аммиакқа 1,25 моль оттек жұмсалса, азот (ІІ) оксидінің шығымы 65% аспайды, осы шығымды көбейту үшін іс жүзінде О 2 : NH 3 =1,8-2,0:1 қатынаста болады, егер ауа құрамындағы оттектің мөлшерімен есептегенде аммиактың әрбір көлеміне ауаның 9,5-10,5 көлемі қажет болады. Өндірісте естен шығармайтын жәйт – қалыпты жағдайда аммиак пен ауа қоспасының құрамындағы аммиак 16-27% аралығында болса, мұндай қоспа – қопарылғыш келеді. Температура жоғарылаған сайын қопарылыс беретін интервал кеңейе түседі. Мысалы: 250 0 С температурада 14-30,5% аммиак, егер қоспа аммиакпен оттектен құралса, онда атмосфералық қысымында 18 0 С температурадағы қопарылғыш қоспа интервалы -15,3-79% NH 3 . Қысым артқан сайын төменгі шегі төмендейді. жүктеу/скачать 1,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|