Cтраница 3
Окись азота легко окисляется кислородом воздуха в двуокись азота N02, которая с водой образует азотную кислоту. Вышеуказанный процесс является обратимым. Только часть газовой смеси азота с кислородом превращается в окись азота. При медленном охлаждении нагретой смеси газов образовавшаяся окись азота вновь начинает разлагаться на азот и кислород. [31]
Опытным путем установлено, что наиболее высокий процент конверсии достигается при прохождении газа снизу вверх. При прохождении газа в горизонтальном направлении степень конверсии аммиака снижается на 1 - 1 % из-за неравномерного прохода газа через аппарат. При прохождении газа сверху вниз степень конверсии аммиака снижается на 0 3 - 0 5 % при сравнительно ма / ой линейной скорости газа. Происходит это потому, что часть горячих молекул образовавшейся окиси азота поднимается через сетку вверх и реагирует с аммиаком, вследствие чего небольшое количество азота дефиксируется. В соответствии с воззрениями известного советского теплотехника Грум-Гржимайло целесообразно направлять газы снизу вверх в том случае, если процесс в аппарате идет с повышением температуры, и наоборот, направлять сверху вниз, если процесс протекает с ее понижением. Если газы будут проходить через сетку сверху вниз, возможно появление отдельных встречных потоков более легких горячих продуктов окисления, и-они будут проходить через сетку вверх. Процесс конверсии аммиака протекает с повышением температуры и с этой точки зрения газ нужно направлять вверх. Но в этом случае в практических условиях возникает ряд неудобств: в случае применения неплатинового катализатора при направлении газа снизу вверх пылннки катализатора уносятся газовым потоком и покрывают платиновую сетку, снижая ее контактирующую способность; при нижнем подводе газа платиновые сетки не имеют в аппарате постоянной опоры и подвергаются непрерывным колебаниям под воздействием разового потока. В результате сетки часто рвутся, что вызывает длительные остановки аппаратов. [32]
Газовая смесь азота с кислородом ( воздух) нагревается в пламени вольтовой дуги. Чтобы получить возможно больший огненный-диск, вольтову дугу помещают между полюсами сильного электромагнита. Через электрическое пламя быстро пропускают струю воздуха. В момент соприкосновения воздуха с пламенем часть азота и кислорода воздуха соединяются, образуя окись азота. Образовавшаяся окись азота N0 присоединяет в дальнейшем кислород из воздуха и превращается в двуокись азота МО2, а последняя поглощается водой и образует азотную кислоту. В прошедшей через вольтову дугу смеси газов содержится всего около 2 % окиси азота ( по объему), но это не имеет особого значения, ввиду бесплатности исходного продукта - воздуха. [33]
В отсутствие катализатора наиболее быстрой является реакция окисления до элементарного азота. Избирательное окисление аммиака особенно активно происходит на веществах, хорошо адсорбирующих кислород. К таким селективно действующим катализаторам относятся окислы железа, кобальта, марганца и металлы платиновой группы. Неплатиновые катализаторы, хотя и более дешевые, но обладающие слишком низкой активностью и несравненно меньшей селективностью, в промышленности используются мало. Основное применение в мировой азот-нокислотной промышленности имеют платиновые катализаторы. Процесс окисления аммиака шГплатиновом катализаторе относится к числу наиболее быстрых каталитических реакций, известных в настоящее время. В производственных условиях практически полное окисление аммиака достигается за ( 1 - 2) - 10 - 4 сек. При увеличении времени соприкосновения реагирующих газов с поверхностью катализатора выход окиси азота резко снижается за счет вредных побочных реакций и, в частности, вследствие разложения образовавшейся окиси азота на азот и кислород при повышенной температуре. Поэтому, чтобы избежать потерь аммиака при окислении, после протекания основной реакции газовую смесь быстро охлаждают; скорость побочных реакций резко снижается, и они практически прекращаются. [34]