Ноорганик моддалар кимёвий технологияси” фанидан Курс лойиҳаси Мавзу

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) (12) -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

2-rasm. Hosil bo'lgan azot oksidi miqdorining E_no ammiakni 0,1 MPa (1) va 0,7 MPa (2) bosimlarda oksidlanishida tutashish vaqti t ga bog'liqligi.
koeffitsiyentlari; С₁ C₂ -oqimdagi konsentratsiyalar; C_ln, C_2n - yuzadagi
konsentratsiyalar; V ₁ = 4, V ₂ = 5-stexiometrik koeffitsiyentlar; r(C_ln, C_2n) - reaksiya tezligi.

• 
  va stexiometrik nisbatni NH₃:O₂ = 1:1,25 deb taxminlab 6 orqali C_ln: C_2n= 1:1,25 nisbatni hosil qilamiz.
  

Tashqi diffuzion sohada yuzadagi dastlabki moddalar konsentratsiyasi hajmidagiga qaraganda ancha kam. Yuza oldida NH₃ ning miqdori kam bo’lgani kabi O₂ ham oz bo‘ladi. Bunday sharoitlarda oksidlanish, asosan, azotgacha davom etadi. Undan ammiakni siqib chiqarish uchun yuza oldida kislorodning ortiqcha miqdori zarur bo‘ladi. Shunda uning oksidlanishi yanada chuqurroq, ya’ni NO gacha boiishi mumkin.

O₂:NH₃ nisbatning oqimda NO chiqishiga bo‘lgan ta’siri 3- rasmda ko‘rsatilgan. O₂: NH₃ nisbatning 1:1,8 miqdordan ortiq bo’lishida jarayonning selektivligi amalda o‘zgarmaydi. (6) formuladan C_1n = 0,01 C, bo'lishida yuza ustida 50 martadan ortiq miqdorda O, bo‘ladi va bu reaksiyaning yuqori selektivligini ta’minlaydi. O₂:NH₃= 1:1,8 nisbat ammiak - havo aralashmasida 10 % NH₃ bo’lishiga javob bo‘ladi va ishlab chiqarishda shunday qabul qilingan.

Bosim (4-rasm) sxemadagi 3-bosqich bo‘yicha NO ni N, gacha parchalashini kuchaytiradi va shu bilan maksimal chiqish miqdorini 0,1 MPa bosimda 97-98% gacha, 0,7 MPa bosimda esa 95

1

3-rasm. Ammiakning oksidlanishida O2:NH3 nisbatning azot oksidi hosil bo’lish miqdori Eno ga ta’siri.

4-rasm. T haroratni ammiakni 0,1 MPa(1) va 0,7 MPa (2) bosimlarda azot oksidi hosil bo’lish miqdori ENO ga ta’siri.

gacha maksimal chiqishni kamaytiradi, garchi o‘tish (aylanish) tezligi ko'payganda ham (2-rasmga qarang). Muvofiq ravishda jarayonning 0,1 MPa bo‘lishida o'tkazish uchun 8-12 ta katalizator to‘rlari, 0,7MPa bo‘lishida esa 5-6 ta katalizator to‘r kerak bo‘ladi.

Haroratning NO ning maksimal chiqishiga ta’sir etish ko‘rsatishi ekstrimal xususiyat kasb etadi (4-rasm) va bosimning ortishi bilan NO ning maksimal chiqish harorati ko‘tariladi.

Bosim NO ning chiqishini kamaytirsa ham, ishlab chiqarishda jarayon ko‘tarilgan bosim ostida olib boriladi. Rossiyada ishlab chiqilgan jarayonni 0,73 MPa bosim ostida olib borish keng tatbiqini topgan (4.44-rasm, a). Umuman olganda, kimyoviy-texnologik tizim (KTT) optimallik shartlaridan tanlab olingan.

Bosimning ortishi absorbsiyani sezilarli ravishda yaxshilaydi [(4.25) reaksiya]: atmosfera bosimida foydalanuvchi 6-8 ta kolonna o‘rniga 0,7 MPa bosimda ishlovchi bitta kolonnaning o‘zi kifoyadir.

4.44-rasm. Yagona bosim (a) va ikki xil bosim (b) ostida azot kislotasi olish sxemasi:

1-havo kompressori; 2-ammiakni oksidlash tizimi; 3-nitroz gazlar kompressori; 4-nitroz gazlarning absorbsiyalanish tizimi.

Boshqa uskunalarning tashqi o’lchamlari (gabaritlari) ham kichrayadi, ixchamlashadi. Oshirilgan bosimda energetika bo‘yicha yopiq bo'lgan energetik texnologiyani yaratish mumkin. Oxirgi ishlanmalar - ikki xil bosimdagi sxemalardir (AK-72 tizim) (4.44- rasm, b). Oksidlash 0,4-0,45 MPa bosim ostida o‘tkaziladi, so‘ng nitroz gaz absorbsiya oldidan 1-1,2 MPa gacha siqiladi. Ko‘rinishidan oydinki, asosiy jarayonlar uchun oksidlash va absorbsiyalash-yagona bosimda bo'lganiga qaraganda yaxshiroqdir, garchi bu nitroz gaz bilan ishlovchi maxsus kompressordan foydalanishni talab qilsa ham (yagona bosimda faqat havo kompressoridan foydalaniladi).

5-rasmda bayon etilgan ikki tizim uchun ammiakni oksidlash reaktori keltirilgan. To‘r ko'rinishida bo‘lgan katalizator 4 korpus ichiga tortilgan. To‘rlar osilib qolishining oidi olinishi uchun ularning ostiga tayanch panjara ustiga vertikal tarzda halqalar o‘rnatilgan.

Ammiak aralashtirgichga yoki halqasimon tirqish orqali bir maromda berish bilan birga havo bilan aralashtiriladi. Reaktorning




5-rasm. Yagona bosim tizimi 0.73 MPa (a) hamda ikki xil bosim —AK-72 (b) tizimlaridagi ammiakni oksidlash reaktori:

1 -korpus; 2-aralashtirgich; 3-taqsimlash jihozi: 4-katalizator to‘rlari; 5-utilizator- qozon; 6-portlash membranasi; AHA-ammiak-havo aralashmasi; NG-nitroz gazlar.

baland konussimon qismi oqimning reaktorning ko‘ndalang kesimi bo‘ylab bir tekisda yoyilishi uchun xizmat qiladi, to‘rlar qavati juda yupqa bo'lib, oqimni to‘g‘rilay olmaydi. Modomiki, oqimning absolyut (mutloq) bir tekisda boiishini amalga oshirish qiyin ekan, to‘rlarning ko‘paytirilgan - 10-12 sonidan foydalaniladi va bunda bosim 0,7 MPa bo‘ladi.

Yuqori haroratlarda platina ko'pincha РtO₂ ko‘rinishda bug‘lanadi. Bunda yo‘qotishlar 0,16 g Pt/t HNO₃ (1200 К haroratda)ni tashkil qiladi. Platinani ushlab qolish uchun to‘rlar ostidan CaO asosida tayyorlangan yutgich solinadi. Qaytmaydigan yo‘qotishlar 0,07 gramm Rt/t HNO₃ miqdorgacha kamayadi.

Ammiakning oksidlanishidan so'ng hosil boMuvchi gazlarning issiqligidan utilizator-qozonda bug^’ hosil qilinishida foydalaniladi. U tuzilmaviy jihatdan reaktor bilan uyg⁴unlashgan.

Azot oksidining oksidlanishi - gomogen qaytariluvchi ekzo- termik reaksiya:

(8)

2NO + O₂ = 2NO₂+180,6 kJ

400 К dan past haroratda reaksiya muvozanati amalda to⁴liq NO, hosil bo‘lish tarafiga surilgan. Reaksiya barcha uskunalarda - quvuro‘tkazgichlar, issiqlik almashtirgichlar va boshqa apparatlardan o‘tishi mumkin.

Kinetik modelning reaksiya stexiometriyasiga javob berishi aniq- langan:

(9)

Bu formuladan ko^’rinib turibdiki, bosim reaksiyani sezilarli tarzda tezlashtiradi va bu uni KTT da ko⁴tarilish foydasi haqida darak beradi. Shuning uchun, reaksiyaning tugallanishida reaksion aralashmaning ma’lum vaqt davomida tutib turilishini ta’minlovchi hajmiy apparat — oksidlash uskunasi o’rnatiladi.

NO ning oksidlanish reaksiyasi ekzotermik reaksiyadir. Nitroz gaz qo⁴shimcha ravishda sovutilishi zarur. Sovutishda suv kondensatlanadi. Bunda hosil boiuvchi suv ammiakka beriladigan suvga qaraganda 1,5 marta ortiq bo‘ladi. Kondensatlanuvchi suv nitroz gaz bilan o‘zaro ta’sirga kirishib, azot kislotasini hosil qiladi. Gazning suv bilan tutashish vaqtini kamaytirish maqsadga muvofiqdir, shuning uchun maxsus tezlashtirilgan issiqlik almashtirgich-kondensator qo‘llaniladi. Uning ichida 30% li kislota hosil boiadi. U shu konsentratsiyaga muvofiq keluvchi absorbsion kolonna- ning kesimiga yuboriladi.