Каталитическое окисление аммиака

УДК 661.566.6

                        К дискуссии по механизму

               каталитического   окисления аммиака.

Рябчиков Александр Алексеевич; Гл. специалист по азотной кислоте.

     Моб +380 66 5144064; +79197408851 в Вебере;

      E-mail  RVAZOT591@GMAIL.COM

    Научно-техническое предприятие «Стикис», г. Горловка, Украина.

                                           Реферат.  

        Цель и актуальность работы заключается в получении основы для разработки каталитических систем окисления аммиака под давлением с уровнем конверсии 98-99%, что существенно изменяет мировую тенденцию как в проектировании новых так и реконструкции действующих производств азотной кислоты.

     В отличии от известных в литературе механизмов  каталитического окисления аммиака предлагаемый механизм объясняет  наблюдаемые последствия  каталитического окисления аммиака.

       Предлагаемое теоретическое исследование  подводит  расчетную базу для повышения   уровня конверсии с 94-96% до 98-99%.

Ключевые слова: Каталитическое окисление аммиака.

                                                       1.

       Цель и актуальность работы заключается в получении основы для разработки каталитических систем окисления аммиака под давлением с уровнем конверсии 98-99%, что существенно изменяет мировую тенденцию как в проектировании новых так и реконструкции действующих производств азотной кислоты.

     В отличии от известных  в литературе механизмов  каталитического окисления аммиака предлагаемый механизм объясняет фиксированные и наблюдаемые последствия  каталитического окисления аммиака  подведя под них теоретическими исследованиями  расчетную базу для повышения   уровня конверсии с 94-96% до 98-99%.

     Исследованиями Я.Б. Зельдовича, П.Я. Садовникова и др. установлено, что при любом термическом методе образования окиси азота он определяется тепловым процессом, который завершается ДО начала образования окиси азота и выход окиси азота определяется температурой, составом продуктов сгорания и скоростью охлаждения нитрозного газа [Л.1], стр. 21.

        В данной статье объясняется сущность происходящего при  каталитическом окислении аммиака именно как чисто теплового процесса, который происходит на поверхности материала катализатора.

       Полученные выводы позволяют рассчитывать и усовершенствовать каталитические системы окисления аммиака   в характеристиках

 – % конверсии-потери-пробег-стоимость.

   Образование окиси азота проходит по термической реакции

  N2+ O2 = 2NO – 180,6 кДж;  (для 4NO Q1=361кДж).                       (1)

Температура образования  и величина выхода окиси азота  находится в пределах 2500-50000С [Л1], стр. 20-23.

 Количество энергии необходимое для образования окиси азота остается постоянным и не зависит от пути к целевой реакции или источника энергии.

          При каталитическом окислении аммиака имеется один источник энергии  - это окисление  водорода присутствующего в аммиаке.

          Сгорание водорода идет по реакции

          2Н2+О2 = 2Н2О+573кДж                                                                    (2)

  (Без  диссоциации для 3-х 2Н2О в реакции 3и4 Q2= 3х573=1719кДж)                

     С учетом диссоциации молекул  общая реакция окисления аммиака до азота составит

       4NH3 + 3O2 = 2N2 + 3х2H2O +1269,1кДж   (303,1 ккал)                    (3)                          

До окиси азота  4NH3+5O2 = 4NO + 3х2H2O + 907,3кДж                        (4)                                                                                                  

     Энергия, получаемая при окислении до NO по реакции 4 меньше энергии термодинамически более предпочтительной реакции 3 на величину     Q3= 1269,1 - 907,3=361,8 кДж с точностью до 1%.

       Именно такая величина энергии в 361кДж обязана быть затрачена для образования 4NO по реакции 1, и именно энергия в 361кДж, затрачивается для образования 4NO  по реакции 4.