Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ответы на госы (1).doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
2.71 Mб
Скачать

2. Основные стадии в производстве неконцентрированной азотной кислоты и их характеристика.

1 Получение no

Окисление аммиака кислородом воздуха без катализатора возможно только до N2. На катализаторе между аммиаком и кислородом протекают следующие параллельные реакции:

4NH3 + 5O2 →4NO + 6Н2O ∆Н = -946 кДж (9)

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6Н2O ∆Н = -1328 кДж (10)

4NН3 + 4O2 → 2N2O + 6Н2O ∆Н = -1156 кДж. (11)

Одновременно с этими реакциями могут протекать реакции:

4NH3 + 6NO → 5N2 + 6Н2O (12)

2NH3 → N2 + 3Н2 (13)

2NO → N2 + O2. (14)

Приведенные уравнения каталитического окисления аммиака являются суммарными и не отражают истинного механизма процесса.

Среди реакций окисления аммиака кислородом наибольшую термодинамическую вероятность имеет реакция (10), характеризующаяся наибольшим изменением энергии Гиббса. Вероятность реакции (9) с повышением температуры возрастает почти вдвое, а реакции (10) почти не изменяется.

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 904кДЖ

процесс протекает только с использованием катализатора, которые должны обеспечить высокую скорость и селективность по приведенной реакции. самым лучшим катализатором является платина (сплав №1, сплав №5)

Pt, Pd, Rn, Re

T= 850-900С, Р=0.65-0.8 МПа.

2 Окисление no до no2

2NO + O2 = 2NO2 + 124 кДж (*)

При Т= 150 – 200С, Р= 0.65-0.8 МПа. Катализатора нет.

Реакция (*) ускоряется с понижением температуры. Она протекает по сложному механизму через образование промежуточных соединений. С дальнейшим понижением температуры димеризуется

2NO2 = N2O4+ 56,9 кДж (тетраксид диазота)

Чем ниже температура, тем быстрее идет реакция.

3 Абсорбция no2 растворами hno3

Все оксиды азота, за исключением NO, взаимодействуют с водой с образованием азотной кислоты. Поглощение оксидов азота водой связано с растворением в ней NO2, N2O4, N2O3 и образованием азотной и азотистой кислот. Азотистая кислота является малоустойчивым соединением и распадается на азотную кислоту, оксид азота (II) и воду. Абсорбция протекает по схеме

2NO2 + Н2O ↔ HNO3 + HNO2 ж.фаза∆Н = -116 кДж (15)

3HNO2 ↔ HNO3 + 2NO + Н2O Н = 76 кДж. (16)

Суммарно взаимодействие NO2 с водой можно представить уравнением реакции 3NO2 + Н2O ↔ 2HNO3 + NO ∆Н =-136кДж,

которое является исходным для всех расчетов процесса абсорбции. Из него следует, что из 3 моль NO2 образуется 2 моль HNO3 и 1 моль NO, который снова окисляется до NO2: 2NO + O2 ↔ 2NO2 г.фаза

Т.к. в процессе абсорбции учавствуют разбавленные растворы HNO3, реальная технология отличается от теоретических представлений приведенных в след. уравнениях:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + 136,2

3N2O4 + 2H2O = 4 HNO3 + 2NO + 101.8

3N2O3 + H2O= 2 HNO3 + 4NO +15.2

t = 30C, Р=0.65-0.8 Мпа.

Следует отметить, что степень окисления NO в NO2 зависит от свободного объема, а количество поглощаемых оксидов азота — от поверхности соприкосновения газа с жидкостью. Поэтому одно из основных требований, предъявляемое к абсорбционной аппаратуре — создание максимального свободного объема при одновременно сильно развитой поверхности поглощения.