Определение оптимального давления процесса

Повышенное давление отрицательно сказывается на степени конверсии аммиака в NO и увеличиваются потери катализатора, так на установках, работающих под давлением 0,8 – 0,9 МПа, конверсия на 2 – 3 % ниже, а потери платины в 3 раза больше, чем на установках, работающих под атмосферном давлением (0,1 МПа).

Производительность катализатора с повышением давления увеличивается, поскольку объём газа обратно пропорционален давлению, а оптимальное время контактирования с повышением давления увеличивается незначительно.

Оптимальным временем контактирования называется отрезок времени, в течение которого при соприкосновении газовой смеси с катализатором достигается максимальный выход NO.

Конверсия аммиака
Конверсия аммиака

Повышение давления ускоряет процесс окисления аммиака, так как увеличивается концентрация реагирующих компонентов. Использование давления для этой цели не имеет смысла, так как скорость окисления аммиака и так очень велика (прядка 10–4 с).

На направление реакции изменение давления существенно не сказывается, поскольку процесс практически необратим.

Повышение давления имеет в данном случае свои плюсы и свои минусы.

Повышение давления приводит к существенному уменьшению объёма газовой смеси и, следовательно, к уменьшению габаритов оборудования, что является положительным.

Отрицательными можно назвать следующие две причины.

Первая – повышается расход платины, так как возрастает число сеток в пакете и увеличивается унос драгоценного металла.  При Р = 0,1 МПа унос катализатора составляет не более 0,05 г на 1 т HNO3 , при Р = 0,8 МПа (или 8 ат.) унос – 0,4 г на 1 т HNO3. Улавливание микроскопических частиц платины из нитрозного газа процесс весьма сложный и не обеспечивает полного устранения потерь платины, что значительно удорожает товарную продукцию.

Вторая причина – при повышении давления необходимо увеличивать толщину стенок аппаратуры, в результате чего возрастает её стоимость.

В промышленности для конверсии аммиака применяют избыточное давление Р = 0,2 – 1,0 МПа.

Обычно выход NO при конверсии аммиака под давлением несколько ниже, чем при атмосферном давлении. Возможно из-за проскока аммиака. Установлено, что можно достичь высокого выхода NO и при больших давлениях вплоть до 3,59 МПа, но при условии повышения температуры. Например, для достижения степени превращения 98 % под давлением 1,57 МПа температуру надо повысить до 980 – 1000 ºС.

Повышение давления увеличивает линейную скорость газа и напряжённость катализатора. Напряженность катализатора – это количество аммиака, окисляемого на 1 м2 поверхности сетки или отнесённое к 1 г катализатора в единицу времени.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector