Осн. стадии проц. окисл-я аммиака до оксида азота(2), как гетерогенно-каталитического ХТП

Стадии гетерог катализа:1) дифф-я исх в-в из ядра потока к пов-ти Kt, 2) адсорбция исх в-в на пов-ти Kt, 3) диф-я исх в-в в порах зерна Kt,4) хим р-я. 5) перегрупп-вка атомов поверх-ого соед-я с образованием продуктов р-ции, 6) дифф-я прод-в р-ции с внутренней пов-ти катализ-ра к его внешн пов-ти, 7) диф-я продуктов р-ции в ядро потока. 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O, -904.

Общепр-ым Kt –ом явл-ся Pt.Процесс конт-ого окисл NH3-я начин со стадии активированной адсорбции на пов-и Kt с образов-м промеж соедин O – Kt – O, после чего происх активир-ая адсорбция NH3, требующая меньшей энергии актив. В процессе обр-ся переходный комплекс О – К – О - NH3. Согласно адсорбционно-химической теории кат-за, процесс окисл-я предст-ся след-им образом. Кислород и NH3 диффундируют из газ-й смеси к пов-и Kt. При стех-ом соотнош-и О2: NH3=5:4 скорость процесса опред-я дифф-й кислорода и NH3 к пов-и Kt. Вследствие выс-й темп-ы конт-я ковалентная связь м-у атомами этих газов осл-на, в рез-е чего обр-я пероксидный комплекс Kt – кислород. В последующей стадии актив-ой адс NH3 обр-я новый Kt-кислород- NH3.Далее происх перерасп-е элект-ых связей, и атом азота и водорода соед-я с кисл-ом: 4NH₃+5O₂=4N₂+O₂+6H₂O.Адсорбированный кисл-д не входит в каталит-ю решетку Pt, незнач-ое его количество нах-ся в растворенном сост-ии,часть адсорбированного кисл-да образует с Pt-ой непр-е связи. В рез-те возн-ет комплекс Kt-кисл-д. Молекулы NH3 также подверг-ся актив-й адс, причем выс-ое химическое сродство водорода к кисл-у ориентирует NH3 к пов-ти Kt-а атомами водорода.Проис-т перераспр-е элек-ых связей, причем с кисл-ом комплекса реаг-ет как водород с обр-еv воды,так и азот NH3-а с образ-ем оксида азота.Поск-у эти соед-я обладают меньшей адс-ой способ-ю, чем исх-е ингрид-ы, то они уносятся к пов-и Kt потоком воздуха. Для р-ии катал-ого окисл-я NH3 хар-ы зависимость скор-и от линейной скорости газа, незнач-я продолж-ть процесса (10-4 – 10-5) и неб-ая энергия активации(до 2,5 кДж/моль),что свойственно дифф-ым процессам. Время окисл-я τ и степень конверсии аммиака до NO α связаны след ур-м: lgτ = -0,107α+7,02*10-6 *α3. Наиболее важным условием ст-и контактир-я NH3 в NO явл актив-ть Kt-а (Pt – Rh – J), завис от его состава, от характ-ки сеток и от условий их экспл-ции.

 

10. Зависимость х = f(P) и х = f(T) для реакции окисления монооксида азота.

Р-ия окис-я NO в NO₂:

2 NO+О₂ «2 NO₂, Н= -114.

Согл. Пр-пу Ле-Шателье

равнов-е обр. экзот-ой

р-ии смещ-ся в стор.

образ-я NO₂ при ­ Р (р-ия

идет с ¯ V) и ¯ Т. Пусть про-

исх-т изм. Т и при каждом ее

изм-и мен-я степ. превр.

 

 

Хар-р влия-я Р на изм. Х для

р-ии, идущей с ум.. объема

выглядит след образом:

 

Задача: Расчет степени окисл-я NO в NO2. Объемн. расход нитрозного газа через полый аппарат-окислитель (V=30 м3) сост-ет 55000 нм³/ч. Объемная доля NO в газе на входе в аппарат равна 2,6 %, а О – 4,0 %. Абс-е давл-е сост-ет 7 атм, а t=80 С. Рас-ть степ. окис. NO в рез-те прох-я НГ через окисл-ль и объем образов-гося NO₂.

Расчет:

1) 2 NO+О₂ «2 NO₂, Н= -114; Уравн-е для расчета степени окисл-я NO:

t* k* а²* Р ² = (1). Вычисляем время пребывания газа в окисл-ом объеме, t (с). Для этого необх-мо рассчитать расход газа с учетом реал-го давл-я и темп-ры.

Испол-м ур-е Клапейрона: Þ

V = 1*55000*(273+80)/(273*7)= 10159,6 (м³/ч) = 10159,6/ 3600=2,822 (м³/с);

t=30 /2,822 =10,68 (с).

2)Конст-ту ск-ти при 80 С опред-ем из справ данных: k = (0,00292 + 0,00195)/2 = 0,002435 (1/%об²*с);

3) а=2,6/2=1,3 % об;

4) g=4/1,3=3,07.