Ammiakti okislendiriw arqalı azot kislotasın óndiriw

|
Ammiakti okislendiriw arqalı azot kislotasın óndiriw
|
bet | 9/11 | Sana | 07.12.2023 | Hajmi | 0,63 Mb. | | #113184 |
Bog'liq Azot kislotası óndirisiniń rawajlanıw tariyxıAmmiakti okislendiriw arqalı azot kislotasın óndiriw.
Azot kislotasınıń qásiyetleri
Ammiakti okislendiriw arqalı azot kislotasın óndiriw 1907-jılı ámelge asırılǵan bolsada, onıń texnikalıq hújjetleri birinshi dún'ya júzlik urıstıń aqırına shekem sır tutıp kelingen. Rus ilimpazı I.I.Andreev ammiakti okislendiriw arqalı azot kislotasın sintezlewdiń sharayatların úyrendi hám N.I.Kulepetov, A.K.Kolosovlar menen birgelikte onı óndiriw texnologiyasın islep shıqtı. Olardıń proektine sáykes túrde kóplegen zavodlar qurılǵan.
Azot kislotası kóplegen ximiyalıq birikpelerdiń sintezi ushın zárúr zatlardıń biri bolıp esaplanadı. Ol taza túrinde reńsiz, júdá kúydirgish, salıstırma salmaǵı 1,5204 (14 – 15 0C ta) bolǵan suyıqlıq. Normal' basımdaǵı qaynaw temperaturası + 86 0C, bunda ol azlap tarqaladı. Altın, platina, tantal, rodiy hám iridiyden tısqarı barlıq metallar azot kislotasınıń tásirine ushıraydı. Texnikalıq azot kislotası onda erigen azottıń qos okisi esabınan sarǵısh reńge iye boladı, onıń koncentraciya-sınıń artıwı menen sarǵısh-qızıl reńge ózgeredi. Hálsiz azot kislotasın aydaǵanda dáslep taza suw aydaladı, al keyin, kislotanıń koncentraciyası 68,4 % ke jetkende, qaynaw temperaturası 121,9 0C bolǵan kislotanıń, suw menen ajıralmaytuǵın aralaspası distillyatqa ótedi.
Ammiakti okislendiriwdiń teoriyalıq tiykarları. Ammiaktiń okisleniwi quramalı fizika-ximiyalıq process bolıp tabıladı. Katalizatordıń qásiyetine hám okisleniw processiniń ótiw sharayatına baylanıslı, hár qıylı okisleniw ónimleri alınadı: azot okisi, elementar azot, al bazı bir jaǵdaylarda nitrozlıq gazlerdiń quram bólegi bolǵan, azottıń zakisi de alınadı. Ammiaktiń kontaktli okisleniwi tómendegi reakciyalar boyınsha ótiwi múmkin:
Bunnantısqarı, katalizator qatnasısız tómendegi qosımsha reakciyalar ótiwi múmkin:
(1) teńlemeden kórinip turǵanınday ammiaktiń azot okisine shekem okisleniwi ekzotermiyalıq reakciya bolıp tabıladı. Eger payda bolıwshı jıllılıq shıǵarıp jiberilmese, onda kontaktlestiriwshi úskenedegi temperaturanıń artıwı menen reakciyanıń tezligi sonshelli artıwı múmkin, hátteki ammiaktiń belgili bir bólegi kontaktlesiwge shekem ya birde elementlerge dissociaciyalanadı (4), ya birde molekulyar azotqa hám suwǵa shekem okislenedi (3). Tek azǵana bólegi, katalizatorǵa shekem jetip barıp, azot okisine okislenedi (1). Biraq onıń (NO), sonday joqarı temperaturalarda payda bolǵan bul muǵdarıda, katalizatordan shıǵa beriste azotqa hám kislorodqa azlap tarqaladı (5). Solay etip, temperaturanıń birden kóteriliwi reakciyanıń tiykarǵı ónimi – azot okisiniń shıǵımınıń páseyiwine alıp keledi.
Tájiriybelerdiń kórsetiwinshe, ammiaktiń aqırǵı ónimlerge shekem okisleniwi 900 0C temperaturada ótedi. NH3tiń okisleniwi bir neshshe baǵdarda júriwi múmkin ekenligin bile otırıp, reakciyanı ótkeriw ushın katalizatordıń tańlawshańlıq qásiyetinen paydalanıw zárúr boladı. Demek, okisleniwdiń aqırǵı ónimleriniń quramı tiykarınan katalizatordıń tańlawshańlıq tásiri menen anıqlanadı.
Azot kislotasın óndiriwshi zavodlardıń basım kópshiligi ammiakti okislen-diriw processinde katalizator sıpatında platina yamasa onıń quymaların paydalanadı. Platina qımbat katalizator bolıwına qaramastan, uzaq waqıt saqlanıwına, joqarı aktivligine, málim dárejede turaqlılıǵına, mexanikalıq bekkemligine hám jeńil qayta tikleniwine baylanıslı, ol azot kislotası óndirisinde jemisli túrde qollanıp kelmekte.
Bul katalizatordıń beti, kislorodtı júdá jaqsı adsorbciyalaydı, qalıńlıǵı kislorodtıń bes molekulasına teń bolǵan qatlam payda etedi. Platinadan islengen katalizator vodorodtı hám kislorodtı jaman adsorbciyalaydı, al azottı ulıwma adsorbciyalamaydı. Setka túrindegi platina katalizatorlardı qollanıw kontaktles-tiriwshi úskenelerdiń eń ápiwayı túrin jaratıw múmkinshiligin berdi. Joqarı temperaturalarda platina tez korroziyaǵa ushıraydı.
Ádette bul setkalar platinanıń iridiy, rodiy yamasa palladiy menen bolǵan quymalarınan tayarlanadı. Setka tayarlanatuǵın platina sabaqlardıń diametri 0,025 mm den 0,075 mm dógereginde boladı, onnan qala berse setkadaǵı túyinlerdiń sanı 1 sm2 jerge 1000 nan 3600 ge shekem baradı.
Házirgi waqıttaǵı kontaktlestiriwshi úskenelerde qollanıwshı setkalar gorizontal' túrde jaylastırıladı.
Katalizatordıń záhárleniwi nátiyjesinde azot okisiniń shıǵımı keskin páseyip ketedi, sonlıqtan setkanı regeneraciyalaw – záhárli hám patas zatlardı alıp taslaw zárúrligi kelip shıǵadı. Atmosferalıq basımda islewshi úskenelerde, setkanı regeneraciyalaw 3 – 6 aydan, al joqarı basımda islewshi úskenelerde 12 – 20 kúnnen ótkeriledi. Hawa-ammiak aralaspasın muqıyatlap tazalawdan ótkeriw setkalardıń jumıs ciklin bir jılǵa shekem sozıw imkaniyatın beredi.
Setkalardı regeneraciyalaw 10 – 15 % - li NSl eritpesi menen bir saat dawamında farfor chashkalarda 60 – 70 0C qa shekem qızdırıw jolı menen ótkeriledi. Bunnan keyin setka distillyaciyalanǵan suw menen, xlordıń izi qalmaǵansha juwıladı, qurǵatıladı hám vodorod jalınında qızdırıladı.
Ammiaktiń NO ne shekem okisleniwi is júzinde qaytımlı emes, demek, joqarı basımdı qollanıw maqsetke muwapıq emes (katalizatordıń ısırap bolıwı artadı). NO niń qos okiske shekem keyingi okislendiriwde, reakciya qaytımlı hám kólemniń kishireyiwi menen baradı, basımnıń kóteriliwi unamlı tásirge iye.
Azot oksidleriniń okisleniwi hám absorbciyalanıwı. Nitrozlı gazler – ammiaktiń kontaktli okisleniw ónimleri – suwda erimeytuǵın azot okisinen quralǵan bolıp, olar keyingi okislendiriwde azottıń joqarı okislerine ótedi:
2 NO + O2 →2 NО2; NO + NО2→N2O3ҳәм 2 NО2→N2O4
Azottıń qosokisiniń (NO2) payda bolıw reakciyası tek 140 0C tan tómentemperalardaǵana qaytımlı emes. Temperaturanıń artıwı menen NO2 dáslepki zatlarǵa dissociaciyalanadı hám 660 0C ta tolıq tarqaladı. Solay etip:
140 0С ten timen
2 NO + O2 2 NО2
140 0С ten joqari
Kópshilik ximiyalıq reakciyalardıń tezligi temperaturanıń joqarılawı menen artatuǵınlıǵı belgili. NO niń NO2 ne okisleniwi bolsa ayrıqshalıqqa iye, onıń tezligi temperaturanıń tómenlewi menen artadı. Óndirislik sharayatlarda azot okisiniń okisleniwi 30 – 50 0C temperaturalarda ótedi, óytkeni NO2nen tısqarı N2O4 hám N2O3 leri de payda boladı. Bul reakciya kólemniń kemeyiwi menen baradı, sonlıqtan basımnıń artıwı teń salmaqlıqtı NO2 niń payda bolıwı tárepine awıstıradı.
Azot okisleriniń suw menen absorbciyalanıw processi onda azot okisleriniń eriwi menen ámelge asadı hám azot kislotası jáne azotlı kislotalar payda boladı.
Azotlı kislota kislotalı eritpelerde turaqsız hám azot kislotasın hám azot okisin payda etip tarqaladı:
Azot okisleriniń okisleniwi hám absorbciyalanıwı bir úskeneniń ózinde – ishi keramikalıq nasadkalar menen toltırılǵan, hár qıylı konstrukciyadaǵı absorbciyalıq bashnyalarda ámelge asadı.
Absorbciyalıq bashnyalarda nitrozlı gazler bir bashnyadan ekinshi bashnyaǵa izbe-iz ótedi. Eger bashnyanıń bos turǵan kóleminde azot oksidi okislenetuǵın bolsa, onda nasadkanıń betinde azot okisleriniń suw menen tásirlesiwi ámelge asadı hám azot kislotası payda boladı.
Absorbciyalanıw hám azot kislotasınıń payda bolıw processi tómen temperatura-larda ótedi. Bunıń sebebi, joqarıda kórsetip ótkenimizdey, azot okisleriniń suw menen tiykarǵı reakciyaları ekzotermiyalı bolıp tabıladı. Azotlı kislotanıń azot kislotasına aylanıw reakciyası jıllılıqtı jutıw menen júredi, ol ulıwma processke tásirin tiygizbeydi. Demek, absorberlerdegi temperaturanıń páseyiwi teńsalmaqlıqtıń azot kislotasınıń payda bolıwı tárepine awısıwına imkaniyat jaratadı. Temperaturanıń páseyiwi NO okisleniw reakciyasın jedellestiredi, onıń tezligi azot kislotasınıń payda bolıw waqıtına tásir etedi. Temperaturanıń 40 0C tan 20 0C qa shekem páseyiwi qurılma ónimdarlıǵın 1,5 esege arttıradı. Sonlıqtan jasalma suwıtıw qollanıladı.
10 % NO nen turatuǵın, nitrozlı gazdi, azottıń qos okisine okislendiriwde sistemadaǵı temperatura 200 0C qa shekem kóteriledi. Bul jaǵday suwıtıwdıń zárúrligin tastıyqlaydı.
Kúshsiz azot kislotası óndirisiniń texnologiyalıq qurılmaları. Suyıltırılǵan azot kislotası (45 ten 62 % ke shekem) sanaatta tómendegi usıllar menen alınıwı múmkin: 1) normal' basımda, 2) joqarı basımda, 3) kombinaciyalı usılda (ammiaktiń okisleniwi normal' basımda, al nitrozlı gazlerdi qayta islew joqarı basımda ótkeriledi).
Ammiakti okislendiriw usılında azot kislotasın óndiriw úsh basqıshtan turadı:
1. Ammiakti azot okisine kontaktli usılda okislendiriw.
2. Azot okisin qos okiske okislendiriw.
3. Azot okislerin suw menen absorbciyalaw.
Ammiaktiń okisleniwi kontaktli úskenede (5-Súwret) ótkeriledi, onıń oraylıq bólimi cilindr formasında, al joqarǵı hám tómengi tárepleri – konus tárizli. Joqarǵı konus jıllılıqqa shıdamlı tat baspaytuǵın polat listlerden tayarlanadı, al cilindr tárizli bólimi shoyınnan quyıladı hám alyuminiy listler menen qaplanadı (futerovkalanadı). Onıń ishinde gewek keramikalıq porolit trubkalar – fil'trler 2 ornatılǵan. Joqarıda diametri 3 m ge shekem bolǵan platina-rodiyli kontaktlestiriw setkası 1 jaylasqan, ol kontaktlestiriwshi úskeneniń joqarǵı konusı menen cilindr tárizli bóliminiń arasına bekitiledi hám astında jaylasqan kolosnikler járdeminde mayısıwdan saqlanadı. Tómengi konus tárizli bólim alyuminiyden tayarlanadı. Ammiakli-hawalı aralaspa tómennen kiredi, al nitrozlı gazler joqarısınan shıǵarıladı. Joqarı temperaturalarda hám reakciyanıń úlken tezliginde gaz aǵımın tómennen joqarıǵa baǵıtlandırǵan jón boladı. Diametri 2,8 m bolǵan úskenelerde gazdi joqarıdan tómenge háreketlendirgende kontaktlesiw dárejesi birqansha joqarı boladı. Kontaktlestiriw úskenesiniń ulıwma biyikligi 4 m den zıyat boladı. Onıń astında paydalanıw (utilizator) – qazanı jaylasadı, onda joqarı basımdaǵı suw puwı
alınadı, ol azot kislotası óndirisinde qollanıladı.
Ammiaktiń okisleniwi hawanı hám ammiakti aldın-ala tazalawdan baslanadı. Eger ammiak suyıq halında skladtan berilse, onda onı puwlandıradı hám gazgol'der-lerge jıynaydı. Ammiakti tazalaw, gezlemeden tayarlanǵan fil'trler arqalı fil'trlew jolı menen ámelge asırıladı.
Hawanı shańlardan tazalaw (ádette hawa jaqın jerdegi toǵaydan yamasa zavod territoriyasınan tısqarıdaǵı rayonlardan alınadı), onı suw menen (xlorsız) yamasa 2 – 5 % li Na2SO3 eritpesi menen juwıw arqalı ámelge asırıladı.
|
| |