硝酸工业化学原理
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发布时间：2024-05-14 19:05
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时间：2024-06-17 08:06
(1) 氨的接触氧化过程中，根据不同的反应条件和使用催化剂，可能生成不同的产物。除了已列出的反应外，还可能存在以下副反应：氨分解生成氮气和氢气；一氧化氮分解生成氮气和氧气；氨和一氧化氮反应生成氮气和水蒸气。这些反应在900℃时的平衡常数如下：Kp1、Kp2、Kp3。这三个反应实际上是三个不可逆反应，尤其是Kp3，其值非常大。如果没有催化剂，氨氧化主要生成氮气和水蒸气。使用的催化剂通常是铂合金，如Pt-Rh、Pt-Rh-Pd二元和三元合金，有的还加入Co、Ni和Mo等金属以降低成本和减少铂在1500℃高温下的挥发性消耗。
(2) 氨催化氧化的反应机理与SO2和O2在V2O5催化剂上的反应类似，包括以下几个步骤：铂催化剂表面吸附的氧分子中的共价键被破坏，生成两个氧原子；铂催化剂表面吸附氨分子，随后氨分子中的氮和氢原子与氧原子结合；电子重新分布，生成一氧化氮和水分子；铂对NO和水分子的吸附能力较小，它们在铂催化剂表面脱附，进入气相中。氨分子向铂网表面的扩散是整个催化氧化过程的控制阶段，也就是说，整个反应是由外扩散控制的。
(3) 在实际生产中，可以通过宏观反应动力学公式计算氨氧化率。在800～900℃间，在Pt-Rh网上的氨催化氧化反应速度极快，一般在10^-4s左右时间内即可完成。氨氧化生成NO的反应速度是极快的，一般在10^-4s左右时间内即可完成。
(4) 氨接触氧化的工艺条件选择包括：保证高氧化率以降低氨消耗和硝酸生产成本；考虑高生产强度和低铂消耗，提高铂网工作时间，确保操作稳定性和生产连续性。温度、压力、接触时间、混合气组成等因素都需要考虑。例如，温度控制在780～840℃（常压）或870～900℃（加压）；操作压力一般采用0.3～0.5MPa，国外也有高达1.0MPa的；接触时间以10^-4s左右为宜；混合气中氧氨比（γ）维持在1.7～2.2之间；为防止爆炸，需严格控制操作条件，添加水蒸气，消除引爆隐患。
