1. Cơ sở lý thuyết
Quâ trình oxi NH3 bằng oxi có thể diễn ra theo câc phản ứng sau: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O (a)
4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O (b) 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O (c)
Câc phản ứng trín đều lă những phản ứng một chiều. Thănh phần của sản phẩm oxi hóa phụ thuộc văo tốc độ của từng phản ứng. Để sản xuất axit nitric, người ta tìm câch để tốc độ của phản ứng (a) xảy ra nhanh chóng vă hạn chế câc phản ứng khâc đến mức độ thấp nhất. Để đạt được điều đó người ta đê dùng câc chất xúc tâc cho phản ứng năy, nhưng thích hợp nhất lă platin. Trong thực tiễn sản xuất người ta sử dụng hợp kim platin với rođi vă palađi, (Pt - 95%, Rh - 3%, Pd - 2%)
Xúc tâc được kĩo thănh sợi, rồi dệt thănh lưới để tăng bề mặt tiếp xúc vă như vậy cấu tạo của thiết bị oxi hóa cũng đơn giản. Người ta căng câc lưới xúc tâc theo tiết diện của thâp oxi hóa. Tùy theo quâ trình oxi hóa ở âp suất cao hay âp suất thường thì có 3 - 4 lưới, ở âp suất 10at dùng 16 - 19 lưới platin.
sẽ lăm cho xúc tâc bị ngộ độc không còn tâc dụng nữa. Câc hợp chất chứa lưu huỳnh cũng lăm giảm hoạt tính xúc tâc của platin.
Phản ứng oxi hóa NH3 trín xúc tâc cũng chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao. Đối với quâ trình năy người ta duy trì nhiệt độ từ 800 - 9000C, vượt quâ nhiệt độ năy sẽ gđy mất mât khối lượng của platin.
Để hiệu suất chuyển hóa của NH3 thănh NO cao người ta thường dùng dư oxi so với phương trình, cụ thể lă oxi lớn hơn 1,7 lần so với NH3.
Âp suất nói chung không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, nhưng oxi hóa ở âp suất cao sẽ tăng công suất của thiết bị.
Ngoăi ra người ta còn phải duy trì tốc độ thổi khí đi qua lưới xúc tâc với một tốc độ thích hợp.
2. Thiết bị oxi hoâ NH3 ở âp suất thường (hình III.3)
Thiết bị năy gồm hai phần : phần dưới gồm hệ thống phđn phối vă lọc hỗn hợp khí NH3 vă O2 (3), phần trín người ta căng câc lưới xúc tâc Pt theo phương nằm ngang của thiết bị phản ứng (2) có từ 3 đến 4 lưới Pt, dưới lớp xúc tâc Pt có thể có một lớp xúc tâc không phải lă Pt, chúng được đặt trín một hệ thống ghi đỡ.
Phần dưới của thiết bị lă khu vực trao đổi nhiệt thừa sau phản ứng với nước để sản xuất hơi nước.
2 NO
NH3 + không khí
3 1
Hình III.3. Thiết bị oxi hóa NH3 ở âp suất thường
1 - Vỏ ; 2 - Lưới xúc tâc Pt 3 - Ống lọc bụi