Toshkent yangiyul poligraph service

Azot (II)- oksidini azot (IV)- oksidigacha oksidlash va azot (IV)- oksidini dimerlash. Azot (II)- oksidining azot (IV)- oksidiga aylanish reaksiyasi, kinetik hududda boruvchi nokatalitik, gomogen reaksiyadir. Nitrat kislota ishlab chiqarishda eng sekin boruvchi bosqich NO ni N0₂ ga oksidlanishi reaksiyasidir.Mana shu reaksiya ishlab chiqarish jarayonining umumiy tezligini belgilaydi. Bu reaksiya nitrat kislota ishlab chiqarishning ikkinchi bosqichi bo‘lib, qo‘yidagi tenglama bo‘yicha boradi.

2N0+0₂ 2N0₂+112,3 kJ

Bu reaksiya 150°C dan past haroratda, amalda to‘liq hosil bo‘lishi tomonga yo'naladi. Agar haroratga oshirilsa, muvozanat chapga, ya’ni N0₂ ni parchalanib, NO va 0₂ hosil bo'lish tomon siljiydi. 800°C da N0₂ ning hosil bo‘ lishi umuman to‘xtaydi. Barcha bir bosqichli reaksiyalarda haroratning ortishi reaksiya tezligini keskin oshiradi, ammo NO ning N0₂ ga oksidlanish reaksiyasi, bu umumiy qoidaga bo^£ysunmaydi, aksincha, haroratning ortishi bu reaksiya tezligini kamaytiradi. Bu hodisani tushuntirish uchun bir necha gipotezalar o‘rtaga tashlangan. Bulardan nisbatan to‘g‘ri deb tan olingani, bu NO ning oksidlanishi orqali mahsulot dimer hosil bo‘lish bilan borish reaksiyasidir.

2. 
   NO ( NO)₂-AN;
   

0₂+( NO)₂ 2 N0₂-AN

Dimerning (NO)₂ hosil bo‘lishi issiqlik chiqishi bilan boruvchi qaytar jarayondir. Demak, haroratning oshishi bu reaksiyada muvo- zanatni chapga N0₂ ni parchalanishi tomonga siljiydi.

Demak, haroratning ortishi bilan NO ni oksidlanish reaksiyasi tezligining kamayishiga sabab, harorat ortgan sayin konsenra- tsiyasining kamayishidandir. Binobarin, bosimning ortishi va haro­ratning pasayishi NO ni oksidlash reaksiyasini tezlashtiradi. Azot (IV)-oksidi assosmatsiyalanib demirlanish xossasiga ega.

2N0₂₂0₄+57 kJ

Haroratning pasayishi bilan dimirlanish darajasi ortadi; atmosfera bosimida 0°C haroratda N0₂ ni assosiatsiyalanishi 71 % ga teng, — 15°Cda esa 92 % ga yaqin, 150°C da N₂0₄ umuman bo‘lmaydi, to‘liq N0₂ga parchalanadi. Reaksiya hajmining kamayishi bilan borganligi uchun ham bosimning ortishi N₂0₄ning ko‘payishiga olib keladi. Har qanday haroratda ham bu reaksiyalar amalda juda tez muvozanat holatiga keladi.

Azot (IV)- oksidi, NO bilan ham o‘zaro quyidagi reaksiya bo‘yicha ta’sir etadi.

NO + N0₂ N₂0₃+40,2 kJ

Ammo azot (III)- oksidining amaldagi miqdori kam bo‘ladi. Oksidlaming oksidlanish va assosiatsiyalanish reaksiyalari tufayli nitroza gazlarining aralashmasi hosil bo‘ladi. Qaysiki, uning tarkibida azot va kisloroddan (havo bilan kirgan) tashqari NO, N0₂, N₂0₄ va H₂0 mavjud bo‘ladi. Bu oksidlar konsentratsiyalaming nisbatlari sharoitga qarab keskin o‘zgarib turadi, ammo asosiy komponent N0₂ va N₂0₄ laming o‘zidir.

Azot (IV)- oksidi va azot qo‘sh oksidini suv bilan absorbsiyalash jarayonnning uchinchi va oxirgi bosqichi hisoblanadi. Azot (IV)- oksidi va N₂0₄ suv bilan quyidagi tenglama bo‘yicha ta’sir etadi.

2. 
   N0₂+H₂0 HN0₃+HN0₂+116 kJ N₂0₄+H₂0 HN0₃+HN0₂+59 kJ
   

Hosil bo‘lgan nitrit kislotasi beqaror bo‘lganligi uchun o‘z-o‘zini oksidlash va o‘z-o‘zini qaytarish reaksiyalariga kirishadi.

3H N0₂= H N0₃+2 N0+H₂0—75,8 kJ

Umumiy holda N0₂ va N₂0₄ ning absorbsiyalanish reaksiyasi bunday yoziladi:

2. 
   N0₂+H₂0 2HN0₃+ N0+136 kJ
   

3. 
   N₂0₄+2H₂0 i=> 4HN0₃+ 2NO+101 kJ
   

N₂0₃ suv bilan birikib faqat nitrit kislotasiga aylanadi. NO va N₂0 lar amalda suvda erimaydi, betaraf oksidlardir.

Bu ekzotermik reaksiyalar hajmning kamayishi bilan bog‘liq boradi. Demak, bosimni oshirish muvozanatni nitrat kislota hosil bo‘lish tomonga (o‘nga), haroratni oshirish esa uni parchalanishi tomonga (chapga) siljitadi.

Muvozanat, bu reaksyada hosil bo'lgan kislotalarning kon- sentratsiyasiga ham bog'liqdir. Kislatalar konsentratsiyasining ortishi ham o‘ng tomonga ketuvchi reaksiya tezligini kamaytiradi. Atmosfera bosimi va oddiy haroratda hosil bo‘lgan nitrat kislota eritmasining konsentratsiyasi 50 % ga yetgach sistemada muvozanat qaror topadi. Shuning uchun ham oddiy sharoitda massa ulushi 47—50 %dan ortiq konsentratsiyali kislota olib bo‘lmaydi.

Konsentrlangan (98 % li) nitrat kislotani, suyuq N₂0₄ ni 60- 80°C harorat va 2MPa bosimda, toza kislorod ishtirokida suv bilan ta’sir ettirib olish ham mumkin.

2. 
   N0₂+2H₂0 4HN0₃+ 2NO
   

Bunda, N₂0₄ ning HN0₃ ga aylanish darajasi 100 % ga yetadi. Chunki bu reaksiyada birinchidan, N₂0₄ ning konsentratsiyasi (N₂0₄ reaksiya uchun olingan suv miqdoridan ko‘p olinadi) suvga nisbatan yuqori bo‘ladi.

Ikkinchidan reaksiya natijasida hosil bo‘lgan NO bosimning yuqoriligi va havo o'rniga ortiqchasi bilan toza kislorod olinganligi uchun darhol N0₂ ga va N0₂ qisman N₂0₄ ga aylanadi. uchinchidan haroratning oshirilganligi N0₂ni suv bilan o‘z ta’sirini oshiradi.

Bunda boradigan reaksiyalami (tenglamalarni soddalashtirish maqsadida N0₂ ning suv bilan o'zaro ta’siri reaksiyasini hisobga olmay yozsak) quyidagicha yozish mumkin.

N₂0₄ 2H₂0 4HN0₃+2 NO

2N0+O₂<=>(NO)₂^N₂0₄

Bitta tenglama bilan ifodalaydigan bo‘lsak, quyidagicha yoziladi:

2N₂0₄+2N₂0+0₂^4HN0₃ +78,6 kJ

Reaksiya uchun olingan suvning hammasi birikkanligi uchun yuqori konsentratsiyali kislota hosil bo'ladi. Ortiqcha N0₂ va N₂0₄ lar suv tugagach kislotada erib, nitrooleum hosil qiladi. Bosim qanchalik yuqori bo‘lib harorat past bo‘lsa N0₂ va N₂0₄ lar kislotada shunchalik tez eriydi. — 10°C da 98 % li nitrat kislota 30 %li nitroleum hosil qilishi mumkin.

Suyuq nitrat kislota ishlab chiqarishning texnologik sxema. Nitrat kislota ishlab chiqarish usuli qo‘llaniladigan bosimga qarab 3 tipga bo‘linadi:

1. 
   Atmosfera bosimida ishlovchi qurilmalar.
   
2. 
   Yuqori bosimda ishlovchi qurilmalar.
   
3. 
   Qurama(kombinatsiyalangan, qo'shilgan) qurilmalar.
   

Binobarin bunda, ammiakni oksidlash pastroq bosimda 0,3—0,4

MPa, azot oksidlarini azot kislotasiga aylantirish, yuqoririq bosimda (0,8—1,2 MPa) olib boriladi.

Atmosfera bosimida ishlovchi qurilmalarda mahsuldorlikning pastligi NO ni oksidlanishi va N0₂ ni absorbsiyasi jadalligining pastligi, katta hajmdagi absorbsiya qurilmalari talab qilinishi, atmosferaga chiqib ketuvchi gazlami azot oksidlaridan tozalash uchun ko‘p ishqor sarflanishi kabi kamchiliklari tufayli hozirgi vaqtda bu tipdagi qurilmalar ishlatilmaydi.

Yuqori bosimda ishlovchi va qurama qurilmalar keng qo‘llaniladi. Chunki bunda chiqib ketuvchi gaz energiyasidan ammiakni oksidlanish issiqligidan havoni, nitroza gazlarini siqishda, bug‘ olishda foydalaniladi, mahsuldorlik yuqori bo‘ladi va boshqa ustunliklarga egalik seziladi.

Yuqori bosimda ishlovchi qurilmada suyuq nitrat kislota ishlab chiqarish. Atmosfera havosi tozalash apparatidan (67- rasm) o‘tgach

2. 
   gaz quvuri (4) yordamida harakatga keluvchi kompressorga (3) keladi.U yerda 0,7—0,8 MPa bosimgacha siqiladi, natijada 135°C gacha qizib, oksidlovchidan (10) chiquvchi nitroza gazlari bilan
   

qizuvchi havo qizdirgichga (5) borib 250°C darajagacha qiziydi va aralashtirgichga (7) kelib, ammiakni tozalash apparatidan

6. 
   (suyuq ammiakni bugiantirib, filtrlab va isitib beruvchi apparat) kelgan ammiak bilan aralashadi.
   

Ammiak havo aralashmasi aralashtirgichdan kontakt apparatiga (8) boradi, u yerda 890—900°C haroratda platinali katalizotor to‘ri yuzasida ammiak oksidlanadi. Hosil bo'lgan tarkibda 9—9,6 % NO saqlovchi nitroza gazlari bug‘ qozoniga o‘tadi. Undan oksidlovchiga (10) borib, uning tepa qismiga katalizatomi ushlab qolish uchun o'rnatilgan filtrdan (shisha paxta) o‘tib, ketma-ket sovitgichlarga borib soviydi. Awal havo qizdirgichga borib 210—230°C darajaga, so‘ngra dum gazlarini qizdirgichi (13) orqali o‘tib 150—160°C darajaga, nihoyat kondensator-sovitgichdan o‘tib 45—50°C darajaga soviydi. Sovugan nitroza gazlari absorbsiya kolonnasining (11) (kolonna-ustunsimon apparat) ostki qismidan kiradi.

Absorbsiya kolonnasining balandligi 46 m, diametri 2 m. Uning ichiga zanglamaydigan ingichka po‘lat simlardan to'qilgan simto‘r

tarelkalar o'matilagan. Tarelkalar bir-biriga maxsus quvurchalar orqali tutashgan boiib, undan bir tarelkadan ikkinchisiga suyuqlik oqib tushadi. Kolonnnaning ichki tuzilishi neftni haydashda ishlatiladigan rektifikatsiya kolonnasiga o‘xshaydi. Kolonnaning tepa qismidan sovuq suv yuborilib turiladi. Unga qarama-qarshi yo‘nalishda pastdan yuqoriga qarab nitroza gazlari ko‘tariladi. Gazlar to‘r teshik- laridan o‘tib, tarelka ustidagi suyuqlikka duch kelib, eriydi va nitrat kislotasiga aylanadi.

Erib ulgurmagani yuqoridagi tarelkaga ko‘tarilib, undagi suyuqlikda eriydi, shunday qilib gazlar, suyuqlikni to‘r teshiklaridan asta oqib tushishga qo'ymaydi. Suyuqlik maxsus quvurcha orqali pastga oqib tushgan sayin kislota konsentratsiyasi ortib boradi. Tarelka ustiga suyuqlikdan issiqlikni olib uni sovitib turish uchun sovutkichlar ham o'rnatilgan. Kolonna ustiga tushgan kislota o‘z oqimi bilan puflagich (biror apparatni gaz yoki siqilgan havo bilan puflab tozala- gich) kolonnasiga oqib keladi, u yerda issiq, havo kislotada erigan azot oksidlarini puflab uchurib olib ketadi va adsorbsion kolonnasining 6- tarelkasiga yuboriladi.

Chiqindi gazlar (adsorbsion kolonnadan chiqadigan gazlar «dum gazlari» deyilib, uning tarkibiga 0,05—0,1 %gacha (hajm bo‘yicha) azot oksidlari bo'ladi) adsorbsion kolonnadan chiqib dum gazlari qizdirgichi orqali o‘tib 110—120°C gacha qiziydi, so‘ngra yonish kamerasiga(bo‘shlig‘iga) kelib, tabiiy gazni havo bilan yonishidan hosil bo'lgan issiq gazlar bilan aralashib 380—480°C gacha qiziydi. Keyin gazlar aralashmasi katalitik tozalash reaktoriga borib ikki qavat: palladiy ammoniy va aluminiy oksidli katalizatorlar orqali o‘tadi. Bunda vodorod saqlovchi gazlar yonadi, azot oksidlari esa erkin N₂ va kislorodgacha qaytariladi va gazlar aralashmasining harorati 700— 710°C gacha ko'tarilib filtr va gaz turbinasi (4) orqali foydalanish qozonga va so'ngra undan 100 metrli chiqarish quvuri (17) orqali atmosferaga chiqarib yuboriladi. Bunday zavodni mahsuldorligi 100 %li nitrat kislotasiga hisoblanganda 380—4001/ yilga teng.

Yuqori bosimda ishlovchi qurilmaning atmosfera bosimida ishlovchi qurilmadan ustunligi quyidagilardan iborat:

1. 
   Azod oksidlarini nitrat kislotaga aylantirish 98—99 % gacha ortadi. Olingan kislota konsentratsiyasi 60—62 % ga ko‘tariladi, ishqoriy absorbsiyalash jarayoniga ehtiyoj qolmaydi;
   
2. 
   Adsorbsion kolonnasining hajmi, atmosfera bosimida ishlovchi qurilmada qo‘llaniladigan nasadkali minoralar hajmidan o‘nlab marotaba kichik.
   
3. 
   Qurilmalami qurish uchun kammablag‘ sarflanadi.
   
4. 
   Qurilmalarda xizmat qilish, ulami ishlatish ancha soddalashadi. Ammo, yuqori bosimda katalizatoming yo'qotilishi va energiyani
   

ko‘p talab qilishi bu tipdagi qurilmalami keng tarqalishga katta to'siq bo‘lmoqda. Shuning uchun ham keyingi yillarda qurama tipdagi qurilmalar keng tarqalmoqda.