3.2.4. Определение оптимального давления процесса.

Повышенное давление отрицательно сказывается на степени конверсии аммиака в NO и увеличиваются потери катализатора, так на установках, работающих под давлением 0,8 – 0,9 МПа, конверсия на 2 – 3 % ниже, а потери платины в 3 раза больше, чем на установках, работающих под атмосферном давлением (0,1 МПа).

Производительность катализатора с повышением давления увеличивается, поскольку объём газа обратно пропорционален давлению, а оптимальное время контактирования с повышением давления увеличивается незначительно.

Оптимальным временем контактирования называется отрезок времени, в течение которого при соприкосновении газовой смеси с катализатором достигается максимальный выход NO.

Повышение давления ускоряет процесс окисления аммиака, так как увеличивается концентрация реагирующих компонентов. Использование давления для этой цели не имеет смысла, так как скорость окисления аммиака и так очень велика (прядка 10^–4 с).

На направление реакции изменение давления существенно не сказывается, поскольку процесс практически необратим.

Повышение давления имеет в данном случае свои плюсы и свои минусы.

Повышение давления приводит к существенному уменьшению объёма газовой смеси и, следовательно, к уменьшению габаритов оборудования, что является положительным.

Отрицательными можно назвать следующие две причины.

Первая – повышается расход платины, так как возрастает число сеток в пакете и увеличивается унос драгоценного металла. При Р = 0,1 МПа унос катализатора составляет не более 0,05 г на 1 т HNO₃ , при Р = 0,8 МПа (или 8 ат.) унос – 0,4 г на 1 т HNO₃. Улавливание микроскопических частиц платины из нитрозного газа процесс весьма сложный и не обеспечивает полного устранения потерь платины, что значительно удорожает товарную продукцию.

Вторая причина – при повышении давления необходимо увеличивать толщину стенок аппаратуры, в результате чего возрастает её стоимость.

В промышленности для конверсии аммиака применяют избыточное давление Р = 0,2 – 1,0 МПа.

Обычно выход NO при конверсии аммиака под давлением несколько ниже, чем при атмосферном давлении. Возможно из-за проскока аммиака. Установлено, что можно достичь высокого выхода NO и при больших давлениях вплоть до 3,59 МПа, но при условии повышения температуры. Например, для достижения степени превращения 98 % под давлением 1,57 МПа температуру надо повысить до 980 – 1000 ºС.

Повышение давления увеличивает линейную скорость газа и напряжённость катализатора. Напряженность катализатора – это количество аммиака, окисляемого на 1 м² поверхности сетки или отнесённое к 1 г катализатора в единицу времени.