Подготовка аммиачно-воздушной смеси

В подогревателе воздуха за счет тепла нитрозных газов воздух нагревается и далее поступает в совмещенный аппарат смеситель с фильтром (смеситель), где происходит смешение с газообразным аммиаком.

Смеситель – вертикальный аппарат, состоящий из двух частей:

- нижняя часть – смеситель – представляет собой конус с расположенным в нем пучком труб, по которым проходит аммиак. Трубки развальцованы внизу (на нижней трубной решетке), а вверху свободно проходят в отверстие смесительной решетки. Проходя через открытые концы труб, аммиак смешивается с воздухом, идущим по межтрубному пространству;

- верхняя часть – фильтрующие элементы с насадкой из стекловолокна для дополнительной очистки аммиачно-воздушной смеси, размещённые в цилиндрическом сосуде с трубной доской, в которую они вставлены.

Объёмный расход воздуха, поступающего в смеситель, регулируется дистанционно сбросом части воздуха через электрозадвижку и регулирующий клапан в камеру сгорания.

Объёмная доля аммиака в аммиачно-воздушной смеси определяется лабораторным анализом или расчетным путем, в зависимости от расхода воздуха и аммиака в смеситель может составлять 8,7-10,6%.

Для обеспечения температуры платиноидных сеток в интервале 880 – 910°С и сохранении активности платиноидного катализатора объемная доля аммиака в аммиачно-воздушной смеси увеличена до 11,0%.

Далее аммиачно-воздушная смесь с температурой 170 – 230^оС через фильтр тонкой очистки (патроны с насадкой из стекловолокна) поступает в контактный аппарат.

Окисление аммиака

Аммиак окисляется кислородом воздуха до оксида азота на катализаторе при температуре 830-910^оС в контактном аппарате.

Химизм процесса окисления аммиака следующий:

	4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O + 907,9 кДж	(1)
	4 NH3 + 4 O2 = 2 N2O + 6 H2O + 1105,7 кДж	(2)
	4 NH3 + 3 O2 = 2 N2 +6 H2O + 1269 кДж	(3)

Целевой является реакция I, тогда как реакции II и III – побочные, увеличивающие прямые потери аммиака за счет образования азота.

Увеличение теплового эффекта при окислении аммиака, количество аммиака в аммиачно-воздушной смеси, температура контактирования и степень конверсии связаны следующей зависимостью: каждый процент окисленного аммиака повышает температуру смеси примерно на 70^оС. Это соотношение в какой-то степени позволяет контролировать показания приборов и данные лабораторных анализов.

Средний за время пробега катализатора выход оксида азота (NO) от расхода окисляемого аммиака – степень контактирования (конверсии) должен составлять 93,5%, но не менее 92,0%.

При пуске контактного аппарата, во избежание проскока аммиака через катализатор и образования солей аммония при охлаждении смеси оксидов азота и аммиака, розжиг сеток и подъем температуры должен осуществляться достаточно быстро (3-5 минут).

Охлаждение нитрозных газов и конденсация водяных паров из них

Образующиеся при окислении горячие нитрозные газы поступают в котел-утилизатор.

Котел-утилизатор – горизонтальный двухходовой теплообменник, в котором размещены дымогарные трубки.

При прохождении котла-утилизатора нитрозные газы охлаждаются до температуры 230 – 300^оС, отдавая своё тепло на выработку пара с давлением не более 1,7 МПа.

Образовавшийся в котле-утилизаторе водяной пар поступает в пароперегреватель, нагревается теплом нитрозных газов до температуры 230 – 270^оС и с давлением не более 1,6 МПа пар выдается в цеховой коллектор.

В газовом объеме котла-утилизатора частично происходит реакция окисления оксида азота (NO) в диоксид (NO₂) с выделением тепла:

2 NO + O2 = 2 NO2 + 124,0 кДж

(4)

Далее нитрозные газы поступают в окислитель.

Это цилиндрический аппарат, в верхней части которого установлен фильтрующий элемент из холсто-прошивной стеклоткани ХПСТ-2,5х160 для улавливания платины из газовой фазы.

В объеме окислителя продолжается окисление оксида азота с повышением температуры нитрозных газов на 50-80^оС.

Подогреватель воздуха используется как подогреватель хвостовых газов второй ступени. Из аппарата нитрозные газы последовательно проходят подогреватель воздуха и подогреватель хвостовых газов, в которых за счет нагрева воздуха и хвостовых газов температура нитрозных газов понижается.

Подогреватель хвостовых газов позволяет за счёт утилизации тепла нитрозных газов снизить затраты природного газа на подогрев хвостовых газов перед реактором очистки хвостовых газов.