一氧化氮的来源和制法

一氧化氮的人工来源和制法

电弧法 

空气中存在的 N2 和 O2 直接反应可生成 NO,这两种原料都可以从空气中直接得到,但从反应式可以看到,用 N2 和 O2 一步就可以生成 NO,而且没有副产物,但是在实际中,生产1 t NO 约消耗 105.8 GJ 电量,空气中 N2 的转化率约为 3.2 %,平衡混合物中 NO 体积分数为 5  %。由于用能成本很高,NO 产率又低,不适合工业上应用。 1.2 NaNO2 和醇类在酸性条件下生产 NO,从反应方程式可以看到,用 N2 和 O2 一步就可以生成 NO,而且没有副产物,但是在实际中,生产1 t NO 约消耗 105.8 GJ 电量,空气中 N2 的转化率约为 3.2 %,平衡混合物中 NO 体积分数为 5  %。由于用能成本很高,NO 产率又低,不适合工业上应用。 1.2 NaNO2 和醇类在酸性条件下生产 NO 法来作为 NO 气源的补充。该方法在工业化生产中应用需要着重解决间歇工艺的问题。

经典的氨氧化法

在硝酸工业中,氨用空气进行氧化生成 NO, NO 再被过量氧氧化为 NO2,再用水吸收成为 HNO3, NO 为中间产品,采用氧气过量使 NH3 大部分转化为 NO,残余NH3 按(4)反应,过量 O2 按以下反应 :2NO + O2 = 2NO2;

此工艺是成熟的工业技术看,国内某些合成气制乙二醇装置就是采用常规氨氧化法,但由于该工艺得到的 NO 体积分数约 3.5  %,因此要解决大量高浓度氮氧化物尾气排放的问题。

湿法氨氧化法生产一氧化氮

硝酸工业中,氨的氧化率和铂催化剂消耗是衡量工艺是否先进,及计算生产成本的重要指标。以下主要就影响氨的氧化率的因素进行分析。

原料气组成 

氨和氧反应生成一氧化氮理论摩尔配比是1∶1 . 2 5,按照理论摩尔配比反应,氨的氧化率很低,只有约78 %,为了提高氨氧化率,需增加氧的量。随着氧含量的增加,氨氧化率开始增加很快,但当氧和氨摩尔比达到1.67后,氧化率可达到95 %以上,这时再增加氧含量,氧化率也变化不大了。

湿法氨氧化用水蒸气部分替代氮气后,由于水蒸气热容量较大,铂催化剂温度较常规氨氧化低,同时为了抑制 NO 氧化成 NO2,需降低氧含量,因此优化氧氨比至 1.6 ~ 1.7,保证了氨氧化成一氧化氮的氧化率高于 95 %,同时减少了 NO2 的生成,从而最大限度地提高 NO 的收率。

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