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【云谈】业余氨催化氧化制硝为何困难
Gdeestan2023/11/19化学 IP:广西

0 穷 缺乏条件

1 贵金属催化网

根据中Selective catalytic oxidation of ammonia to nitric oxide via chemical looping所说负载于石棉网上的经高温活化的五氧化二钒在常压 650℃下对氨的催化作用很好(论文中实验使用5%氨气和30%氧气,其余成分为氩气,通过光谱仪测量产物成分,氮气和一氧化二氮几乎可以忽略)

不过该催化剂

缺乏适合业余生产制造方法及工艺(活化成本太高,而且常压法生产需要大面积的催化网提高产量)

缺乏中毒和再生的研究(基本上可以借鉴硫酸工业的论文)

机械强度较差需要托网架

可能无法承受大气流-工作强度较低


2 高温高压及氧气来源

  常压法生产,氨-空气1/9混合(理论最佳是9.5%的氨混空气,混不好影响转化率要不炸炉)出炉气再混空气氧化冷却后吸收

 

Catalytic oxidation of nitric oxide (NO) over different catalysts: An overview

一篇关于一氧化氮催化氧化的概述


3 设备

气体配比设备:

太贵,不知二手氩气焊设备改造是否可行

吸收塔:

多个串联的填料(玻璃纤维)吸收塔


反应炉:

定制金属件(之前说定制大型石英管是不太对的)

可以参考

硝酸生产-百度文库

一种年产30万吨硝酸用氧化炉(专利)

NITRIC ACID PLANT DESIGN(硝酸项目设计,涉及工程计算)附件:

attachment icon NITRICACIDPLANT.docx 106.71KB DOCX 3次下载


图片来源互联网

催化网的安装

9b7237d4fae144c9a21eca7d7fbcace7.jpg

催化网托网架

1109021820ba727962fc1c3220.jpg

热交换器(管里面通的是水,烧蒸汽回收能量)

1109021820912920380b7facb6.jpg 110902182176f15c7a2a4f3993.jpg

一种氨氧化炉的示意图

  tupian12.jpg

  炉子工作过程上基本一致,原料气经过气体扩散板和花板及填料后均匀的通过催化网,使用氢气点火,通过控制原料气流量和托网架上的冷却管流量来控制温度,出炉气经热交换器冷却,后再混空气进行二次氧化,再冷却后吸收

  嗯,说起来简单。

  估计有坛友可能会用赵冥毅坛友的《二氧化硫气相催化氧化制硫酸》一文里的装置来说事。那个装置确实简单可行,但是应用在这里,NO转化率可能不高,反应可能较难自持,催化剂难于拆除再活化(不知道外壁保温加热,炉内通氢气燃烧是否可行)


热源:大功率热电偶

(反应应自持,此为二次氧化辅助热源)

冷却:蛇形玻璃管/铁列管(翅片)+冰盐水(嗯,这里说的是管里面通气体管外面用水冷却)

泵:DIY离心泵/“二手汽车轮胎气泵”(小型活塞泵)


4 氨来源

  通过尿素和氢氧化钙混合粉末共热得到,装置气密且抽真空(保证气体纯度,抽除残余氨气)氢氧化钙或分子筛净化,正压后开阀引出配比混合(防止倒吸,配比设备不同略有差异)可以配小型泵防止滞留,应控制反应温度使得氨气均匀发生,同时保证流量可以使氧化炉反应自持。

  如果不抽真空,氨排空气,吸收回收,完了泵空气吹除残氨



修改说明

1 修改了排版并添加了内容,氨来源的内容是在坛友讨论后补上的。

[修改于 2个月9天前 - 2023/11/25 20:38:26]

来自:数理化 / 化学
8
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
Gdeestan 作者
2个月9天前 修改于 2个月9天前 IP:广西
927272
引用虎哥发表于3楼的内容
你首先得有氨,大约除了买碳酸(氢)铵化肥经济之外,别的办法都太贵。但从碳酸铵中分离掉二氧化碳也并不是...

简单计算可以知道尿素33.33"molNH3"/Kg,氯化铵18.69,碳酸氢铵12.65。

理论上来说尿素和氢氧化钙共热分解是最便宜的,气体可以通过氢氧化钙或分子筛净化

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Gdeestan作者
2个月8天前 IP:广西
927293
引用赵冥毅发表于7楼的内容
热电偶是用来测温的,不是用来加热的,我那个能显示温度的,带有金属测温棒的表头就是热电偶。应该是大功率...

感谢指正


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