3. Обробка і представлення результатів

Розрахунок ступеня перетворення аміаку (виходу NO).Згідно рівняння реакції (6.1) з одного моля аміаку утворюється один моль оксиду азоту (ІІ). Без урахування зміни об’єму суміші в ході реакції ступінь перетворенняX(дорівнює виходуNO)можна обчислити за формулою:

. (6.13)

Розрахунок продуктивності та інтенсивності платинового каталізатора.Продуктивність каталізатора за аміаком, г/год:

, (6.14)

де Qс- витрати АПС - визначається як сума витрат повітря і аміаку, см³ /хв (до речі, один з виразів продуктивності установки).

Для платинового каталізатора мірою інтенсивності є напруженість Iвідношення продуктивностіПдо поверхні платинової сіткиS(у лабораторному реакторіS= 13,25^. см²), г/ (см^2.год):

. (6.15)

Результати роботи необхідно внести до таблиці 6.2.

Таблиця 6.2 Результати виконання роботи

Завдання			Виконання
Т, К	Qповітря, см3/хв	, см3/хв			X	П, г/год	І, г/(см2.год)

4. Техніка безпеки

1. При появі запаху аміаку звернути негайно увагу на це викладача або навчально-допоміжного персоналу.

2. Під час виконання аналізу газових сумішей евакуйовані колби повинні знаходитись у чохлах.

3. При титруванні дотримуватись загальних правил поведінки в лабораторії.

5. Контрольні запитання

Допуск до роботи:

1. Мета роботи. Реакції окиснення аміаку. Призначення продукту реакції оксиду азоту (II). Опис схеми установки окиснення аміаку. Порядок виконання роботи. Правила техніки безпеки. Зона вибуховості AПС. Запобігання можливих вибухів.

2. Методика аналізу NH₃іNOу газовій суміші.

Захист роботи:

1. Область перебігу процесу окиснення аміаку. Рівняння швидкості процесу, шляхи збільшення швидкості.

2. Каталізатори окиснення аміаку. Механізм дії каталізатора: причини збільшення швидкості реакції у присутності каталізатору.

3. Продуктивність і напруженість каталізатора, селективність (вибірковість) каталізатора. Температура запалювання каталізатора.

4. Ступінь перетворення вихідної речовини, вихід продукту реакції.

7. Коксування кам’яного вугілля

Мета роботи:провести коксування кам’яного вугілля, визначити вихід коксу і коксового газу, дослідити склад коксового газу та скласти матеріальний баланс процесу коксування.

1. Стислі теоретичні відомості

Тверде паливо – це не тільки джерело енергії, але і цінна сировина для хімічної промисловості. Основними методами хімічної переробки твердого палива є піроліз (суха перегонка), газифікація, гідрування тощо. З процесів піролізу найбільш широкого поширення набув процес коксування, що полягає у нагріванні твердого палива без доступу повітря при температурі 1173÷1373 К (900÷1100 °С).

Тверде паливо містить пальну (органічну) і мінеральну частини. Останню складають карбонати, силікати, фосфати, сульфати, сульфіди металів – заліза, кальцію, калію, натрію і т.п. При коксуванні палива більшість мінеральних речовин піддається розкладанню з утворенням оксидів, які залишаються у вигляді золи. Органічна частина твердого палива представлена різними класами вуглеводнів, кисеньвмісних речовин (спирти, кетони, карбонові кислоти, феноли), азот- і сірковмісних речовин (аміни, гетероциклічні сполуки).

Піроліз органічної маси вугілля – це складний гетерогенний високотемпературний процес, в якому реакції розкладання одночасно поєднуються з реакціями полімеризації і поліконденсації продуктів розщеплення. Роль і характер окремих паралельних і послідовних реакцій з різними енергіями активації в процесі піролізу різних видів твердого палива неоднакові, але, як правило, сумарний ефект процесу – ендотермічний. Отже, для всіх видів піролізу потрібне підведення теплоти. При поступовому нагріванні компоненти вугілля зазнають глибоких фізичних і хімічних перетворень: до 500 К відбувається випаровування вологи, видалення оксидів вуглецю (ІІ, ІV); близько 600 К починається виділення парів смоли і утворення пірогенетичної води; вище 600 К вугілля переходить в пластичний стан; при 750÷850 К спостерігається бурхливе розкладання пластичної маси з виділенням первинних продуктів (газу і смоли) та твердіння її з утворенням напівкоксу. Підвищення температури до 950÷1000 К супроводжується подальшим розкладанням напівкоксу, виділенням з нього газоподібних продуктів; вище 1000 К відбувається переважно зміцнення коксу. Леткі продукти, стикаючись з коксом, що розжарений і нагрітий стінками печі, перетворюються на складну суміш пари (з переважанням сполук ароматичного ряду) та газів, які містять водень, оксид вуглецю (ІІ), метан тощо. Таким чином, коксування – це складний багатофазний процес, що складається з процесів теплопередачі, дифузії і великої кількості хімічних реакцій. В результаті коксування отримують тверді (кокс), рідкі (кам’яновугільна смола, сирий бензол, надсмольна вода) і газоподібні (коксовий газ) продукти.

З 1 т сухого вугілля в середньому отримують 700÷800 кг коксу, 25÷30 кг кам’яновугільної смоли, 300÷350 м³газу, що містить близько 3 кг аміаку і до 10 кг сирого бензолу.

На процес коксування впливають наступні чинники:

Склад початкової шихти.Сировиною для коксування служить вугілля (марки К), що коксується, яке при високій температурі добре спікається, і утворює міцний і поруватий кокс. Проте в промисловій практиці використовують суміш вугілля різних марок – шихту, що дозволяє розширити сировинну базу коксохімічного виробництва, отримати якісний кокс і забезпечити високий вихід смоли, сирого бензолу і коксового газу. Вугілля повинне мати певну вологість (5÷8 %) та не перевищувати встановлених меж за вмістом золи і сірки, які в процесі коксування переважно переходять в кокс і потім негативно впливають на хід доменного процесу. Перед приготуванням шихти вугілля кожної марки подрібнюється і збагачується гравітаційним методом або флотацією.

Ступінь подрібнення вугілля.З підвищенням ступеня подрібнення шихти збільшується в’язкість пластичної вугільної маси та знижується її здатність до здимання. При такому подрібненні вугілля збільшується загальний вихід газу і вміст в ньому водню.

Щільність завантаження.При підвищенні насипної маси вугільної шихти збільшується продуктивність коксових печей і якість отримуваного коксу. Для підвищення насипної маси шихти до неї додають тверді (оксид кальцію) та рідкі вуглеводневі добавки (гас, мазут тощо).

Швидкість коксування.При підвищенні швидкості коксування зменшується вихід крупних класів коксу і збільшується вихід класу 25÷60 мм (металургійний кокс).

Підвищення температури.При температурах вище 1300 К перебігає глибокий піроліз вуглеводнів, що утворилися; відповідно, знижується вихід смоли і підвищується вихід коксового газу.

Технологічний процес коксування складається з трьох основних стадій: 1) підготовка вугільної шихти, завантаження її в коксову піч; 2) коксування, відбір парогазової фази і вивантаження коксу; 3) переробка парогазової фази («прямого» коксового газу).

З «прямого» коксового газу виділяють кам’яновугільну смолу,

надсмольну воду, аміак, бензол і його гомологи. Звільнений від цих речовин коксовий газ, що зветься «зворотним» коксовим газом, складається в основному з водню, оксиду вуглецю (ІІ) і метану. Використовують його як сировину для хімічних виробництв (отримання аміаку, метанолу і т.д.), як цінне висококалорійне паливо для інтенсифікації металургійних процесів тощо.