Производство неконцентрированной азотной кислоты

Расчет материального баланса процесса окисления нитрозного газа

Равновесие и скорость окисления оксида азота II.

NO+1/2O2=NO2 ΔrH(298) =112кДж/моль (3.1)

Зависимость константы равновесия от температуры по данным М. Боденштейна [3] выражается следующим уравнением:

LgK =Lg+1,75LgT-0,0005T+2,839 (3.2)

Для расчета равновесной степени окисления оксида азота (II) выразим парциальные давления газов, входящие в уравнение равновесия, через общее давление в зависимости от начальной концентрации газа[3]:

Введем обозначения:

2a- начальная концентрация NO, мольн.доли;

b- начальная концентрация O2, мольн.доли;

xр- равновесная степень окисления NO, доли единицы;

Робщ- общее давление газа, атм.

Равновесные концентрации компонентов газовой смеси согласно реакции (3.1)составят:

Тогда парциальные давления компонентов газа при общем давлении 3,6 атм.в момент равновесия будут равны:

PNO=Pобщ;

РO2=Pобщ;

РNO2=Pобщ;

Подставляя значения парциальных давлений в уравнение равновесия, получим:

=P (3.3)

Определим равновесную степень окисления оксида азота (II) для газа, содержащего 3,09% NO и 3,57% (об) O2 при 3,6 атм.

Тогда 2a=0,0309 м.д. a=0,01545м.д. b=0,0357м.д.

LgKр =−+1,75lg403-0,0005403+2,839

Откуда Кр=8,546

Подставляя значения Кр и парциальных давлений в уравнение (3.3)получим:

Из этого уравнения определяем .

В результате протекания реакции (3.1) окисляется оксида азота (II):

VNOХ=;

Остается NO:

;

Расходуется кислорода на окисление

;

Остается кислорода:

;

Содержание NO2 в нитрозном газе на выходе из аппарата:

;

Результаты расчета материального баланса процесса окисления представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Равновесный состав газовой смеси.