Дослідження кінетики процесу окиснювального амонолізу метану

Abstract

Представлено основні результати досліджень кінетики процесу окиснювального амонолізу метану. Промислове виробництво ціанистого водню є основою виробництва одного з важливих компонентів видобутку золота – ціаніду натрію. На сьогоднішній день основний спосіб виробництва ціанистого натрію базується на нейтралізації синильної кислоти, отриманої каталітичним синтезом метану, аміаку і кисню повітря на платиноїдному каталізаторі, розчином лугу. Проведено дослідження кінетичних параметрів процесу окиснювального амонолізу метану, а саме, визначення залежності часу контактування та швидкості реакції від технологічних параметрів процесу. Відомо, що найбільше впливає на процес окиснювального амонолізу метану вміст платиноваих металів у каталізаторі, а також кількість сіток у пакеті та розвиненість його поверхні. Встановлено, що при зниженому вмісті одного з реагентів у початковій газовій суміші, а саме NH3, після реактора синтезу ціанистого водню в контактному газі наявна значна кількість непрореагованих компонентів суміші. Проведено розрахунки часу контактування для платиноїдних сіток різної розвиненої поверхні при різних тисках і сталій температурі 1193 оК. Виявлено, що найбільший вплив на час контактування має кількість сіток у пакеті платиноїдного каталізатора. Доведено, що при збільшенні лінійної швидкості газового потоку підвищується вихід ціанистого водню. На основі експериментальних даних визначено швидкість процесу реакції утворення НСN і перебігу дифузійного процесу за першим порядком. При об’ємній концентрації за аміаком 10,75 % об. швидкість реакції утворення ціанистого водню становить 0,75 с.

The main results of research of the kinetics of the process of methane oxidative ammonolysis are presented. Industrial production of hydrogen cyanide is the basis for the production of one of the important components for gold production – sodium cyanide. Now, the main method of production of sodium cyanide is based on the neutralization of hydrocyanic acid, obtained by catalytic synthesis of methane, ammonia and oxygen in a platinum catalyst, by alkali solution. The purpose of the investigation is to research kinetic parameters of the process of methane oxidative ammonolysis, namely to determine the dependence of contact time and reaction rate on technological parameters of the process. It is known that the content of platinized metals in the catalyst, as well as the number of nets in the package and its surface development, have the greatest influence on the process of methane oxidative ammonolysis. It is established that with the reduced content of the one of reagents in the initial gas mixture, namely NH3, after cyanide hydrogen synthesis reactor, a considerable amount of unreacted components of the mixture is present in contact gas. The time of the contact for platinum nets for different developed surfaces at different pressures and constant temperature of 1193 K is calculated. The number of nets in the platinum catalyst package have the greatest influence on contact time. It is proved that with increasing a linear velocity of the gas stream, the cyanide hydrogen output is increased. Based on the experimental data, the rate of the reaction of HCN formation and the flow of the diffusion process in the first order are determined. At a volumetric ammonia concentration 10,75 % vol., the rate of the reaction of cyanide hydrogen formation is 0,75 s.