Коротко и по делу — что сначала проверить (химико‑технологические и кинетические причины) и какие конкретно измерения предложить.

1) Основная реакция и побочные реакции (проверить соотношение и продукцию)

Основная реакция: (4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O). Далее: (2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2) и абсорбция/диспропорционирование: (3NO_2 + H_2O \rightarrow 2HNO_3 + NO).Побочные направления: образование (N_2) и (N_2O) (уменьшают выход (NO)/HNO3) — проверить концентрации (N_2O), (N_2).

2) Операционные параметры, которые в первую очередь проверить

Температурный режим в каталитическом конвертере (профиль по длине/слоям). Изменение температуры сильно влияет на скорость и селективность.Соотношение запаски воздуха/кислорода и аммиака (стехиометрия (NH_3:O_2)). Недокисление или избыток воздуха — разные эффекты.Сопротивление/падение давления через слой/грати (показатель механических изменений, обводнения либо обводнённого потока).Распределение потока (канализация/байпас) — локальный недопоток снижает конверсию.Состояние катализатора/грат/тканой проволоки (отравление, спекание, эрозия).

3) Химико‑технологические причины (что могло случиться)

Отравление катализатора (S‑contaminants, Cl, Pb, органика, масла): ухудшение активности/селективности.Механическое повреждение/сдвиг грат/сетки → изменение контактного времени и местные горячие/холодные зоны.Изменение сырья: загрязнения в аммиаке (влага, растворённые примеси), изменение состава воздуха (SO2, CO2, пары растворителей).Нарушение теплоотвода/нагрева (тепловые пробеги, изменение адiabatic rise): влияет на скорость и селективность.Массообменные ограничения (внешняя/внутренняя диффузия) при закупорке пор/налёте.

4) Кинетические причины и признаки

Снижение катализаторной активности → уменьшение константы скорости (k) (проверить зависимость (r=k p{NH3}^a p{O2}^b)).Переход от кинетического контроля к массопереносному (эффективность фактора (\eta<1)).Изменение порядков реакции/активационного барьера: проверить через измерение скорости при разных (T) (Аррениус): (k=Ae^{-E_a/(RT)}).

5) Конкретные измерения и аналитика (необходимый минимум)

Газовый состав на входе/выходе конвертера: (NH_3), (NO), (NO_2), (N_2O), (O_2), (N_2), H2O — приборы: NOx‑анализатор (хемилюмин.), FTIR/GC/MS для примесей.Аммиачный сколь (NH3 slip) и остаток: вычисление конверсии (X{NH3} = \dfrac{F{NH3,in}-F{NH3,out}}{F{NH3,in}}).Селективность/выход к NO (или к HNO3): например селективность к NO (S{NO}=\dfrac{F{NO,out}-F{NO,in}}{F{NH3,in}-F_{NH3,out}}).Температурный профиль вдоль оси реактора (несколько термопар): выявить горячие/холодные зоны.Падение давления через слой/грат: скачок укажет на закупорку или разуплотнение.Скорости и расходные характеристики: объемный расход газа, м/с; время пребывания (\tau) (расчёт).Анализ катализатора/грат/проволоки: SEM/EDS (микроструктура, загрязнения), BET (площадь), ICP‑OES (металлические загрязнения).Химический анализ аммиака/воздуха на примеси (S‑соединения, Cl, органика, масло).Измерение концентраций в реальном времени (онлайн) для выявления временных переходных явлений между сменами.

6) Диагностические эксперименты (быстрое выявление причины)

Короткие статические тесты при фиксированной температуре: измерить скорость при известных парциальных давлениях (p{NH3}, p{O2}) и сравнить с эталоном; определить (k) и порядок.Изменение температуры на небольшую ступень для проверки чувствительности выхода (оценить (E_a) приближённо).Проверка массового баланса по азоту и по азоту/кислороду для выявления утечек/байпасов.

7) Инструменты/приборы, которые предложено задействовать

Онлайн NOx‑анализатор (хемилюминесценция), FTIR/GC для комплексного состава, MS при необходимости.Пьезо‑/дифференциальные датчики давления, многоточечные термопары.Газовые расходомеры (массовые/объёмные) на подаче NH3 и воздуха.Лабораторный анализ каталитического образца (SEM, XRD, BET, ICP).

8) Быстрые приоритетные действия при падении выхода

Снятие профиля температуры и состава по длине (первое и самое информативное).Проверка подачи NH3 и воздуха (расходы, клапаны, регуляторы) — легко и быстро измерить.Отбор и визуальный/металлохимический анализ одной секции грат/сеток.

Кратко: первыми проверяйте температурный профиль и состав газов (NH3, O2, NO, NO2, N2O), падение давления через слой и состояние катализатора/грат; параллельно делайте анализ на примеси в аммиаке/воздухе и SEM/ICP каталитических образцов. По найденным отклонениям уже проводить целевые кинетические измерения (определение (k), порядков, оценка массопереноса).