Реферат: Синтех азотной кислоты - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Синтех азотной кислоты

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 336 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

21 Министерство общего и профессионального о бразования Российско й Федерации Пермский государственный технический универс итет Химико-технологический факультет РЕФЕРАТ по курсу технологии неорганических веществ на тему : Технология неконцентрированн ой азотной кислоты. Выполнил : студент группы ХТБ -95 Нагор н ый О.В. Проверил : Островский С.В Пермь ,1998 Содержан ие. Вве дение ...........................................................................................................................3 1. Сырьевая база технологии.............................. ................................................................3 2. Современное состоян ие технологии производства неконцентрированной азотной кислоты ..............................................................................................................5 3. Обоснование оптимал ьных параметров основного технологического проце сса ......10 4. Технологическая схе ма производства , аппаратурное оформлен ие основных технологических процессов .........................................................................14 5. Перспективы развити я и совершенствования технологии ..........................................20 Сп исок использованной литературы........... .................................................................22 ВВЕДЕНИЕ Азотная кислота по объему производства занимает среди других кислот второе место после се рной кислоты . Все возрастающий объем производ ства HNO 3 объясняется о громным значен ием азотной кислоты и ее солей для на родного хозяйства . Азотная кислота является одним из исх одных продуктов для получения большинства азо тсодержащих веществ . До 70-80% ее количества расход уется на получение минеральных удобрений . Одн овремен но азотная кислота применяется при получении взрывчатых веществ почти всех видов , нитратов и ряда других технических солей ; в промышленности органического синтеза ; в ракетной технике , как окислитель в разл ичных процессах и во многих других отрасл ях народн о го хозяйства. Промышленностью вырабатывается некоцентрированна я (до 60-62% HNO 3 ) и концентрированная (98-99% HNO 3 ) кислота . В небольших объемах выпускается реактивная и азотная кислота особой чистоты . В производстве взрывчатых в еществ нитрованием толуола , уротропина , ксил ола , нафталина и других органических продукто в применяют концентрированную азотную кислоту . Для получения удобрений потребляется как п равило разбавленная азотная кислота. Основными производителями азотной кислоты являются США , Франция , ФРГ, Италия , Испа ния , и Англия . На долю этих стран в 70-х годах приходилось свыше 75% всей выработан ной тогда кислоты . К 80 годам производство а зотной кислоты в капиталистических странах ст абилизировалось . Сейчас рост производства происхо дит за счет совершенс т вования и обновления технологии , а также организации выпуска азотной кислоты в развивающихся стран ах. 1. СЫРЬЕВАЯ БАЗА ТЕХНОЛОГИИ. Основны м сырьем для производства неконцентрированной азотной кислоты в настоящее время являются аммиак , воздух и вода . Вс помогательны ми материальными и энергетическими ресурсами являются катализаторы окисления аммиака и очи стки выхлопных газов , природный газ , пар и электроэнергия. Аммиак . В обычных условиях представляет собой безцветный газ с резким запахом , хорошо растворим в воде и других раствори телях , образует геми - и моногидраты . Поворотным этапом в развитии производства синтетическог о аммиака явилось применение главенствующего сейчас в промышленности метода получения водо рода конверсией метана , содержащегося в приро дно м газе , в попутных нефтяных г азах и продуктах нефтепереработки. Содержание примесей в жидком аммиаке регламентируется ГОСТ 6221-82. Наиболее типичными приме сями являются вода , смазочные масла , катализат орная пыль , окалина , карбонат аммония , растворе нные газ ы (водород , азот , метан ). При нарушении ГОСТ содержащиеся в аммиаке прим еси могут попасть в аммиачно-воздушную смесь и снизить выход оксида азота ( II ) , а водород и метан могут изменить пределы взрываемости АВС. Воздух . Для технических расчетов принимают , чт о сухой воздух содержит [% ,об ] : N 2 - 78 ,1, О 2 - 21,0, Ar 2 - 0,9 ; Н 2 О - 0,1-2,8. В воздухе могут присутствовать также следы SO 2 , NH 3 , CO 2 . В районе промышленных площадок воздух загрязнен пылью различного происхождения , а также разнообразными компонентами нео рга низованных газовых выбросов ( SO 2 , SO 3 , H 2 S , С 2 H 2 , Cl 2 и др .). Количество пыли в воздухе составляет 0,5-1,0 мг /м 3 . Вода. Используется в производстве азотной ки слоты для орошения абсорбционной колонны , для выработки пара при утилизации тепла в котлах-утил изаторах , для охлаждения реакцио нных аппаратов . Для абсорбции оксидов азота используют чаще всего паровой конденсат и химически очищенную воду . В некоторых схе мах разрешено применять конденсат сокового па ра аммиачной селитры . В любом случае вода , использу е мая для орошения колонн , не должна содержать свободного аммиака и твердых взвесей , содержание хлорид-иона должн о быть не более 2мг /л , масла не бол ее 1мг /л , NH 4 NO 3 - не более 0,5 г /л . Химически очищенная вода для котлов-утилизаторов должна соответствовать тре бованиям ГОСТ 20995-75. Техническая вода , предназначенная для отв ода тепла в теплообменниках и охлаждения оборудования (оборотная вода ), должна соответствова ть следующим требованиям : Жесткость карбонатная , мэкв /кг Не более 3,6 Содержание в звешенных веществ , мг / кг Не более 50 Значение pH 6 ,5-8,5 Кислород. Применяется преимущественно в производстве концентрированной азотной кислоты по методу прямого синтез а . В отдельных случаях используетс я дл я обогащения АВС при получении неконцентриров анной азотной кислоты. 2. СОВРЕМЕННО Е СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА НЕКОНЦЕНТРИР ОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ. Азотная кислота и главным образом ее природная соль - натриевая селитра известны с давних врем ен . В 778 г . Арабский ученый Гебе р описал способ приготовления “крепкой водки” (так называлась тогда азотная кислота ) пу тем перегонки селитры с квасцами . В России первые прописи по производству азотной к ислоты из селитры были составлены М.В . Лом оносовым . До начала XX века природная селитра была единственным источником получения азотной ки слоты . Этот процесс основан на следующей р еакции : NaNO 3 + H 2 SO 4 = HNO 3 + NaHSO 4 Усовершенствованный вариант этого метода получения азотной кислоты сос тоял в том , что разло жение селитры серной кислотой производилось в вакууме (ос таточное давление до 650 мм вод.ст .). При этом температура разложения селитры снижалась до 80-160 0 С ; продолжительность отгонки кислоты сокращалась до 6 часов и достигался выход азотной кисл оты близки й к теоретическому . Расход т оплива для обогрева реактора составлял около 120 кг /т HNO 3 . Такой способ получения азотн ой кислоты , целиком зависящий от импорта ч илийской селитры , впоследствии был оставлен. В начале XX века была решена исключитель но важная про блема связывания атмосферног о азота , что дало человечеству новый неисч ерпаемый источник сырья для производства азот содержащих соединений . Известно , что над кажды м квадратным километром земной поверхности в воздухе содержится около 8000 тыс . т азота . Задач а превращения инертного азота в химически активные вещества ( NO , NO 2 , HNO 3 ) решена в результате по следовательных усилий многих ученых. Еще в 1781 г . Кэвендиш в результате эл ектрического разряда в воздухе получил окислы азота . В 1814 г . В.Н . Каразин внес пре дложение о “низведении электричества с верхних слоев атмосферы для производства с елитры” . Первый патент на способ получения азотной кислоты при помощи электрического разряда в воздухе и превращения окислов а зота в нитриты и в нитраты был получе н Лефебр в 1 859 г. В 1901 г . Было положено начало фиксации азота воздуха в пламени электрической дуги (дуговой метод ). В 1902 г . В США сооружен завод по фиксации атмосферного азота с помощью электрической дуги , возникающей при п ропускании между электродами тока силой 0,75 а и напряжением 8000 в печи конструкц ии Брэдлея и Ловджоя . Из-за несовершенства конструкции печи и большого расхода электроэ нергии завод был закрыт в 1904 г. Производство азотной кислоты дуговым мето дом интересно тем , что в нем использовали дешевое ис ходное сырье - воздух . Аппар атурное оформление процесса довольно несложно . Однако для его осуществления требовалось о громное количество электроэнергии , достигающее 70000 к вт *ч на 1 т N 2 ( это соответствует 64 т у словного топлива ) Наконец , в 1913 г . на осно ве много численных работ был освоен промышленный метод синтеза аммиака из простых веществ , котор ый получил широкое развитие и в настоящее время занял главное место в производстве связанного азота . Вскоре после этого удал ось решить проблему получения азотно й кислоты из аммиака. В настоящее время промышленное производст во азотной кислоты осуществляется на основе контактного окисления синтетического синтетичес кого аммиака . Процесс складывается из двух основных стадий : получение окиси азота и переработка ее в аз отную кислоту. Стадия окисления аммиака в окись азот а в общем виде выражается уравнением 4 NH 3 + 5 O 2 = 4 NO + 6 H 2 O Стадия окисления окиси азота в высшие окислы азота и переработки их в азотную кисло ту может быть представлена уравнениями 2 NO + O 2 = 2NO 2 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO Суммарн ую реакцию без учета побочных реакций , про ходящих с образованием элементарного азота и других соединений , можно выразить уравнением NH 3 + 2 O 2 = HNO 3 + H 2 O +421,2 кдж В соответствии с последовательностью эти х стадий рассмотрим технологию производст ва азотной кислоты. Исследования показывают , что при окислени и аммиака на различных катализаторах и в зависимости от условий ведения процесса можно получить окись азота , элементарный азот и закись азота : 4 NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O +907,3 кдж 4NH 3 + 4O 2 = 2N 2 O + 6H 2 O +1104,9 кдж 4 NH 3 + 3 O 2 = 2 N 2 + 6 H 2 O +1269,1 к дж Кроме того , возможны и другие побочные реакции , протекающие с образованием азота без участия катализатора . К таким реакц иям относятся разложение окиси азота и взаимодействие аммиака с окисью азота . В газах после окисления аммиака может нахо диться также непрореагированный аммиак. Термодинамические расчеты изменения свободно й энергии показывают , что приведенные выше основные реакции могут идти практически до конца . Таким образом , при окислении аммиака как в процессе , могущем протекать в нескольких направлениях , состав конечных продуктов будет определяться прежде всего изб ирательной способностью катализатора . Соответственно по д бирая катализатор и условия ведения реакции , можно изменить и состав получаемых продуктов. При использовании в качестве катализатора платины выход окиси азота в интервале температур 700-850 0 С может достигать 97-98%. Катализатор ы из платиновых сплавов являю тся наил учшими для избирательного окисления аммиака в окись азота. Реакция окисления аммиака до окиси аз ота идет с незначительным изменением объема , поэтому изменение давления не оказывает существенного влияния на равновесный выход пр одуктов взаимодействия . Большие величины кон станты равновесия этой реакции (10 53 при 900 0 С ) св идетельствуют о практической ее необратимости при промышленных условиях осуществления процес са. Платиновым катализаторам придают сетчатую форму , что позволяет применять контактные а ппа раты простого типа . Обычно катализатор ные сетки изготовляют из проволоки диаметром 0,05-0,09 мм . Согласно ГОСТу 3193-59 для изготовления сеток применяются сплавы следующего состава : Pt +4% Pd +3,5% Rh ( для контактных аппаратов , котор ые работают при атмосферном давлении ) и Pt +7,5% Rh ( для конвертеров , работающих при повышенном давлении ). При окислении амми ака под атмосферным давлением устанавливают о т 2 до 4 сеток (обычно 3 шт .). В аппараты раб отающие под давлением 8 ат , закладывают от 16 до 18 сеток. В оптимальн ых условиях степень пр евращения аммиака в окись азота на одной сетке может достигать 86-90%, на двух сетках - 95-97%, на трех - 98%. На новых сетках высокая степень конве рсии достигается не сразу , а в течение нескольких суток работы при 600 0 С . Процесс акти вации сеток при 900 0 С заканчивается через 8-16 часов . Поверхность платиновых сеток в процес се эксплуатации сильно разрыхляются , гладкие блестящие нити становятся губчатыми и матовым и . В результате этого сильно развивается п оверхность катализатора , что прив одит к повышению его активности . С течением времен и разрыхление поверхности платиновых сеток пр иводит к их сильному разрушению и большим потерям платины . Добавление к платине ро дия и палладия имеет двоякое значение : во- первых , повышается активность катал и з атора , во-вторых , уменьшаются потери катализатора В промышленности нашли применение комбини рованные катализаторы , в которых наряду с платиной используются и другие , более дешевые материалы . Разработанный ГИАПом комбинированный двухступенчатый катализатор состоит из сетки тройного сплава (первая ступень ) и слоя неплатинового катализатора толщиной 50-65 мм (вторая ступень ). Применяя железохромовый ката лизатор , во второй ступени окисления можно достигнуть 96%-ного превращения аммиака в оки сь азота. Нитрозные газы , полученные контактным окислением аммиака , содержат в основном оки сь азота , из которой при дальнейшем окисле нии получаются высшие окислы азота . Образован ие их протекает по следующим уравнениям : 2 NO + O 2 = 2 NO 2 NO + NO 2 = N 2 O 3 2 NO 2 = N 2 O 4 С п онижение м температуры равновесие всех эти х реакций смещается вправо . При низких тем пературах , наличии избытка кислорода и времен и достаточном для установления равновесия , мо жно ожидать перехода всех окислов азота в четырехокись N 2 O 4 . При недостатке кислорода или п ри неустан овившемся равновесии в нитрозных газах могут присутствовать одновременно все указанные ок ислы ( NO , N 2 O 3 , NO 2 и N 2 O 4 ) Пятиокись азота N 2 O 5 из окислов при условиях окисления не образуется : закись азота N 2 O кислородом воздуха дальше не окисляется. Ок ислы азота перерабатывают в нек онцентрированную азотную кислоту посредством их поглощения из газовой фазы водой или разбавленной азотной кислотой . Для этого ни трозные газы охлаждают и направляют в пог лотительные башни или абсорбционные колонны , где происх о дит окисление NO и поглощение образовавшихся окислов азота . В зависимости от условий охлаждения и окисления в газовой фазе могут присутствовать различные о кислы азота , которые реагируют с водой по реакциям : 2 NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2 +27,73 ккал N 2 O 4 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2 +14,13 ккал N 2 O 3 + H 2 O = 2 HNO 2 +13,3 ккал С п рактической точки зрения не имеет значения , что реагирует с водой - двуокись или чет ырехокись азота , так как скорость их взаим ного превращения очень велика , а количес тво образующихся из NO 2 и N 2 O 4 азотистой и азотной ки слот одинаково. Процесс получения азотной кислоты связан с растворением в воде NO 2 , N 2 O 4 и N 2 O 3 . В газовой фазе в р езультате взаимодействия паров воды с окислам и азота образуется также н езначительное количество азотной и азотистой кислот. Азотистая кислота малоустойчива и разлага ется с образованием азотной кислоты и оки си азота по суммарной реакции 3 HNO 2 = HNO 3 + 2 NO + H 2 O -18 к кал Расчеты показывают , что при обычных условиях равновесное содержание азотистой кислоты в разбавленной азотной кислоте оче нь мало . Скорость разложения азотистой кислот ы с повышением температуры резко увеличиваетс я , однако и при обычной температуре скорос ть этой реакции очень велика. Суммарные реакции образования азотной кислоты с учетом разложения азотистой кисл оты описываются уравнениями 3 NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO 3N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 3 + 4NO По литературным данным , при степени окисления газа менее 50% растворы азотной кислоты поглощают окислы азо та в виде NO + NO 2 . При высокой степени ок исления газа происходит поглощение окислов аз ота в виде NO 2 . Учитыва я малое количество трехокиси азота в газе , обычно все расчеты проводят исходя из уравнения реакции. Расчет равновесного состава окислов азота над аз отной кислотой показывает , что при парциальном давлении двуокиси азота 0.1 ат получение азотной кислоты , имеющей концен трацию более 60% HNO 3 , практич ески затруднительно . Присутствие в газовой фа зе окиси азота смещает равновесие реакции влево . Поэтому в про изводственных услов иях при атмосферном давлении трудно получить кислоту с концентрацией выше 50%, а при 8 ат - более 60%. Главными факторами , определяющими высокую скорость образования азотной кислоты , являются проведение абсорбции под давлением при пон иже нных температурах с применением богаты х по содержанию окислов азота нитрозных г азов и создание условий для более полного соприкосновения газа с жидкостью. 3. ОБОСНОВАНИЕ ОПТ ИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРО ЦЕССОВ Все промышленные способ ы получения азотной кислоты основаны на контактном оки слении аммиака кислородом воздуха с последующ ей переработкой оксидов азота в кислоту п утем поглощения их водой . Главными стадиями производства неконцентрированной азотной кислоты являются очистка сырья, каталитическое окисление аммиака , утилизация тепла , вывод из нитрозного газа реакционной воды , доокислени е окиси азота в высшие окислы , абсорбция их водой или разбавленной азотной кислот ой , очистка газовых выбросов. Оптимальные условия окис ления аммиака : 1. Температура. Реакция аммиака на платин е начинается при 145 0 С , но протекает с малым выходом NO и образованием преимущественно элементарного а зота . Повышение температуры приводит к увелич ению выхода окиси азота и росту скорости реакции . В интервале 700-1000 0 С выход NO может быть доведен до 95-98%. Время контактирования при повышении температуры от 650-до 900 0 С сокращается примерно в пять раз (от 5*10 -4 до 1,1*10 -4 сек ). Необход имый температурный режим процесса может подде рживаться за счет тепла реакц ий окисл ения . Для сухой аммиачно-воздушной смеси , содер жащей 10% NH 3 , при степ ени конверсии 96% теоретическое повышение температу ры газа составляет примерно 705 0 С или окол о 70 0 С на каждый процент аммиака в исходной с меси . Применяя аммиачно-воздушную смесь, соде ржащую 9,5% аммиака , можно за счет теплового эффекта реакции достигнуть температуры порядка 600 0 С , д ля еще большего повышения температуры конверс ии необходим предварительный подогрев воздуха или аммиачно-воздушной смеси . Следует учитывать , что подогре вать аммиачно-воздушную смесь можно только до температуры не выше 150-200 0 С при температуре греющего газа не более 400 0 С . В пр отивном случае возможна диссоциация аммиака и ли его гомогенное окисление с образованием элементарного азота. Верхний предел повыше ния температуры контактного окисления аммиака определяется п отерями платинового катализатора . Если до 920 0 С потери платины в какой-то мере компенсируются ро стом активности катализатора , то выше этой температуры рост потерь катализатора значитель но опережае т увеличение скорости реакции. Согласно заводским данным , оптимальная те мпература конверсии аммиака под атмосферным д авлением составляет около 800 0 С ; на установках , работ ающих под давлением 9 ат , она равна 870-900 0 С. 2. Давление . Применение повышенного дав ления при получении разбавленной азотной кисл оты в основном связано со стремлением уве личить скорость окисления окиси азота и п ереработки образующейся двуокиси азота в азот ную кислоту. Термоди намические расчеты показывают , что и при п овышенном давлении равновесный выход NO близок к 100%. Однако высокая степень контактирования в этом случае достигается лишь при большом количестве катализаторных сеток и более вы сокой температуре. За последнее время в промышленных усл овиях на многослойных катализаторах при тщательной очистке газов и температуре 900 0 С у далось довести степень конверсии аммиака до 96%. При выборе оптимального давления следует иметь в виду , что повышение давления пр иводит к росту потерь платины . Это объясня ется увеличением температуры катализа , приме нением многослойных сеток и усилением их механического разрушения под действием большой скорости газа. 3. Содержание аммиака в смеси . Для окислен ия аммиака обычно применяют воздух , поэтому содержание аммиака в смеси определяется со держанием кислорода в воздухе . При стехи ометрическом отношении О 2 : NH 3 =1 ,25 (содержание аммиака в смеси с воздухом составляет 14,4%) выход окиси азота не значителен . Для увеличения выход а NO требуется некоторый избыто к кислорода , следовательно содержание аммиака в смеси должно быть меньше 14,4%. В заво дской практике содержание аммиака в смеси поддерживают в пределах 9,5-11,5%, что соответствует отношению O 2 : NH 3 =2 1 ,7. Суммарная реакция , определяющая потребность в кислороде при переработке аммиака в азотную кислоту NH 3 +2 O 2 = HNO 3 + H 2 O дает отношение O 2 : NH 3 =2 , что соответствует содержанию аммиака в исходной смеси , равн ому 9,5%. Это говорит о том , что увеличение концентрации аммиака в смеси выше 9,5% в к онечном итоге в конечном итоге не приведе т к росту к онцентрации NO , так как в этом случае в адсорбционную систему придется вводить дополнительный воздух. Если в качестве исходных реагентов применять ам миачно-кислородную смесь , то в соответствии с уравнением суммарной реакции можно было бы увеличить концентр ацию в ней аммиа ка до 33,3%. Однако применение высоких концентраци й аммиака затруднено тем , что подобные сме си взрывчаты. 4. Влияние примесей . Платиновые сплавы чувствит ельны к примесям , содержащимся в аммиачно воздушной смеси . В присутствии 0,0002% фосфор ис того водорода в газовой смеси степень кон версии аммиака снижается до 80%. Менее сильными контактными ядами являются сероводород , ацет илен , хлор , пары смазочных масел ,. пыль , соде ржащая окислы железа , окись кальция , песок и др . Предварительная очистка га зов увеличи вает продолжительность работы катализатора . Однак о со временем катализатор постепенно отравляе тся и выход NO снижается . Для удаления ядов и загрязнений сетки периодически регенерирую т посредством обработки их 10-15% раствором соляно й кислоты. 5. Время контакти рования . Оптимальное время контактирования определяется скоростью окисления аммиака . Чаще всего скорость окисления оп ределяют как количество окисленного аммиака ( кг ) на единицу поверхности (м 2 ) в с утки (напряженность катализатора ). Продол житель ность соприкосновения газа с катализатором , и ли время контактирования определяют по уравне нию t = V св / W где t - время пребывания газа в катализаторной зоне , сек ; V св - свободный объем катализатора , м 3 ; W - объемная скорость в усло виях контактирования м 3 *сек -1 . Максима льная степень превращения аммиака в окись азота достигается при вполне определенном времени контакта газа с катализатором . Оптима льным временем контактирования следует считать не то , при котором достигается максимальны й выход NO , а несколько меньшее , так как экономически выгодно работать при большей производительности даже за счет снижения выхода продукта . В практических условиях вр емя контакта аммиака с катализатором колеблет ся в пределах 1-2*10 -4 сек. 6. Смешение аммиа ка с воздухом . По лная однородность аммиачно-воздушной смеси , поступ ающей в зону контактирования , является одним из основных условий получения высокого в ыхода окиси азота . Хорошее смешение газов имеет большое значение не только для обес печения высокой степе ни контактирования , но и предохраняет от опасности взрыва . Кон струкция и объем смесителя должны в полно й мере обеспечивать хорошее перемешивание газ а и исключать проскок аммиака отдельными струями на катализатор. Оптима льные условия окисления окиси азота : Зависим ость константы равновесия реакции 2 NO+O 2 =2NO 2 (+26,92 ккал ) от температуры выражается уравнением : lgK= lg((P NO 2 *P O2 )/P NO2 )=-5749/T+1,751lgT-0,0005T+2 ,839. При понижении температуры и повышении давления газа равновесие реакции смещается вправо . П ри температурах ниже 200 0 С и дав лении 1 ат окисление окиси азота может осу ществляться почти на 100%, так что в этих условиях реакцию можно рассматривать как необ ратимую , протекающую в сторону образования аз ота . При температурах выше 700 0 С происходит почти полная диссоциация NO 2 на окись азота и кислоро д. Оптимальные условия абсо рбции окислов азота при получении разбавленно й азотной кислоты : 1. Температура . Все реакции , протекающие в абсорбционной системе , за исклю чением разложения азотистой кислоты , сопрово ждаются выделением тепла , поэтому их р авновесие смещается вправо при понижении темп ературы . Благодаря этому понижение температуры способствует увеличению концентрации продукционной кислоты . Кроме того , понижение температуры благоприятно сказывается и на п р оизводительности системы , так как при этом увеличивается скорость окисления NO. Снижение тем пературы с 40 до 0 0 С позволяет увеличить производи тельность установки в два раза. На практике температуру абсорбции поддерж ивают в пределах 20-40 0 С . Дальнейшее пони жение температуры хотя и благоприятно сказывается н а процесс , но в то же время приводит к повышению энергетических затрат и увелич ению количества растворенных в азотной кислот е окислов азота , которые с водой не вз аимодействуют , и в конечном итоге , теряютс я. 2. Давление . Повышение давления даже в небольшой мере позволяет значительно ускорить процесс образования HNO 3 и сократить реакционный объем . Также п овышение давления позволяет увеличить степень поглощения окислов азота . Для систем , работа ющих под атмосфе рным давлением , она со ставляет 93-97%, при давлении 8 ат -96-99%. В промышленност и нашли применение установки , в которых аб сорбция окислов азота проводится под различны ми давлениями : 1; 1,2; 1,7; 3,5; 4; 5; 7; 9 ат. ТЕХНОЛОГ ИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И АП ПАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ. Методы производства разбавленной азотной кислоты мо гут быть подразделены на три основные гру ппы : производство под атмосферным давлением , п роизводство под повышенным давлением и комбин ированные методы производства азотной кислоты (ок исление аммиака производится под атм осферным давлением , абсорбция под повышенным давлением ). На рис .1 представлена схема получения разбавленной азотной кислоты под атмосферным давлением. Для очистки от посторонних газов и механических загрязнений воздух пр омываетс я водой в скруббере , фильтруется через мат ерчатые фильтры и совместно с аммиаком по дается в систему вентилятором , в улите кот орого происходит смешение воздуха и аммиака в нужном соотношении . До поступления на катализатор газовую смесь еще раз филь т руют через поролитовый или карто нный фильтр , размещенные в верхней части к онтактного аппарата . Контактный аппарат монтирует ся непосредственно на котле-утилизаторе . На вы ходе из котла-утилизатора температура нитрозных газов снижается с 800 до 160 0 С . Дальней шее охлаж дение нитрозных газов производится в двух последовательно включенных водяных холодильниках . На выходе из скоростного холодильника пр и температуре 40 0 С отделяется конденсат , содержа щий 2-3% азотной кислоты . Поскольку при охлажден ии газов содержащаяся в них окись азота быстро окисляется и температура снова повы шается , газы проходят второй холодильник , в котором отделяется конденсат , содержащий уже 25-30% азотной кислоты . Охлажденные нитрозные газы с помощью вентилятор а подаются в а бсорбционную систему , состоящую из 6-8 башен . В последнюю по ходу газа башню подается вода . Каждая башня системы орошается кислотой соответствующей концентрации . Циркуляция орошающ ей кислоты осуществляется при помощи центробе жных насосов , по д ающих ее в ба шни через водяные холодильники . Нитрозный вен тилятор подсасывает в систему воздух в та ком количестве , чтобы содержание кислорода в выхлопных газах поддерживалось в пределах 3,5-5%. Степень поглощения окислов азота в башня х кислотной абсорбции составляет 92-94%. Ос татки окислов азота улавливаются далее в щелочных башнях . Между системами кислой и щелочной абсорбции установлена пустотелая окисли тельная башня , предназначенная для повышения степени окисленности NO до 50-60%. Основны м недостатком сис тем , работающих под а тмосферным давлением , является необходимость испо льзования значительных реакционных объемов при относительно малой производительности установки. Схема азотнокислой установки , работающей под давлением 8 ат , приведена на рис .2. Возду х , о чищенный от примесей в башне-скруб бере и матерчатом фильтре , сжимается в тур бокомпрессоре , на одном валу с которым нах одится рекуперационная турбина . Сжатый до 8 ат при температуре 110-120 0 С воздух поступает через фи льтр на смешение с аммиаком в смеситель, часть воздуха направляется в абсорбцио нную колонну. Газообразный аммиак , выходящий из испарит еля 20, проходит фильтр 19 и поступает в смеси тель 18. Окисление аммиака кислородом воздуха осущ ествляется в контактном аппарате 17, после чего полученные нитрозн ые газы охлаждаются в паровом котле 16 и смешанные с добавочн ым воздухом поступают в холодильник-конденсатор 13. В холодильнике-конденсаторе в результате охлаж дения нитрозных газов до 40-50 0 С и конденсации паров воды образуется 50-53%-ная азотная кислота , которая , пройдя фильтр для улавливания частиц платины 15, отводится из системы или направляется на тарелку , соответствующую концен трации этой кислоты. Нитрозные газы из сепаратора 14 направляютс я под первую тарелку абсорбционной колонны 10 сетчатого или ко лпачкового типа . Колон на орошается чистым конденсатом , подаваемым н асосом 2. Для отвода выделяющегося тепла на тарелках в несколько рядов уложены змеевик и , по которым циркулирует охлаждающая вода . Выхлопные газы из колонны проходят брызгоу ловитель 11, под о греватель 8, где нагреваю тся паром или нитрозными газами. Пуск системы производится под разрежением , создаваемым паровым эжектором 9. Продукционная 54-58%-ная кислота , содержащая 2-4% растворенных окислов азота , подвергается продувке в отдельном аппарате. В системе описанного типа рекуперируется до 40% энергии , затраченной на сжатие воздух а . К основным недостаткам установок , работающи х под повышенным давлением , следует отнести повышенный расход электроэнергии и значительны е потери платинового катализатора. Экономичность установок данного типа в значительной степени определяется применяемым давлением . Поскольку разница в производственных затратах при изменении давления невелика , р екомендуется выбирать систему с наименьшими к апитальными затратами . Минимальным и капи тальными затратами , по зарубежным данным , хара ктеризуются установки , работающие под давлением 6-9 ат . Изменение давления в этом интервале не сказывается существенно на экономике пр оцесса. Большое распространение в нашей стране и в странах Западной Евр опы получи ли комбинированные схемы производства разбавленн ой азотной кислоты , в которых , в определен ной мере , устраняются недостатки , присущие сис темам , работающим под атмосферном и повышенны м давлением. Сущность комбинированного способа заключаетс я в том, что окисление аммиака и охлаждение нитрозных газов проводят под атмо сферным давлением , а переработку окислов азот а в кислоту - под повышенным давлением . Бла годаря этому сокращаются потери платинового к атализатора при относительно небольших реакционн ых об ъ емах. По сравнению с рассмотренными схемами новым видом оборудования комбинированных систе м являются турбокомпрессоры для сжатия нитроз ных газов , изготовляемые из кислотостойкой ст али . Кроме того , после компрессора может б ыть установлен окислительный объем ; при этом тепло окисления окиси азота используется для подогрева выхлопных газов , направляемых в рекуперационную турбину. В настоящее время в нашей стране приняты системы с давлением конверсии аммиака в 1 ат и давлением абсорбции 3,5 ат. Основная аппарат ура систем для пр оизводства разбавленной серной кислоты. Контактные аппараты . В промышленности получили ра спространение комбинированные агрегаты для окисл ения аммиака под атмосферным давлением (рис .3). Агрегат состоит из картонного фильтра I, ко нтактного аппарата II , котла-утилизатора 7 и экономайзера 8. Аммиачно-воздушная смесь поступает в агре гат сверху и , пройдя кассеты картонного фи льтра 2, через окна центральной трубы попадает во входной конус контактного аппарата . Дл я поддержа ния одинаковой температуры и равномерного распределения нагрузки на поверхн ости катализатора газовая смесь проходит расп ределительную решетку 3. Внизу цилиндрической части аппарата на колосниковой решетке расположены платиноидные катализаторные сетки 4, а под ними - неплатиновые сетки 5. Диаметр рабочей части катализаторных сеток 2800 мм . Ниже катализатора расположен слой фарфоровых коле ц 6, выполняющих роль аккумулятора тепла. Нижняя часть контактного аппарата , футеро ванная жаростойким кирпичом , непосредст венно соединяется с верхней частью котла утили затора III . Нитрозные газы , пройдя котел , экономайзер и охладитель , отводятся из нижней части аппарата . Питательная вода подается в тру бки нижней части экономайзера . В верхней ч асти котла отводится пар под давл ение м 40 ат с температурой 450 0 С . Агрегат изготавливается из хромоникелевой стали. На рис .4 показан один из типов конт актных аппаратов , работающих под давлением до 9 ат . Аппарат состоит из верхнего конуса 7,нижнего конуса (чаши ) 11 и хвостовой присоеди нит ельной трубы 1.Нижний конус и труба снабжены водяной рубашкой 3. Между конусами на колосниках из нихрома находятся катализ аторные сетки . Для изготовления контактных ап паратов применяются нержавеющие хромоникелевые с тали и нихром . Размеры аппаратов квадрат н ого сечения 350х 350 мм диаметр ап паратов до 500 мм круглого сечения Абсорбционные колонны. Для абсорбции окислов азо та под атмосферным давлением применяют насадо чные абсорбционные колонны из нержавеющей ста ли . Диаметр их достигает 8м ; высота 29 м ( рис 5). Колонна состоит из сварного корпус а 4, заполненного кольцами Рашига , колосниковой решетки 2 и разбрызгивающего устройства 1 . Нитрозный газ поступает вниз колонны , а отводится в верхней части его . Орошающая кислота движется противотоком по отношению к газ о вому потоку . Для абсорбции нитроз ных газов под повышенным давлением применяютс я абсорбционные колонны тарельчатого типа с колпачковыми или ситчатыми тарелками . Устрой ство колонны с ситчатыми тарелками показано на рис .6. Колонна представляет собой сварной ц илиндрический вертикальный сосуд диаметром 3 м и высотой 45 м , изготовленный из стали марки IXI8H9 Т . Ситчатые тарелки 1 в количестве 40 шт . расположены по высоте колонны на различн ых расстояниях друг от друга . Отверстия ди аметром 2 мм размещены на тарелках в шахматном порядке . При прохождении через таку ю тарелку газа снизу вверх и жидкости сверху вниз на тарелке образуется пена с большой поверхностью раздела фаз , что с пособствует интенсификации массообмена . Для перет ока жидкости с тарелки на тарелку служат переливные патрубки 4. Для отвода тепла , выделяющегося в проц ессе абсорбции нитрозных газов , на тарелках размещены охлаждающие змеевики 2, в которых циркулирует вода . Общая охлаждающая поверхность в колонне достигает 500 м 2 . ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИ Я ТЕХНОЛОГИИ. К современным тенденциям развития техноло гии производства азотной кислоты относятся : о беспечение наибольшей надежности конструкций апп аратуры и машинных агрегатов ; повышение степе ни кислой абсорбции , а также степе ни использования тепла химических реакций и к.п.д . энергии сжатых газов ; увеличение скоро сти процесса на всех его этапах , снижение вредных выбросов в атмосферу. Кроме того существенное влияние на эк ономику производства оказывает мощность применяе мых устано вок , повышение которой приводит к снижению затрат на строительство азотн о-кислотных систем . Повышение мощности установок вызывает необходимость повышения давления (в особенности на стадии абсорбции ). Важной проблемой развития производства аз отной кислоты я вляется повышение ее к онцентрации , что позволяет упростить методы п олучения аммиачной селитры и других азотных удобрений. Существенное снижение себестоимости азотной кислоты может быть достигнуто при уменьш ении потерь платинового катализатора . С этой целью проводятся испытания эффективных фильтров для улавливания платиновой пыли , и спытываются катализаторы с повышенным содержание м Pd и Rh , внедряются в производство комбинированные катализаторы. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 1. Атр ощенко В.И ., Каргин С.И . Технология азотной кислоты . М .: Химия , 1970. 496с. 2. Софронов А.Л . Технология связанного азота . Пермь .1973. 3. Справочник азот чика , т .1. М .: Химия , 1986. 4. Справочник азот чика , т .2. М .: Химия 1987. 5. Атрощенко В.И . и др . Курс технологии связанного азот а . М .: Химия , 1969. 384с. 6. Ведерников М.И ., Кобозев В.С ., Рудой И.В . Технология соединени й связанного азота . М .: Химия , 1967. 418с.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Разговор на призывном пункте:
- Значит так, товарищ призывник! Сейчас мы проверим ваш слух... Пятьдесят.
- Пятьдесят.
- Тысяч...
- Тысяч.
- ..и отмажу.
- И отм.. СКОЛЬКО?!!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru