Производство аммиака и азотной кислоты - Курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: «Общая химическая технология» на тему: «Производство аммиака и азотной кислоты» Выполнил: студент группы ХТМ/с-41-оВ колоннах синтеза среднего давления из АВС получают аммиак. Часть полученного аммиака перерабатывают на карбамид, нитрат аммония и отпускают в виде жидкого аммиака на сторону. Из остального аммиака получают разбавленную азотную кислоту. Часть этой азотной кислоты используют в производстве нитрата аммония, остальное количество отпускают в виде товарного продукта. Рассчитать материальный баланс контактного аппарата окисления аммиака на 1 т окисляемого продукта и представить его в виде таблицы в килограммах и массовых долях.Их потребляют производства азотной кислоты, разнообразных минеральных удобрений, полимерных материалов, взрывчатых веществ и ракетных топлив, красителей, фармацевтических препаратов. Азот принадлежит к числу достаточно распространенных химических элементов, но его содержание в различных сферах Земли колеблется в широких пределах. Так, если кларк азота (% масс.) для планеты в целом составляет 0,01, для земной коры равен 0,04, то для атмосферы он составляет 75,5. Важнейшее значение имеет азот для жизни на Земле, являясь одним из элементов, входящих в состав белковых структур, без которых невозможно существование живой клетки. Большинство организмов (высшие растения и животные) усваивают азот в виде его соединений со степенью окисления - 3 и не могут использовать азот атмосферы.Аммиак - ключевой продукт для получения многочисленных азотсодержащих веществ, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту. Так как ресурсы атмосферного азота практически неисчерпаемы, сырьевая база аммиачного производства определяется вторым компонентом смеси - водородом, который может быть получен разделением обратного коксового газа, газификацией твердого топлива, конверсией природного газа. Структура сырьевой базы производства аммиака менялась и сейчас свыше 90% аммиака вырабатывается на основе природного газа. Азотоводородная смесь, независимо от метода ее получения, содержит примеси веществ, некоторые из которых являются каталитическими ядами, вызывающими как обратимое (кислород, оксиды углерода, пары воды), так и необратимое (различные соединения серы и фосфора) отравление катализатора. Обычно, АВС, получаемая конверсией природного газа, содержит оксид углерода (IV), метан, аргон, следы кислорода и до 0,4% об. оксида углерода (II).Азотная кислота является одной из важнейших минеральных кислот и по объему производства занимает второе место после серной кислоты. Первое упоминание о ней содержится в трудах арабского ученого Гебера (778 год), указавшем способ получения азотной кислоты перегонкой смеси селитры с квасцами. Технология получения азотной кислоты существенно не менялась до конца XVIII столетия, когда был впервые осуществлен крупномасштабный промышленный способ производства азотной кислоты разложением нитрата натрия концентрированной серной кислотой при 150-170?С в чугунных ретортах, обогреваемых топочными газами. Из этих уравнений следует, что при абсорбции из трех моль оксида азота (IV) образуется два моля азотной кислоты и один моль оксида азота (II), который возвращается в цикл и снова окисляется до оксида азота (IV). Для количественных расчетов процесса, в частности, определения расходных коэффициентов и общего выхода азотной кислоты на исходное сырье, целесообразно пользоваться итоговым уравнением, полученным суммированием уравнений реакций каждой стадии после соответствующих операций деления и умножения их : аммиак синтез окисление азотныйИз природного газа, содержащего метан, и водяного пара методом конверсии получают водород для производства азотоводородной смеси (АВС) путем смешения его с азотом воздуха. В колоннах синтеза среднего давления из АВС получают аммиак.Задание: рассчитать материальный баланс контактного аппарата окисления аммиака на 1 т окисляемого продукта и представить его в виде таблицы в килограммах и массовых долях. Расчет будем вести по реакциям протекающим в контактном аппарате: 4NH3 5O2 = 4NO 6H2O (1) Тогда по реакции (1) определим количество NH3: GNH3 = 4·17·1000/4·30 = 566,7 кг где 17 и 30 - молярные массы NH3 и NO соответственно. Так как считаем, что окисление аммиака протекает полностью, найдем количество N2O из разницы: 590,31 - 566,67 - 17,7 = 5,91 кг. По реакциям рассчитаем количество кислорода: Из (1) реакции по отношению к NO: 5·32·1000/4·30 = 1333,33 кг.Объем АВС проходящей через колонну синтеза из условий задания равен 2,1·105 м3/ч.Интенсивность контактного аппарата-210 кг/м2·ч; содержание аммиака в АВС - 0,115 об. дол.; диаметр сетки контактного аппарата - 1,8 м.H2 в АВС определим по соотношению: N2 3H2 = NH3 Также по соотношению реагентов определим содержание N2. Объем N2, который пошел на образование NH3: 423423/4·1 = 105855,75м3Степень окисления аммиака - 0,96 дол. ед.; Доля аммиака, окисленного до NO - 0,98 дол. ед.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Производство аммиака

1.2 Производство азотной кислоты

2. Расчетная часть

2.1 Материально-потоковый граф перемещающихся продуктов

2.2 Расчет материального баланса контактного аппарата окисления аммиака

2.3.1 Определение объема газа и число газгольдеров для его хранения

2.3.2 Определение объема воздуха для производства ABC

2.3.3 Определение числа колонн синтеза аммиака

2.3.4 Определение число контактных аппаратов окисления аммиака

2.3.5 Определение состава аммиачновоздушной смеси (АМВС), поступающей в контактный аппарат, и избыток воздуха в ней

2.3.6 Определение состава нитрозных газов, выходящих из контактного аппарата

2.3.7 Определить число поглотительных колонн и объем нитрозных газов, проходящих через колонну

2.3.8 Определить массу самородной серы для производства сульфата аммония

Заключение

Список используемой литературы