Производство азотной кислоты - Курсовая работа

В начале 20-го века был предложен метод фиксации атмосферного азота в пламени электрической дуги (1906г.). для производства азотной кислоты этим методом не требуется искусственное сырье и сложное оформление процесса, но этот метод не выгоден в связи с большим расходом электроэнергии. Вскоре был разработан и способ получения азотной кислоты из аммиака. 1-й завод азотной кислоты, по схеме работающий при атмосферном давлении производительностью 8000 т/год был построен в 1916г. в г. В основе этого метода лежал метод окисления аммиака, полученного из коксового газа. Он же предложил и катализатор - платиновые сетки, изучил процессы окисления аммиака на сетках, абсорбцию оксидов азота водой и получение аммиачной селитры.Азотную кислоту в промышленности получают каталитическим окислением аммиака кислородом воздуха с последующей абсорбцией оксидов азота (неконцентрированная) и перегонкой 56-60 %-ной азотной кислоты в присутствии водоотнимающих средств (серной кислоты или плава нитрата магния) и прямым синтезом (концентрированная). Эти агрегаты характеризуются высокой степенью использования энергии процессов, большой мобильностью при пуске, остановках и изменении нагрузок, большой единичной мощностью и эффективной очисткой отходящих газов от оксидов азота. Производство разбавленной азотной кислоты в агрегате АК-72 осуществляется по комбинированному методу: окисление аммиака проводится под давлением 0,42 МПА, абсорбция оксидов азота - при 1,1 МПА. При давлении 0,42 МПА можно достичь высокой степени конверсии аммиака (до 97%) и расход платины будет составлять не более 0,1-0,12 г\т азотной кислоты. Комплексное устранение недостатков в агрегате АК-72М достигнуто исключением из схемы высокотемпературной каталитической очистки выхлопных газов, исключено применение катализатора АПК-72, в котором используется дефицитный металл - палладий, выхлопные газы не содержат оксидов углерода и метана, но добавляется до 0,01% (об.) аммиака, энергозатраты снижены на 15%, но для повышения надежности и стабильности работы агрегата холодильники-конденсаторы изготовляют из титана.Неконцентрированную азотную кислоту получают контактным окислением аммиака в две стадии: - первая стадия - контактное окисление аммиака в оксид азота (II) Производство неконцентрированной азотной кислоты осуществляется комбинированным способом: окисление аммиака происходит под атмосферным давлением, абсорбция оксидов азота происходит под давлением 0,35 МПА (3,5 кгс/см2). Так как расходуется воздух на окисление, то в продукте реакции всегда находится азот. В зависимости от катализатора и условий проведения процесса преобладают те или иные реакции. Достоинства платины: 1) Платина наиболее активна для реакции, обеспечивает при температуре 600-1000 ОС высокий выход оксида азота (до 99%) при времени контакта 1? 10-4 с.После фильтров аммиак поступает в общий коллектор, от которого имеются отводы к смесителям агрегата, где он смешивается с воздухом.Из газодувки (ГД) аммиачно-воздушная смесь поступает в подогреватель АВС (ПА), где подогревается до температуры 60 ? 700С за счет тепла нитрозных газов, выходящих из котлов-утилизаторов (КУ). Аммиачно-воздушная смесь, проходя сверху вниз в контактном аппарате, поступает на платиноидную сетку и слой неплатинового катализатора КН-2, где при температуре не более 8250С происходит окисление аммиака. Образующиеся при окислении аммиака нитрозные газы, содержащие 10?11% оксидов азота, поступают после контактного аппарата в котел-утилизатор (КУ), который расположен непосредственно под контактным аппаратом. Поток нитрозных газов с температурой не более 8250С в котле-утилизаторе отдает свое тепло деаэрированной воде, при этом получается перегретый пар с температурой не более 4500С и давлением не более 3,9 МПА (39 кгс/см2). Нитрозные газы из двух агрегатных котлов-утилизаторов с температурой 140 ?2100С направляются в подогреватель АВС, где охлаждаются до температуры 100 ? 1100С и далее поступают в газовые холодильники-промыватели (ХП).

План

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Выбор метода производства

1.2 Основные физико-химические свойства сырья, вспомогательных материалов, катализаторов, готовой продукции (характеристика их качества согласно государственным стандартам)

1.3 Теоретические основы принятого метода

1.4 Описание технологической схемы узла

1.5 Выбор оборудования

1.6 Автоматизация технологического процесса и аналитический контроль производства

1.7 Отходы производства, их применение

1.8 Охрана труда и промышленная экология

2. Расчетная часть

2.1 Предварительный расчет

2.2 Материальный баланс

2.3 Тепловой расчет

2.4 Конструктивный расчет

2.5 Расчет расходных коэффициентов

Список использованных источников

До начала 20-го века HNO3 получали из природной натриевой (чилийской) селитры: NANO3 H2SO4 = NAHSO4 HNO3 (1)

При использовании 95-97% H2SO4 и 96% NANO3 получали 96-98% HNO3. Позднее процесс стали вести под вакуумом, что снижало температуру процесса и его продолжительность.

В начале 20-го века был предложен метод фиксации атмосферного азота в пламени электрической дуги (1906г.). для производства азотной кислоты этим методом не требуется искусственное сырье и сложное оформление процесса, но этот метод не выгоден в связи с большим расходом электроэнергии.

В 1913г. был освоен промышленный синтез аммиака из элементарных веществ, он быстро получил широкое распространение. Вскоре был разработан и способ получения азотной кислоты из аммиака.

1-й завод азотной кислоты, по схеме работающий при атмосферном давлении производительностью 8000 т/год был построен в 1916г. в г. Юзовке (СССР). В основе этого метода лежал метод окисления аммиака, полученного из коксового газа. Метод предложен русским ученым Андреевым. Он же предложил и катализатор - платиновые сетки, изучил процессы окисления аммиака на сетках, абсорбцию оксидов азота водой и получение аммиачной селитры.

В наше время разработаны различные методы получения оксидов азота по плазменной технологии, но они очень электроемкие. Ведутся работы по снижению расхода электроэнергии.

В наше время основным способом производства азотной кислоты (разбавленной) является способ, предложенный Андреевым.

Азотную кислоту применяют в: сельском хозяйстве (аммиачная селитра, комплексные минеральные удобрения);

производстве взрывчатых веществ;

производстве красителей и иных химикатов;

производстве ракетного топлива (оксиды азота и азотная кислота);

производстве искусственного шелка;

производстве лекарственных препаратов;

производстве серной кислоты.

По объему производства азотная кислота занимает 2-е место. В промышленности получают: 1) неконцентрированную АК (45-60%);

2) концентрированную АК (90%).

Кислота азотная неконцентрированная, полученная абсорбцией оксидов азота водой, используется для получения плава аммиачной селитры, сложных удобрений, для окислительных процессов травления металлов для производства концентрированной азотной кислоты.

Вывод: в связи с ростом потребления сельским хозяйством и промышленностью азотной кислоты, производство ее в 20-м веке увеличивается.