Производство азотной кислоты - Курсовая работа

Азотная кислота является одним из исходных продуктов для получения большинства азотосодержащих веществ и принадлежит к числу важнейших кислот. По масштабу производства азотная кислота занимает второе место среди различных кислот после серной. Большой масштаб производства объясняется тем, что азотная кислота и ее соли приобрели в народном хозяйстве весьма существенное значение.В промышленности применяют 2 сорта азотной кислоты: разбавленную (слабую) с содержанием 30-60 % HNO3 и концентрированную, содержащую 97-99 % HNO3, а так же сравнительно небольшое количество реактивной и особо чистой азотной кислоты. По физико-химическим показателям концентрированная азотная кислота должна удовлетворять нормам, указанные в таблице 1. Азотную кислоту используют в разных сферах деятельности: 1) при гальванизации и хромирования деталей; Азотная кислота - одна из сильных одноосновных кислот с резким удушливым запахом, чувствительна к свету и при ярком освещении разлагается на один из оксидов азота (еще называемый бурым газом - NO2) и воду. Водные растворы HNO3 с массовой долей 0,95-0,98 называют «дымящей азотной кислотой», с массовой долей 0,6-0,7 - концентрированной азотной кислотой.Промышленные способы получения разбавленной азотной кислоты включают следующие стадии: 1) получение оксида азота (II); 4) очистку отходящих газов (содержащих в основном молекулярный азот) от оксидов азота. Концентрированную азотную кислоту получают двумя способами: 1) первый способ заключается в ректификации тройных смесей, содержащих азотную кислоту, воду и водоотнимающие вещества (обычно серную кислоту или нитрат магния). В результате получают пары 100% азотной кислоты (которые конденсируют) и водные растворы водоотнимающего агента, последнее выпаривают и возвращают в производство;Основным сырьем для производства неконцентрированной азотной кислоты в настоящее время являются аммиак, воздух и вода. В обычных условиях представляет собой бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворим в воде и других растворителях, образует геми-и моногидраты. Поворотным этапом в развитии производства синтетического аммиака явилось применение главенствующего сейчас в промышленности метода получения водорода конверсией метана, содержащегося в природном газе, в попутных нефтяных газах и продуктах нефтепереработки. При нарушении ГОСТ содержащиеся в аммиаке примеси могут попасть в аммиачно-воздушную смесь и снизить выход оксида азота(II), а водород и метан могут изменить пределы взрываемости аммиано-воздушной смеси. В районе промышленных площадок воздух загрязнен пылью различного происхождения, а также разнообразными компонентами неорганизованных газовых выбросов (SO2, SO3, H2S, С2H2, Cl2 и др.).Предложено несколько механизмов окисления аммиака на катализаторах. Освободившиеся центры вновь адсорбируют кислород, поскольку скорость диффузии кислорода выше, чем у аммиака и т. д. По мнению ученых, кислород, входящий в решетку катализатора (неплатиновый контакт) в реакции окисления аммиака не участвует (доказано с помощью метода меченых атомов). Реакция окисления аммиака на активных катализаторах начинается раньше: на палладие (Pd) при 100 , на платине (Pt) при 145 , на железе (Fe) при 230 , на оксидах металлов температура начала реакции колеблется в широких пределах. При установке одной сетки часть молекул аммиака не соприкасается с катализатором, что понижает выход окиси азота.Аммиачно-воздушная смесь поступала в аппарат снизу по внешней трубе и попадала на катализатор, расположенный в верхней части внутренней трубы. Степень конверсии аммиака достигала 90-95 %, в смеси с воздухом содержалось NH3 8 % (об.), производительность аппарата составляла 100 кг азотной кислоты в сутки. В аппарате Оствальда не обеспечивалась равномерность подачи газовой смеси, так как перед поступлением на катализатор поток газа изменил свое направление на 180° и уже затем поступал на него. Аппарат, предложенный фирмой Бамаг (рисунок 6), состоял из двух усеченных конусов, соединенных широкими основаниями, между которыми помещались катализаторные сетки. При подаче газовой смеси в аппарат сверху в нижней его части можно располагать слой изолирующего материала, а также змеевики парового котла и пароперегревателя без опасности загрязнения катализатора пылью огнеупоров и окалиной железа.В зависимости от условий проведения производственного процесса различают следующие типы азотнокислотных систем: 1) системы, работающие при атмосферном давлении; Данные системы (рисунок 15) в настоящее время уже не эксплуатируются, вследствие громоздкости аппаратуры (большое количество башен кислой и щелочной абсорбции), малой производительности, а также накопления некоторого количества хлора, который в системах кислой и щелочной абсорбции оказывает сильное коррозионной действие на аппаратуру, которую постоянно приходиться заменять, а это за собой ведет большие экономические затраты. Данные системы (рисунок 16) работают без потребления энергии со стороны, так как теплоты окисления аммиака и окисления окиси азота доста