Сущность промышленного получения азотной кислоты методом окисления аммиака кислородом воздуха. Обоснование принятой схемы производства. Оценка выпускаемой продукции, исходного сырья, вспомогательных материалов. Расчеты материальных балансов процессов.
Аннотация к работе
Она широко применяется для производства многих продуктов, используемых в промышленности и сельском хозяйстве: · около 40% ее расходуется на получение сложных и азотных минеральных удобрений; · азотная кислота используется для производства а) синтетических красителей, б) взрывчатых веществ, в) нитролаков, г) пластических масс, д) лекарственных синтетических веществ и др.; Концентрированная азотная кислота образует на поверхности железа тонкий, но плотный слой нерастворимого в концентрированной кислоте оксида, защищающего металл от дальнейшего разъедания.Промышленное получение азотной кислоты методом окисления аммиака кислородом воздуха имеет большую историю. Взамен агрегатов, работающих по комбинированной схеме, мощностью 45-50 тыс.т/год азотной кислоты, где давления на стадиях конверсии и абсорбции соответственно равны 0,098 и 0,343 МПА, созданных еще в 60-е годы для получения 45-48 %-ной азотной кислоты, в 70-е годы в Государственном научно-исследовательском и проектном институте азотной промышленности и продуктов органического синтеза были разработаны и внедрены агрегаты с единичной мощностью 120 тыс.т/год, работающие под единым давлением 0,716 МПА и снабженных пусковым электродвигателем. В основу этих проектов положена так называемая энерготехнологическая схема, в которой используется энергия химических реакций превращения аммиака в азотную кислоту. Подобная система позволила снизить содержание оксидов азота в выхлопных газах до 0,002-0,005 об.% (в комбинированной системе содержание оксидов азота в выхлопных газах 0,1-0,3 об.%). Агрегат АК-72 работает под различным давлением на стадиях окисления аммиака кислородом воздуха и абсорбции оксидов азота.Нитрозные газы, полученные при контактном окислении аммиака, в основном содержат оксид азота, кислород, азот, а также пары воды. Поэтому для получения азотной кислоты оксид азота окисляют до диоксида азота, который, взаимодействуя с водой, образует азотную кислоту. Скорость реакции окисления NO в NO2 зависит от концентрации NO в нитрозном газе, температуры и давления. С повышением давления возможность уменьшить реакционные объемы аппаратов для окисления NO в NO2 не только благодаря увеличению скорости этой реакции, но и за счет уменьшения физического объема газовой смеси, который изменяется обратно пропорционально давлению. Равновесие этих реакций при низких температурах смещено вправо, поэтому в нитрозном газе в условиях избытка кислорода и при достаточном времени контактирования все оксиды азота после охлаждения могут быть превращены в тетроксид азота (N2O4).Воздух, поступающий в осевой компрессор, подогревается путем подачи в него горячего воздуха от нагнетателя поз. ФВ очищенный воздух поступает в осевой компрессор поз. При использовании в качестве исходного сырья газообразного аммиака из схемы подготовки аммиака путем установки заглушек исключаются испаритель жидкого аммиака поз. В этом случае газообразный аммиак поступает в цех из заводской сети с давлением 1,0-1,2 МПА и температурой 100-180°С в фильтр газообразного аммиака поз. Для предотвращения возможности образования взрывоопасной концентрации аммиака в аммиачно-воздушной смеси предусмотрена блокировка, срабатывающая при увеличении концентрации аммиака в аммиачно-воздушной смеси до 11,6-12,0 %об.С воздухом в контактный аппарат поступает кислорода: где 20,52-концентрация кислорода во влажном воздухе, % об.; 22,4-мольный объем газа при нормальных условиях, нл/моль; 32-молярная масса кислорода, г/моль. С воздухом в контактный аппарат поступает азота: где 77,18-концентрация азота во влажном воздухе, % об.; 28-молярная масса азота, г/моль. С воздухом в контактный аппарат поступает водяных паров: где 2,30-концентрация водяных паров во влажном воздухе, % об.; 18-молярная масса водяных паров, г/моль. Поскольку азот в контактный аппарат также вводится с воздухом, то в нитрозном газе его содержится: где 28-молярная масса азота, г/моль. Поскольку водяные пары в контактный аппарат также вводится с воздухом, то в нитрозном газе их содержится: где 18-молярная масса водяных паров, г/моль.Средняя температура нитрозного газа в окислителе: Секундный расход газа в рабочих условиях: где 56308,8-расход нитрозного газа на входе в окислитель, нм3/ч; 295-средняя температура нитрозного газа в окислителе, °С; 0,716-рабочее давление нитрозного газа в окислителе, МПА. Дифференциальное уравнение скорости окисления оксида азота кислородом имеет следующий вид: (1.15) где k1, k2-константы скорости прямой и обратной реакций, МПА-2•с-1; - парциальные давления компонентов, МПА. Когда окисление оксида азота протекает практически необратимо (что вполне правомерно до температур примерно 300 °С), диссоциацией диоксида азота можно пренебречь. В этом случае уравнение скорости окисления оксида азота примет следующий вид: Обозначим: 2а-начальная концентрация NO, мол. доли; Отсюда получим: После подстановки этих значений в уравнение (1.16.) оно примет следующий вид: Приняв 2 k1= k , имеем: После интегрирования получим: Обозначая через ? отношен
План
Содержание азотная кислота промышленное получение
Введение
1. Выбор и обоснование принятой схемы производства
2. Характеристика выпускаемой продукции, исходного сырья, вспомогательных материалов
3. Технологическая часть
3.1 Теоретические основы процесса
3.2 Описание технологической схемы
3.3 Расчеты технологических процессов
3.3.1 Расчеты материальных балансов процессов
3.3.2 Расчеты тепловых процессов
3.3.3 Конструктивный расчет окислителя
4. Аналитический контроль производства
5. Автоматизация технологического процесса
6. Охрана труда и окружающей среды
Список использованных источников информации
Введение
Азотная кислота - одна из важнейших минеральных кислот. Она широко применяется для производства многих продуктов, используемых в промышленности и сельском хозяйстве: · около 40% ее расходуется на получение сложных и азотных минеральных удобрений;
· азотная кислота используется для производства а) синтетических красителей, б) взрывчатых веществ, в) нитролаков, г) пластических масс, д) лекарственных синтетических веществ и др.;
· железо хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте.
Концентрированная азотная кислота образует на поверхности железа тонкий, но плотный слой нерастворимого в концентрированной кислоте оксида, защищающего металл от дальнейшего разъедания. Эта способность железа пассивироваться используется для защиты его от коррозии.
Концентрированную азотную кислоту (особенно с добавлением 10% H2SO4) перевозят обычно в стальных цистернах. В промышленности применяют два сорта азотной кислоты: разбавленную с содержанием 50-60% HNO3 и концентрированную, содержащую 96-98% HNO3.
Раньше, когда не существовало производства синтетического аммиака, азотную кислоту получали действием серной кислоты на чилийскую селитру. Объемы производств были очень небольшими, и кислота использовалась только для производства взрывчатых веществ, красителей и некоторых других химических продуктов. Сейчас азотную кислоту получают из синтетического аммиака и перерабатывают главным образом в азотные удобрения.