Физико-химические свойства и области применения азотной кислоты. Обоснование технологической схемы переработки окислов азота в азотную кислоту. Расчеты материальных балансов процессов, тепловых процессов, конструктивные расчеты холодильника-конденсатора.
Аннотация к работе
Одновременно 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 различных процессах и во многих других отраслях промышленности. Все промышленные способы получения азотной кислоты основаны на контактном окислении аммиака кислородом воздуха с последующей переработкой оксидов азота в кислоту путем поглощения их водой.Все промышленные способы получения азотной кислоты основаны на контактном окислении аммиака кислородом воздуха с последующей переработкой оксидов азота в кислоту путем поглощения ее водой. К современным тенденциям развития технологии относятся: обеспечение наибольшей надежности агрегатов, повышение степени кислой абсорбции, а также степень использования тепла химических реакций и КПД энергии сжатых газов, снижение вредных выбросов в атмосферу. Все современные агрегаты производства азотной кислоты высоко автоматизированы, что позволяет сократить численность эксплуатационного персонала, устойчиво вести технологический процесс и повысить надежность работы установок. Бурный рост производства азотной кислоты сохраняет актуальность инженерного поиска оптимальных решений при создании новых технологических линий. Агрегаты, работающие по комбинированной схеме, мощностью 45?50 тыс.т/год (давление на стадиях конверсии аммиака и абсорбции оксидов азота, соответственно 0,098 и 0,343 МПА), которые были созданы в 60-е годы для получения 45-48%-ой азотной кислоты.Техническое наименование продукта - кислота азотная неконцентрированная Химическая формула азотной кислоты - HNO3 Кислота азотная неконцентрированная должна соответствовать требованиям регламента, что выше показаний ОСТ 113 - 03 - 270 - 90. Кислота азотная неконцентрированная с массовой долей 60% имеет следующие свойства: Таблица 2.2. Кислота азотная неконцентрированная с массовой долей 60% имеет следующие свойства: Температура, ОС Плотность кг\м3 Парциальное давление паров над водными растворами Па (мм рт.При окислении NO кислородом образуется диоксид азота, 2NO О2=2NO2,DRH0(298)=-113,6 КДЖ (3.1.) который может полимеризоваться до N2О4 и взаимодействовать с NO с образованием оксида азота (III) [1-3]: 2NO2 = N2О4 DHR(298)=-55,8 КДЖ (3.2.) 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 оксид азота (IV) (NO2). С понижением температуры равновесие реакции сдвигается в сторону образования оксида азота (IV). При атмосферном давлении в нитрозных газах, полученных конверсией аммиака воздухом, при температуре около 150°С в газе должен находиться один NO2, при 700 ОС-один оксид азота (II) (NO). Пренебрегая скоростью диссоциации оксида азота (IV), что вполне правомерно до температур примерно 300 °С, изменение скорости реакции (3.1.) через парциальные давления можно выразить уравнением: (3.7.)Нитрозный газ после котла-утилизатора направляется в экономайзеры, который установлен последовательно по ходу нитрозного газа. В теплообменной части экономайзера нитрозный газ охлаждается до температуры 250 ? 260ОС. В теплообменной части экономайзера нитрозный газ охлаждается до температуры 185 ? 195ОС. Затем нитрозный газ охлаждается до температуры 110 ? 188ОС в подогревателе частично обессоленной воды , который представляет собой кожухотрубчатый теплообменник. После подогревателя частично обессоленной воды нитрозный газ поступает в водяной холодильник нитрозного газа I ступени, где охлаждается до температуры 55 ? 65ОС.Зная состав газа, можно определить расход каждого компонента: Компонентный состав кг/т нм3/т об.% Для расчета равновесной степени окисления оксида азота (II) выразим парциальные давления газов, входящие в уравнение равновесия, через общее давление в зависимости от начальной концентрации газа[3]: Введем обозначения: 2a-начальная концентрация NO, мольн.доли; Равновесные концентрации компонентов газовой смеси согласно реакции (3.1)составят: Компонент Вход Выход Определим равновесную степень окисления оксида азота (II) для газа, содержащего 3,09% NO и 3,57% (об) O2 при 3,6 атм. Подставляя значения Кр и парциальных давлений в уравнение (3.3)получим: Из этого уравнения определяем .Тепловой баланс холодильника-конденсатора имеет следующий вид: Q1 Q2 Q3 Q4 Q5=Q1’ Q2’ Q3’ Q4’, где Q1-тепло, вносимое нитрозным газом; Q1’-тепло, уходящее с нитрозным газом; Рассчитаем теплоемкости компонентов газовой смеси на входе в холодильник-конденсатор при температуре 130 или 403К.
План
Содержание
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 Конструктивные расчеты основного аппарата
4. Аналитический контроль производства
5. Автоматизация технологического процесса
6. Охрана труда и окружающей среды
Список использованных источников информации
Введение
Азотная кислота является одним из исходных продуктов для получения большинства азотосодержащих веществ. Основное количество получаемой азотной кислоты (до 70-80 %) расходуется на получение минеральных удобрений. Одновременно 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 различных процессах и во многих других отраслях промышленности.
Азотная кислота вырабатывается как неконцентрированная (до 60-62 % HNO3), так и концентрированная (98-99 % HNO3). В небольших объемах выпускается реактивная кислота и азотная кислота особой чистоты.
Все промышленные способы получения азотной кислоты основаны на контактном окислении аммиака кислородом воздуха с последующей переработкой оксидов азота в кислоту путем поглощения их водой. Основными стадиями производства неконцентрированной азотной кислоты являются очистка сырья (воздуха и аммиака) от пыли и других загрязнений, каталитическое окисление аммиака, утилизация получаемого тепла, вывод из нитрозного газа реакционной воды, абсорбция оксидов азота, очистка газовых выбросов. К современным тенденциям развития технологии относятся: обеспечение наибольшей надежности конструкций аппаратуры и машинных агрегатов, повышение степени кислой абсорбции, а также степени использования тепла химических реакций и коэффициента полезного действия энергии сжатых газов, снижение вредных выбросов в атмосферу.