Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ХТНВ,Часть2.doc
Скачиваний:
572
Добавлен:
24.08.2019
Размер:
4.15 Mб
Скачать

Лекция № 5 Получение неконцентрированной азотной кислоты в промышленности.

Вопросы

1. Основные операции и принципиальная схема.

2. Технологические схемы производства неконцентрированной азотной кислоты.

3. Принципиальная технологическая схема получения неконцентрированной азотной кислоты под повышенным давлением.

4. Комбинированная схема АК-72.

1. Основные операции и принципиальная схема.

Принципиальная схема производства азотной кислоты включает следующие основные операции:

1 – очистка воздуха и аммиака от пыли и каталитических ядов;

2 – конверсия аммиака на катализаторе;

3 – охлаждение нитрозных газов после конверсии;

4 – окисление нитрозных газов в диоксид азота (NO2) или его димер (N2O4);

5 – охлаждение продуктов реакции перед поглощением их водой;

6 – поглощение оксидов азота водой с образованием азотной кислоты;

7 – очистка отходящих газов перед их выбросом в атмосферу.

Составьте самостоятельно принципиальную технологическую схему производства азотной кислоты.

Используя типовые аппараты, нетрудно составить технологическую схему. Следует при этом учитывать дополнительное включение операций, например, связанных сжатием нитрозных газов.

2. Технологические схемы производства неконцентрированной азотной кислоты.

Анализ физико-химических условий осуществления процесса каждой из трех стадий, лежащих в основе синтеза азотной кислоты, ПРИВОДИТ К СЛЕДУЮЩИМ ВЫВОДАМ:

– условия реализации процесса существенно отличаются для первой (окисление аммиака) и двух последующих стадий (окисление NO в NO2 и абсорбция нитрозных газов);

– условия (давление и температура) практически совпадают для второй и третьей стадий;

– на первой стадии (окисление аммиака) необходимо поддерживать стабильную температуру, отвечающую максимальной степени конверсии аммиака; давление существенным образом не сказывается на ходе реакции, поскольку реакция практически необратима;

– обе последние (вторая и третья) стадии требуют отвода тепла и повышения давления, так как реакции, протекающие на этих стадиях обратимы, протекают с выделением тепла и уменьшением объёма газообразных веществ.

Существующие технологические схемы производства азотной кислоты по применяемому давлению можно разделить следующим образом:

– системы, работающие при атмосферном давлении;

– системы, работающие при повышенном давлении (около 1 МПа);

– комбинированные системы.

Первые (системы, работающие при атмосферном давлении) не обеспечивают достаточную интенсивность протекания второй и третьей стадий; для них характерны большие объёмы абсорбционной аппаратуры и наиболее низкая концентрация конечного продукта, (50 – 60)%.

В настоящее время этот метод не применяется, несмотря на меньший расход платины. Отметим наиболее важные причины.

– малая производительность;

– громоздкость аппаратуры;

– большие капиталовложения;

– существенные потери аммиака;

– необходимость применения дорогостоящей очистки отходящих газов.

Вторые (установки, работающие при повышенном давлении) лучше отвечают оптимальным условиям обратимых стадий процесса и поэтому являются более совершенными. Но протекание первой стадии при повышенном давлении является совершенно излишним и даже вредным.

Третий (комбинированный способ) производства азотной кислоты наилучшим образом учитывает оптимальные условия, необходимые для всех трёх стадий процесса. Он предполагает выбор условий синтеза азотной кислоты таким образом, чтобы каждая стадия протекала в оптимальных условиях. В таких установках окисление аммиака протекает при атмосферном давлении, а последующие стадии – при повышенном (порядка 2МПа) давлении и отводе тепла экзотермических реакций.

Современные промышленные установки работают

либо под давлением (от 0,2 до 1 МПа),

либо являются комбинированными.

И те и другие разработаны по принципу энерготехнологических схем. В таких схемах энергия отходящих газов (газы имеют высокую температуру и высокое давление) и теплота реакции (в данном случае реакции окисления аммиака) используется для сжатия воздуха и нитрозных газов, то есть для технологических целей, а также для получения технологического пара.