- •Химическая технология неорганических веществ. Основные производства
- •Химическая технология неорганических веществ. Основные производства
- •Предисловие
- •Лекции №1-2 получение синтетического аммиака
- •1. Общие сведения.
- •1.1.Свойства аммиака.
- •1.2. Значение и применение аммиака.
- •2.Физико-химические основы синтеза аммиака.
- •3. Технологическая схема синтеза аммиака при среднем давлении.
- •4. Основные направления развития производства аммиака.
- •Лекции №3-4 химия и технология азотной кислоты.
- •1.Общие сведения.
- •1.1.Физические свойства Диаграммы состояния.
- •1.2. Химические свойства.
- •1.4. Применение азотной кислоты.
- •1.5. Способы получения азотной кислоты.
- •2. Получение неконцентрированной азотной кислоты из аммиака (химические уравнения и стадии).
- •3. Физико-химические основы процесса окисления аммиака.
- •3.1. Химические уравнения процесса окисления аммиака и их анализ.
- •3.2. Выбор оптимальных условий процесса окисления аммиака.
- •3.2.1. Катализаторы процесса окисления аммиака.
- •3.2.2. Скорость окисления аммиака.
- •3.2.3. Определение оптимальной температуры.
- •3.2.4. Определение оптимального давления процесса.
- •3.2.5. Состав газовой смеси.
- •4. Физико-химические основы процесса окисления нитрозных газов (no в no2).
- •5. Физико-химические основы процесса поглощения оксидов азота водой.
- •6. Очистка отходящих газов.
- •Лекция № 5 Получение неконцентрированной азотной кислоты в промышленности.
- •1. Основные операции и принципиальная схема.
- •2. Технологические схемы производства неконцентрированной азотной кислоты.
- •3. Принципиальная технологическая схема получения неконцентрированной азотной кислоты под повышенным давлением
- •Лекция № 6 Получение концентрированной азотной кислоты.
- •1. Общая характеристика методов получения концентрированной азотной кислоты.
- •2. Получение концентрированной азотной кислоты из разбавленных растворов.
- •3. Прямой синтез концентрированной азотной кислоты.
- •3.2. Основные стадии.
- •3.3. Технологическая схема производства концентрированной азотной кислоты прямым синтезом.
- •Лекция № 7 Химическая технология серной кислоты
- •1. Общие сведения.
- •1.1 Значение и применение серной кислоты.
- •1.2 Свойства серной кислоты.
- •1.3 Сырьевые источники.
- •1.4. Промышленные сорта серной кислоты.
- •1.5. Способы получения серной кислоты.
- •2. Производство серной кислоты.
- •2.1. Основные стадии производства серной кислоты.
- •2.2. Получение диоксида серы so2.
- •3. Получение so2 из флотационного колчедана.
- •3.1. Основные стадии получения диоксида серы.
- •3.2. Физико-химические основы процесса обжига флотационного колчедана.
- •3.3. Очистка обжигового газа от пыли.
- •3.4. Специальная тонкая очистка печного газа
- •3.5. Осушка обжигового газа.
- •3.6. Принципиальная схема производства.
- •Лекция №8 Получение диоксида серы из серы.
- •Технологические свойства серы.
- •2. Теоретические основы горения серы.
- •3. Схема установки для сжигания серы в распылённом состоянии.
- •3.6. Схема производства серной кислоты из серы.
- •Лекция № 9 физико-химические основы Контактного окисления диоксида серы
- •Анализ химического уравнения.
- •Выражение для константы равновесия.
- •Кинетическое уравнение.
- •4. Выбор оптимальных условий ведения процесса.
- •4.1. Влияние состава исходной газовой смеси.
- •4.2. Влияние температуры.
- •4.3. Влияние давления.
- •4.4. Катализаторы
- •Лекция №10 абсорбция. Очистка отходящих газов. Производство серной кислоты из сероводорода
- •1. Абсорбция триоксида серы.
- •2. Очистка отходящих газов.
- •3. Производство серной кислоты из сероводорода.
- •4. Основные направления совершенствования сернокислотного производства.
- •Лекция № 11 Электрохимические производства.
- •1. Общие сведения.
- •2. Теоретические основы электролиза.
- •3. Электролиз воды.
- •Лекция №12 Электролиз водного раствора хлорида натрия
- •Общие сведения.
- •2. Электрохимические процессы, протекающие при электролизе водного раствора хлорида натрия.
- •3. Промышленные электрохимические методы получения хлора.
- •4. Электролиз водных растворов хлоридов с применением стального катода.
- •4.1. Приготовление и очистка рассола.
- •4.2. Побочные процессы электролиза.
- •4.4. Технологическая схема производства водорода, хлора и щелочи.
- •4.5. Выпаривание электролитического щёлока.
- •5. Электролиз водного раствора хлорида натрия с ртутным катодом.
- •5.1. Физико-химические основы процесса.
- •5.2. Принципиальная схема электролиза с ртутным катодом.
- •Лекция №13 Производство хлористого водорода и соляной кислоты.
- •1. Свойства и применение хлористого водорода.
- •2. Способы производства хлористого водорода.
- •3. Теоретические основы синтеза хлористого водорода.
- •4. Абсорбция хлороводорода или получение соляной кислоты.
- •5. Схема получения хлороводорода и соляной кислоты.
- •6. Получение жидкого хлороводорода.
- •Лекция № 14 Химическая технология Получения нитрата аммония или аммиачной селитры
- •1. Общие сведения.
- •Физические свойства нитрата аммония.
- •1.2. Химические свойства нитрата аммония.
- •1.3. Технологические свойства.
- •1.4. Применение нитрата аммония.
- •1.5. Характеристика готового продукта.
- •2. Технология производства нитрата аммония.
- •2.1. Физико-химические основы процесса синтеза нитрата аммония.
- •2.2. Технологические схемы производства.
- •3. Техника безопасности в производстве аммиачной селитры.
- •Лекция № 15 Производство карбамида.
- •1. Общие вопросы.
- •1.1. Свойства карбамида.
- •1.2. Применение карбамида.
- •1.3. Сырьё.
- •2. Физико-химические основы процесса синтеза карбамида.
- •2.1. Химические уравнения и их анализ.
- •2.2. Оптимальный технологический режим процесса синтеза карбамида.
- •3. Промышленные схемы производства карбамида.
- •4. Технологическая схема производства карбамида с полным жидкостным рециклом и двухступенчатой дистилляцией плава.
- •5.Стриппинг-процесс.
- •Лекция №16 Производство кальцинированной соды или карбоната натрия.
- •Общие сведения.
- •2. Свойства и нахождение в природе карбоната натрия.
- •3. Получение кальцинированной соды по способу Леблана.
- •4.1. Химические реакции их анализ.
- •4.2. Основные операции (или стадии) производства кальцинированной соды.
- •4.3 Теоретические основы производства кальцинированной соды аммиачным способом.
- •4.4. Принципиальная технологическая схема производства кальцинированной соды по аммиачному способу
- •5. Получение гидрокарбоната натрия
- •Лекция № 17 производство гидроксида натрия или каустической соды химическим способом
- •1. Общие сведения.
- •2. Известковый способ производства гидроксида натрия
- •Химические реакции
- •Физико-химические основы процесса каустификации
- •Основные операции технологического процесса.
- •3.Ферритный способ производства гидроксида натрия.
- •3.1. Сырьё.
- •3.2. Химические реакции.
- •3.3. Основные стадии.
- •3.4. Расходные коэффициенты.
- •3.5. Совершенствование метода.
- •Элементы технологического расчёта реактора.
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оглавление
- •650000, Кемерово, ул, Весенняя, 28.
- •650000, Кемерово, ул. Д.Бедного, 4а.
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.