18 производство азотки

Производство азотной кислоты. Химическая и функциональная схемы. Физико-химические основы процесса окисления аммиака, окисления оксида азота и абсорбции диоксида азота. Решение концепции полного использования сырья, эффективного использования энергоресурсов, минимизации отходов, эффективного использования оборудования.

Азотная кислота принадлежит к числу важнейших кислот и по объему производства занимает второе место после серной кислоты.

Существуют два способа производства азотной кислоты:

1. получение разбавленной азотной кислоты с последующим её концентрированием, в случае необходимости;

2. непосредственное получение концентрированной азотной кислоты.

Химическая и функциональная схема производства азотной кислоты.

Окисление аммиака

Реакция сложная, каталитическая (платина), экзотермическая, необратимая

При высокой температуре процесса платина быстро разрушается, поэтому в качестве катализаторов применяют сплавы, содержащие 5-10% родия. Это повышает не только прочность, но и активность катализатора. Т=1100-1200К. В этих условиях практически не образовывается закись азота.

Реакция протекает во внешнедифузионной области, концентрации кислорода и аммиака малы, поэтому реакцию проводят при большом избытке кислорода, чтобы вытеснить аммиак из этой области.

Увеличение давления усиливает разложение NO до N₂, но абсорбция лучше проходит при повышенном давлении. В России окисление проводят при 0,4 мпа и последующую абсорбция при 1,2 мпа. O2:NH3 = 1:1,8 (соотв. 10% NH3)

Окисление окиси азота

Реакция окисления окиси азота до двуокиси – обратимая, экзотермическая, гомогенная.

Реакция проходит при температурах ниже 400К, под повышенным давлением, в полом окислительном аппарате. В ходе реакции при охлаждении смеси выделяется вода и реагирует с N₂O. Получается 30% азотная кислота, которая собирается и подаётся в абсорбер на соответствующую концентрации полку

Абсорбция двуокиси азота

1. 

Образующая по реакции 1 кислота нестойка и сразу разлагается до NO.

2. 

Суммарно реакцию можно представить так:

Используется абсорбционная колонная с переливными ситчатыми тарелками. NO доокисляется в пространстве между тарелками.

На стадии окисления кислород подают в соотношении 1,8:1, остальной кислород подаётся в абсорбционную колонну для окисления выделившегося NO.

Абсорбция улучшается при уменьшении температуры и увеличении давления.

Полное использование ресурсов:

На стадии абсорбции фазы идут противотоком, что обеспечивает максимальную движущую силу процесса, а жидкая фаза (вода+азотка) должна быть слабокислой, чтобы создать минимальное давление паров кислоты над ней.

Использование энергетических ресурсов и минимизация отходов:

Использование оборудования: