साल्टपीटर किससे बनता है? अमोनियम नाइट्रेट का उत्पादन

प्रतिक्रिया के अनुसार गैसीय अमोनिया के साथ नाइट्रिक एसिड को बेअसर करके अमोनियम नाइट्रेट प्राप्त किया जाता है:

NH 3 (g) + NO 3 (l) NH 4 NO 3 +144.9 kJ

यह लगभग अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया उच्च दर पर और महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है। आमतौर पर इसे वायुमंडलीय के करीब दबाव में किया जाता है; कुछ देशों में, न्यूट्रलाइजेशन प्लांट 0.34 एमपीए के दबाव में काम करते हैं। अमोनियम नाइट्रेट के उत्पादन में तनु 47-60% नाइट्रिक अम्ल का उपयोग किया जाता है।

न्यूट्रलाइजेशन रिएक्शन की गर्मी का उपयोग पानी को वाष्पित करने और घोल को केंद्रित करने के लिए किया जाता है।

औद्योगिक उत्पादन में निम्नलिखित चरण शामिल हैं: ITN तंत्र में गैसीय अमोनिया के साथ नाइट्रिक एसिड का तटस्थकरण (न्यूट्रलाइजेशन हीट का उपयोग); साल्टपीटर सॉल्यूशन वाष्पीकरण, साल्टपीटर पिघल ग्रेनुलेशन, ग्रेन्युल कूलिंग, सर्फेक्टेंट ग्रेन्युल प्रोसेसिंग, साल्टपीटर पैकेजिंग, स्टोरेज और लोडिंग, गैस उत्सर्जन और अपशिष्ट जल उपचार। नाइट्रिक एसिड के बेअसर होने के दौरान एडिटिव्स पेश किए जाते हैं।

चित्र 1 में 1360 टन/दिन की क्षमता वाली आधुनिक बड़े-टन भार वाली AS-72 इकाई का आरेख दिखाया गया है।

चावल। एक।

1 - एसिड हीटर; 2 - अमोनिया हीटर; 3 - आईटीएन डिवाइस; 4 - न्यूट्रलाइज़र; 5 - बाष्पीकरणकर्ता; 6 - दबाव टैंक; 7, 8 - दानेदार; 9, 23-प्रशंसक; 10 - स्क्रबर धोना; 11 - ड्रम; 12.14 - कन्वेयर; 13 - लिफ्ट; 15-द्रवयुक्त बिस्तर उपकरण; 16 - दानेदार टॉवर; 17 - संग्रह; 18, 20 - पंप; 19 - तैराकी के लिए टैंक; 21-तैराकी के लिए फ़िल्टर; 22 - एयर हीटर

आने वाले 58-60% नाइट्रिक एसिड को हीटर 1 से 70-80 o C में उपकरण ITN 3 से रस वाष्प के साथ गर्म किया जाता है और इसे बेअसर करने के लिए खिलाया जाता है। उपकरण 3 से पहले, थर्मल फॉस्फोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड को नाइट्रिक एसिड में 0.3-0.5% पी 2 ओ 5 और 0.05-0.2% अमोनियम सल्फेट की मात्रा में जोड़ा जाता है, जो तैयार उत्पाद पर गिना जाता है।

प्लंजर पंपों द्वारा सल्फ्यूरिक और फॉस्फोरिक एसिड की आपूर्ति की जाती है, जिसका प्रदर्शन आसानी से और सटीक रूप से नियंत्रित होता है। इकाई समानांतर में काम करने वाले दो न्यूट्रलाइजेशन उपकरणों से लैस है। यहां गैसीय अमोनिया की भी आपूर्ति की जाती है, हीटर 2 में भाप कंडेनसेट द्वारा 120-130 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है। नाइट्रिक एसिड और अमोनिया की आपूर्ति की मात्रा को विनियमित किया जाता है ताकि समाधान में आईटीएन तंत्र के आउटलेट पर नाइट्रिक एसिड की थोड़ी अधिक मात्रा हो। , अमोनिया का पूर्ण अवशोषण सुनिश्चित करना।

तंत्र के निचले हिस्से में 91-92% NH 4 NO 3 युक्त घोल प्राप्त करने के लिए 155-170 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एसिड का न्यूट्रलाइजेशन होता है। तंत्र के ऊपरी भाग में, जल वाष्प (तथाकथित रस वाष्प) को अमोनियम नाइट्रेट और HN0 3 वाष्प के छींटों से धोया जाता है। रस वाष्प से निकलने वाली गर्मी का एक हिस्सा नाइट्रिक एसिड को गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके बाद, रस भाप को स्क्रबर धोने में सफाई के लिए भेजा जाता है और फिर वातावरण में छोड़ दिया जाता है।

अमोनियम नाइट्रेट का एक एसिड समाधान न्यूट्रलाइज़र 4 को भेजा जाता है, जहां समाधान को बेअसर करने के लिए आवश्यक मात्रा में अमोनिया की आपूर्ति की जाती है। फिर घोल को डूपर पर बाष्पीकरणकर्ता 5 में डाला जाता है, जो जल वाष्प द्वारा 1.4 एमपीए के दबाव में संचालित होता है और हवा को लगभग 180 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। परिणामस्वरूप पिघल, जिसमें 99.8-99.7% साल्टपीटर होता है, एक फिल्टर 21 से 175 डिग्री सेल्सियस पर गुजरता है और एक केन्द्रापसारक पनडुब्बी पंप 20 द्वारा एक दबाव टैंक 5 में खिलाया जाता है, और फिर एक आयताकार धातु दानेदार टॉवर 16 में 11 की लंबाई के साथ खिलाया जाता है। मी, 8 मी की चौड़ाई और शंकु के शीर्ष की ऊँचाई 52.8 मी।

टॉवर के ऊपरी भाग में 7 और 8 दाने होते हैं; टावर के निचले हिस्से में हवा की आपूर्ति की जाती है, नमक की ठंडी बूंदें, जो कणिकाओं में बदल जाती हैं। साल्टपीटर कणों की बूंद की ऊंचाई 50--55m है। ग्रैनुलेटर्स का डिज़ाइन छोटे ग्रेन्युल की न्यूनतम सामग्री के साथ एक समान ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना के कणिकाओं का उत्पादन सुनिश्चित करता है, जो हवा से टॉवर से धूल के प्रवेश को कम करता है। टावर के आउटलेट पर कणिकाओं का तापमान 90--110 डिग्री सेल्सियस है, इसलिए उन्हें द्रवित बिस्तर तंत्र में ठंडा करने के लिए भेजा जाता है। 15. द्रवित बिस्तर उपकरण एक आयताकार उपकरण है जिसमें तीन खंड होते हैं और छिद्रों के साथ एक जाली से सुसज्जित होता है। . प्रशंसकों द्वारा जाली के नीचे हवा की आपूर्ति की जाती है, इस प्रकार 100--150 मिमी ऊंचे सॉल्टपीटर ग्रेन्युल की एक द्रवीकृत परत बनाई जाती है, जो ग्रेनुलेशन टॉवर से कन्वेयर के माध्यम से आती है। संशोधन IV के अस्तित्व के लिए शर्तों के अनुरूप 40 डिग्री सेल्सियस (लेकिन 50 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं) के तापमान पर दानों का गहन शीतलन होता है। यदि ठंडी हवा का तापमान 15 डिग्री सेल्सियस से कम है, तो द्रवित बिस्तर उपकरण में प्रवेश करने से पहले, हवा को हीट एक्सचेंजर में 20 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। ठंड के मौसम में 1-2 सेक्शन चालू हो सकते हैं।

उपकरण 15 से हवा कणिकाओं के निर्माण और उनके ठंडा करने के लिए दानेदार टॉवर में प्रवेश करती है।

द्रवीकृत बिस्तर उपकरण से अमोनियम नाइट्रेट कणिकाओं को एक घूर्णन ड्रम 11 में एक सर्फेक्टेंट के साथ उपचार के लिए कन्वेयर 14 द्वारा खिलाया जाता है। यहां, दानों को एनएफ डिस्पेंसर के 40% जलीय घोल का छिड़काव किया जाता है। उसके बाद, गलती से फंसी धातु की वस्तुओं को अलग करने के लिए साल्टपीटर एक विद्युत चुम्बकीय विभाजक से गुजरता है और बंकर में भेजा जाता है, और फिर कागज या प्लास्टिक की थैलियों में वजन और पैकेजिंग के लिए भेजा जाता है। बैग को एक कन्वेयर द्वारा वैगनों या गोदाम में लोड करने के लिए ले जाया जाता है।

ग्रेनुलेशन टॉवर के ऊपरी हिस्से से निकलने वाली हवा अमोनियम नाइट्रेट कणों से दूषित होती है, और न्यूट्रलाइज़र से रस वाष्प और बाष्पीकरणकर्ता से वाष्प-वायु मिश्रण में अप्राप्य अमोनिया और नाइट्रिक एसिड और प्रवेशित अमोनियम नाइट्रेट के कण होते हैं। ग्रेनुलेशन टॉवर के ऊपरी हिस्से में सफाई के लिए, छह समानांतर-ऑपरेटिंग वाशिंग प्लेट-प्रकार के स्क्रबर 10 स्थापित किए जाते हैं, जो अमोनियम नाइट्रेट के 20-30% घोल से सिंचित होते हैं, जिसे टैंक से पंप 18 द्वारा आपूर्ति की जाती है। इस घोल का एक हिस्सा जूस की भाप को धोने के लिए ITN न्यूट्रलाइज़र की ओर मोड़ दिया जाता है, और फिर अमोनियम नाइट्रेट घोल के साथ मिलाया जाता है और इसलिए, उत्पादों के उत्पादन में चला जाता है।

समाधान का हिस्सा (20-30%) लगातार चक्र से वापस ले लिया जाता है, इसलिए चक्र समाप्त हो जाता है और पानी के अतिरिक्त के साथ फिर से भर दिया जाता है। प्रत्येक स्क्रबर के आउटलेट पर, 100,000 मीटर 3 / घंटा की क्षमता वाला एक पंखा 9 स्थापित किया गया है, जो दानेदार टॉवर से हवा को चूसता है और इसे वातावरण में छोड़ता है।

अमोनियम नाइट्रेट, या अमोनियम नाइट्रेट, NH 4 NO 3 एक सफेद क्रिस्टलीय पदार्थ है जिसमें अमोनियम और नाइट्रेट रूपों में 35% नाइट्रोजन होता है, नाइट्रोजन के दोनों रूप पौधों द्वारा आसानी से अवशोषित होते हैं। बुवाई से पहले और सभी प्रकार की शीर्ष ड्रेसिंग के लिए दानेदार अमोनियम नाइट्रेट का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। छोटे पैमाने पर इसका उपयोग विस्फोटकों के उत्पादन के लिए किया जाता है।

अमोनियम नाइट्रेट पानी में अच्छी तरह से घुल जाता है और इसमें उच्च हाइग्रोस्कोपिसिटी (हवा से नमी को अवशोषित करने की क्षमता) होती है, जिससे उर्वरक के दाने फैल जाते हैं, अपना क्रिस्टलीय आकार खो देते हैं, उर्वरक काकिंग होता है - थोक सामग्री एक ठोस अखंड द्रव्यमान में बदल जाती है।

अमोनियम नाइट्रेट के उत्पादन का योजनाबद्ध आरेख

व्यावहारिक रूप से गैर-काकिंग अमोनियम नाइट्रेट प्राप्त करने के लिए, कई तकनीकी विधियों का उपयोग किया जाता है। हीड्रोस्कोपिक लवणों द्वारा नमी के अवशोषण की दर को कम करने का एक प्रभावी साधन उनका दाना है। सजातीय कणिकाओं की कुल सतह महीन क्रिस्टलीय नमक की समान मात्रा की सतह से कम होती है, इसलिए दानेदार उर्वरक नमी को अधिक धीरे-धीरे अवशोषित करते हैं

अमोनियम फॉस्फेट, पोटेशियम क्लोराइड, मैग्नीशियम नाइट्रेट भी समान रूप से अभिनय करने वाले योजक के रूप में उपयोग किया जाता है। अमोनियम नाइट्रेट की उत्पादन प्रक्रिया नाइट्रिक एसिड के घोल के साथ गैसीय अमोनिया की परस्पर क्रिया की विषम प्रतिक्रिया पर आधारित है:

एनएच 3 + एचएनओ 3 \u003d एनएच 4 नं 3; = -144.9kJ

रासायनिक प्रतिक्रिया उच्च दर से आगे बढ़ती है; एक औद्योगिक रिएक्टर में, यह तरल में गैस के विघटन से सीमित होता है। प्रसार मंदता को कम करने के लिए अभिकारकों के मिश्रण का बहुत महत्व है।

अमोनियम नाइट्रेट के उत्पादन के लिए तकनीकी प्रक्रिया में अमोनिया के साथ नाइट्रिक एसिड को बेअसर करने के चरण के अलावा, सॉल्टपीटर के घोल को वाष्पित करने, पिघल को दानेदार बनाने, दानों को ठंडा करने, दानों को सर्फेक्टेंट के साथ इलाज करने, पैकिंग, भंडारण और लोडिंग के चरण शामिल हैं। साल्टपीटर, गैस उत्सर्जन और अपशिष्ट जल की सफाई। अंजीर पर। 8.8 अमोनियम नाइट्रेट AS-72 के उत्पादन के लिए 1360 टन / दिन की क्षमता के साथ एक आधुनिक बड़ी क्षमता वाली इकाई का आरेख दिखाता है। मूल 58-60% नाइट्रिक एसिड को हीटर में 70 - 80 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, जिसमें आईटीएन 3 उपकरण से रस वाष्प होता है और इसे निष्क्रिय करने के लिए खिलाया जाता है। उपकरण 3 से पहले, नाइट्रिक एसिड में फॉस्फोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड इतनी मात्रा में मिलाया जाता है कि तैयार उत्पाद में 0.3-0.5% पी 2 ओ 5 और 0.05-0.2% अमोनियम सल्फेट होता है। इकाई समानांतर में काम कर रहे दो आईटीएन उपकरणों से लैस है। नाइट्रिक एसिड के अलावा, उन्हें गैसीय अमोनिया की आपूर्ति की जाती है, हीटर 2 में पहले से गरम किया जाता है, भाप घनीभूत होकर 120-130 डिग्री सेल्सियस तक। आपूर्ति किए गए नाइट्रिक एसिड और अमोनिया की मात्रा को इस तरह से नियंत्रित किया जाता है कि आईटीएन उपकरण के आउटलेट पर समाधान में एसिड (2-5 ग्राम / एल) की थोड़ी अधिक मात्रा होती है, जो अमोनिया के पूर्ण अवशोषण को सुनिश्चित करता है।

तंत्र के निचले हिस्से में, 155-170 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक तटस्थकरण प्रतिक्रिया होती है; यह 91-92% NH 4 NO 3 युक्त एक सांद्रित घोल बनाता है। तंत्र के ऊपरी भाग में, जल वाष्प (तथाकथित रस वाष्प) को अमोनियम नाइट्रेट और नाइट्रिक एसिड वाष्प के छींटों से धोया जाता है। रस वाष्प की गर्मी का एक हिस्सा नाइट्रिक एसिड को गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है। फिर रस की भाप को शुद्धिकरण के लिए भेजा जाता है और वातावरण में छोड़ा जाता है।

अंजीर। 8.8. AS-72 अमोनियम नाइट्रेट इकाई की योजना:

1 - एसिड हीटर; 2 - अमोनिया हीटर; 3 - आईटीएन डिवाइस; 4 - न्यूट्रलाइज़र के बाद; 5 - बाष्पीकरणकर्ता; 6 - दबाव टैंक; 7.8 - दानेदार; 9.23 - पंखे; 10 - स्क्रबर धोना; 11 - ड्रम; 12.14 - कन्वेयर; 13 - लिफ्ट; 15 - द्रवित बिस्तर उपकरण; 16 - दानेदार टॉवर; 17 - संग्रह; 18, 20 - पंप; 19 - तैराकी के लिए टैंक; 21 - तैराकी के लिए फ़िल्टर; 22 - एयर हीटर।

अमोनियम नाइट्रेट का एक एसिड समाधान न्यूट्रलाइज़र 4 को भेजा जाता है; जहां अमोनिया प्रवेश करती है, शेष नाइट्रिक एसिड के साथ बातचीत के लिए आवश्यक है। फिर समाधान बाष्पीकरण 5 में खिलाया जाता है। परिणामी पिघल, जिसमें 99.7-99.8% नाइट्रेट होता है, फिल्टर 21 से 175 डिग्री सेल्सियस पर गुजरता है और एक केन्द्रापसारक पनडुब्बी पंप 20 द्वारा दबाव टैंक 6 में खिलाया जाता है, और फिर आयताकार में मेटल ग्रेनुलेशन टॉवर 16.

मीनार के ऊपरी भाग में 7 और 8 दाने होते हैं, जिसके निचले भाग में वायु की आपूर्ति की जाती है, जो ऊपर से गिरने वाली साल्टपीटर की बूंदों को ठंडा करती है। 50-55 मीटर की ऊंचाई से साल्टपीटर की बूंदों के गिरने के दौरान, उनके चारों ओर हवा बहने पर उर्वरक के दाने बनते हैं। टावर के आउटलेट पर छर्रों का तापमान 90-110 डिग्री सेल्सियस है; गर्म दानों को एक द्रवित बिस्तर उपकरण में ठंडा किया जाता है। 15. यह एक आयताकार उपकरण है जिसमें तीन खंड होते हैं और छिद्रों के साथ एक जाली से सुसज्जित होता है। पंखे जाली के नीचे हवा की आपूर्ति करते हैं; यह दानेदार टॉवर से कन्वेयर के माध्यम से आने वाले नाइट्रेट कणिकाओं का एक द्रवयुक्त बिस्तर बनाता है। ठंडा होने के बाद हवा दानेदार टावर में प्रवेश करती है। अमोनियम नाइट्रेट कन्वेयर 14 के कणिकाओं को घूर्णन ड्रम में सर्फेक्टेंट के साथ उपचार के लिए परोसा जाता है। फिर तैयार उर्वरक को कन्वेयर 12 द्वारा पैकेजिंग में भेजा जाता है।

ग्रेनुलेशन टॉवर से निकलने वाली हवा अमोनियम नाइट्रेट कणों से दूषित होती है, और न्यूट्रलाइज़र से रस भाप और बाष्पीकरणकर्ता से वाष्प-वायु मिश्रण में अप्राप्य अमोनिया और नाइट्रिक एसिड के साथ-साथ अमोनियम नाइट्रेट के कण होते हैं।

ग्रेनुलेशन टॉवर के ऊपरी हिस्से में इन धाराओं को साफ करने के लिए, छह समानांतर-ऑपरेटिंग वाशिंग प्लेट-प्रकार के स्क्रबर 10 हैं, जो अमोनियम नाइट्रेट के 20-30% घोल से सिंचित होते हैं, जो कि संग्रह 17 से पंप 18 द्वारा आपूर्ति की जाती है। का हिस्सा इस घोल को जूस की भाप धोने के लिए ITN न्यूट्रलाइज़र में बदल दिया जाता है, और फिर साल्टपीटर के घोल के साथ मिलाया जाता है, और इसलिए, उत्पादों को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। शुद्ध हवा को दानेदार टावर से पंखे 9 द्वारा चूसा जाता है और वातावरण में छोड़ा जाता है।

अमोनियम नाइट्रेट के उत्पादन के लिए तकनीकी प्रक्रिया में निम्नलिखित मुख्य चरण होते हैं: गैसीय अमोनिया के साथ नाइट्रिक एसिड का तटस्थकरण, अमोनियम नाइट्रेट समाधान का वाष्पीकरण, क्रिस्टलीकरण और पिघल का दानेदार बनाना।

हीटर 1 से गैसीय अमोनिया और हीटर 2 से नाइट्रिक एसिड 80-90 0 सी के तापमान पर आईटीपी 3 तंत्र में प्रवेश करें। अमोनिया के नुकसान को कम करने के लिए, भाप के साथ, एसिड की अधिकता में प्रतिक्रिया की जाती है। डिवाइस 3 से अमोनियम नाइट्रेट समाधान अमोनिया के साथ आफ्टर-न्यूट्रलाइज़र 4 में बेअसर हो जाता है और वाष्पीकरण के लिए बाष्पीकरण 5 में प्रवेश करता है।एक आयताकार दानेदार टॉवर 16 में।

चित्र.5.1. अमोनियम नाइट्रेट के उत्पादन के लिए तकनीकी योजना।

1 - अमोनिया हीटर, 2 - नाइट्रिक एसिड हीटर, 3 - आईटीएन उपकरण (न्यूट्रलाइजेशन की गर्मी का उपयोग करके), 4 - अतिरिक्त न्यूट्रलाइज़र, 5 - बाष्पीकरण करने वाला, 6 - प्रेशर टैंक, 7.8 - दानेदार, 9.23 - पंखे, 10 - वाशिंग स्क्रबर, 11-ड्रम, 12,14- कन्वेयर, 13-लिफ्ट, 15-फ्लुइडाइज्ड बेड उपकरण, 16-ग्रेनुलेशन टॉवर, 17-कलेक्टर, 18,20-पंप, 19-फ्लोट टैंक, 21-फ्लोट फिल्टर, 22 - एयर हीटर।

मीनार के ऊपरी भाग में 7 और 8 दाने होते हैं, जिसके निचले भाग में वायु की आपूर्ति की जाती है, जो ऊपर से गिरने वाली साल्टपीटर की बूंदों को ठंडा करती है। साल्टपीटर के गिरने के दौरान 50-55 मीटर की ऊंचाई से गिरता है, जब उनके चारों ओर हवा बहती है, तो दाने बनते हैं, जिन्हें एक द्रवित बिस्तर उपकरण में ठंडा किया जाता है। 15. यह एक आयताकार उपकरण है जिसमें तीन खंड होते हैं और छिद्रों वाला एक ग्रिड होता है। पंखे जाली के नीचे हवा की आपूर्ति करते हैं। सॉल्टपीटर ग्रेन्यूल्स का एक द्रवयुक्त बिस्तर बनाया जाता है, जो ग्रेनुलेशन टॉवर से एक कन्वेयर के माध्यम से आता है। ठंडा होने के बाद हवा दानेदार टावर में प्रवेश करती है।

अमोनियम नाइट्रेट कन्वेयर 14 के कणिकाओं को घूर्णन ड्रम 11 में सर्फेक्टेंट के साथ प्रसंस्करण के लिए परोसा जाता है। फिर तैयार उर्वरक कन्वेयर 12 को पैकेज में भेजा जाता है।

ग्रेनुलेशन टॉवर से निकलने वाली हवा अमोनियम नाइट्रेट से दूषित होती है, और न्यूट्रलाइज़र के रस वाष्प में अप्राप्य अमोनिया और नाइट्रिक एसिड के साथ-साथ अमोनियम नाइट्रेट के कण होते हैं। ग्रेनुलेशन टॉवर के ऊपरी हिस्से में इन धाराओं को साफ करने के लिए, छह समानांतर-ऑपरेटिंग वाशिंग प्लेट-प्रकार के स्क्रबर 10 हैं, जो साल्टपीटर के 20-30% घोल से सिंचित होते हैं, जो कि संग्रह 17 से पंप 18 द्वारा आपूर्ति की जाती है। साल्टपीटर का, और इसलिए, उत्पादों को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। शुद्ध हवा को दानेदार टावर से पंखे 9 द्वारा चूसा जाता है और वातावरण में छोड़ा जाता है।

परिचय

नाइट्रोजन उद्योग सबसे तेजी से बढ़ते उद्योगों में से एक है।

नाइट्रिक एसिड अधिकांश नाइट्रोजन युक्त पदार्थों के उत्पादन के लिए शुरुआती उत्पादों में से एक है और सबसे महत्वपूर्ण एसिड में से एक है।

उत्पादन पैमाने के संदर्भ में, नाइट्रिक एसिड सल्फ्यूरिक एसिड के बाद विभिन्न एसिड में दूसरे स्थान पर है। उत्पादन के बड़े पैमाने को इस तथ्य से समझाया गया है कि राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में नाइट्रिक एसिड और इसके लवण बहुत महत्वपूर्ण हो गए हैं।

नाइट्रिक एसिड की खपत उर्वरकों के उत्पादन तक सीमित नहीं है। यह सभी प्रकार के विस्फोटकों, कई तकनीकी लवणों के उत्पादन में, कार्बनिक संश्लेषण उद्योग में, सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में, रॉकेट प्रौद्योगिकी में, और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की कई अन्य शाखाओं में व्यापक अनुप्रयोग पाता है।

नाइट्रिक एसिड का औद्योगिक उत्पादन वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ अमोनिया के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण पर आधारित होता है, जिसके बाद परिणामी नाइट्रोजन ऑक्साइड पानी द्वारा अवशोषित होता है।

इस पाठ्यक्रम परियोजना का उद्देश्य नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के पहले चरण पर विचार करना है - अमोनिया का संपर्क ऑक्सीकरण, साथ ही रिएक्टर की सामग्री और गर्मी संतुलन की गणना।

नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए तकनीकी योजनाओं में, अमोनिया के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह तीन मुख्य संकेतक - अमोनिया की खपत, प्लैटिनम धातुओं के निवेश और नुकसान, साथ ही योजना की ऊर्जा क्षमताओं को निर्धारित करती है। इस संबंध में, सामान्य रूप से नाइट्रिक एसिड और खनिज उर्वरकों के उत्पादन के लिए अमोनिया के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में सुधार का बहुत महत्व है।

1. नाइट्रिक एसिड के लक्षण

1.1 नाइट्रिक एसिड की किस्में

उद्योग में, नाइट्रिक एसिड के 2 ग्रेड का उपयोग किया जाता है: 30-60% HNO3 की सामग्री के साथ पतला (कमजोर) और केंद्रित, जिसमें 97-99% HNO3 होता है, साथ ही अपेक्षाकृत कम मात्रा में प्रतिक्रियाशील और अत्यधिक शुद्ध नाइट्रिक एसिड होता है। उत्पादित नाइट्रिक एसिड की गुणवत्ता स्थापित मानकों को पूरा करना चाहिए।

भौतिक रासायनिक मापदंडों के अनुसार, केंद्रित नाइट्रिक एसिड को तालिका 1 में निर्दिष्ट मानकों को पूरा करना चाहिए।

तालिका 1 - केंद्रित नाइट्रिक एसिड की गुणवत्ता के लिए आवश्यकताएँ (GOST 701-89)

उत्पादित नाइट्रिक एसिड की गुणवत्ता को तालिका 2 और 3 में इंगित स्थापित मानकों का पालन करना चाहिए।

तालिका 2 - गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड के लिए गुणवत्ता की आवश्यकताएं (ओएसटी 6-03-270-76)

तालिका 3 - नाइट्रिक एसिड की गुणवत्ता के लिए आवश्यकताएँ (GOST 4461-67)

% में सामग्री, अधिक नहीं 005 सल्फेट्स (SO42)-0.00020.00050.002फॉस्फेट (PO43-)0.000020.00020.002क्लोराइड्स (Cl-)0.000050.00010.0005आयरन (Fe)0.000020.00010.0003कैल्शियम (Ca)0.00050 .0010.002आर्सेनिक (As)0.0000020। 0000030.00001भारी धातु (पंजाब)0.000020.00050.0005

1.2 नाइट्रिक अम्ल का प्रयोग

गतिविधि के विभिन्न क्षेत्रों में नाइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है:

1)गैल्वनीकरण और विवरण के क्रोमियम चढ़ाना पर;

)खनिज उर्वरकों के उत्पादन के लिए;

)विस्फोटक (सैन्य उद्योग) प्राप्त करने के लिए;

)दवाओं (दवाओं) के उत्पादन में;

)फोटोग्राफी के लिए सिल्वर नाइट्रेट प्राप्त करना;

)धातु रूपों की नक़्क़ाशी और उत्कीर्णन के लिए;

)केंद्रित नाइट्रिक एसिड प्राप्त करने के लिए कच्चे माल के रूप में;

)जलधातु विज्ञान में;

)गहनों में - सोने के मिश्र धातु में सोना निर्धारित करने का मुख्य तरीका;

)सुगंधित नाइट्रो यौगिकों को प्राप्त करने के लिए - रंगों के अग्रदूत, औषधीय तैयारी और अन्य यौगिकों का उपयोग ठीक कार्बनिक संश्लेषण में किया जाता है;

)नाइट्रोसेल्यूलोज प्राप्त करने के लिए।

1.3 नाइट्रिक एसिड के गुण

3.1 नाइट्रिक एसिड के भौतिक गुण

नाइट्रिक एसिड एक तीखी घुटन वाली गंध के साथ मजबूत मोनोबैसिक एसिड में से एक है, प्रकाश के प्रति संवेदनशील है और तेज रोशनी में, नाइट्रोजन ऑक्साइड (जिसे ब्राउन गैस - NO2 भी कहा जाता है) और पानी में से एक में विघटित हो जाता है। इसलिए, इसे अंधेरे कंटेनरों में स्टोर करना वांछनीय है। एक केंद्रित अवस्था में, यह एल्यूमीनियम और लोहे को भंग नहीं करता है, इसलिए इसे उपयुक्त धातु के कंटेनरों में संग्रहीत किया जा सकता है। नाइट्रिक एसिड - एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट (कई एसिड की तरह) और एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। यह अक्सर कार्बनिक पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाओं में प्रयोग किया जाता है।

नाइट्रिक एसिड में नाइट्रोजन टेट्रावैलेंट, ऑक्सीकरण अवस्था +5 है। नाइट्रिक एसिड एक रंगहीन तरल है जो हवा में घुलता है, गलनांक -41.59 , क्वथनांक +82.6 आंशिक विस्तार के साथ। पानी में नाइट्रिक एसिड की घुलनशीलता सीमित नहीं है। 0.95-0.98 के द्रव्यमान अंश के साथ HNO3 के जलीय घोल को "फ्यूमिंग नाइट्रिक एसिड" कहा जाता है, जिसमें 0.6-0.7 के द्रव्यमान अंश - केंद्रित नाइट्रिक एसिड होता है। पानी के साथ एज़ोट्रोपिक मिश्रण बनाता है (द्रव्यमान अंश 68.4%, d20 = 1.41 ग्राम/सेमी, टबाइल = 120.7 )

जलीय घोल से क्रिस्टलीकृत होने पर, नाइट्रिक एसिड क्रिस्टलीय हाइड्रेट बनाता है:

) HNO3 H2O मोनोहाइड्रेट, Tmelt = -37.62 ;

2) HNO3 3H2O ट्राइहाइड्रेट, टीमेल्ट = -18.47 .

ओजोन की तरह नाइट्रिक एसिड, बिजली चमकने के दौरान वातावरण में बन सकता है। नाइट्रोजन, जो वायुमंडलीय वायु का 78% हिस्सा बनाती है, वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके नाइट्रिक ऑक्साइड NO बनाती है। हवा में और ऑक्सीकरण होने पर, यह ऑक्साइड नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (भूरी गैस NO2) में बदल जाता है, जो वायुमंडलीय नमी (बादलों और कोहरे) के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे नाइट्रिक एसिड बनता है।

लेकिन इतनी कम मात्रा पृथ्वी और जीवों की पारिस्थितिकी के लिए पूरी तरह से हानिरहित है। नाइट्रिक एसिड की एक मात्रा और हाइड्रोक्लोरिक एसिड की तीन मात्रा एक यौगिक बनाते हैं जिसे एक्वा रेजिया कहा जाता है। यह धातुओं (प्लैटिनम और सोना) को भंग करने में सक्षम है जो साधारण एसिड में अघुलनशील हैं। जब इस मिश्रण में कागज, पुआल, कपास डाला जाता है, तो जोरदार ऑक्सीकरण होगा, यहाँ तक कि प्रज्वलन भी होगा।

1.3.2 नाइट्रिक एसिड के रासायनिक गुण

नाइट्रिक एसिड सांद्रता और जिस पदार्थ के साथ प्रतिक्रिया करता है, उसके आधार पर विभिन्न रासायनिक गुण प्रदर्शित करता है।

यदि नाइट्रिक एसिड केंद्रित है:

1) धातुओं के साथ - लोहा (Fe), क्रोमियम (Cr), एल्युमिनियम (Al), सोना (Au), प्लैटिनम (Pt), इरिडियम (Ir), सोडियम (Na) - एक सुरक्षात्मक के गठन के कारण परस्पर क्रिया नहीं करता है उनकी सतह पर फिल्म, जो धातु के आगे ऑक्सीकरण की अनुमति नहीं देती है। अन्य सभी धातुओं के साथ<#"justify">HNO3 सांद्र + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O (1)

2) अधातुओं के साथ<#"justify">HNO3 सांद्र. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O (2)

यदि नाइट्रिक एसिड पतला है:

1) क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ-साथ जस्ता (Zn), लोहा (Fe) के साथ बातचीत करते समय, इसे अमोनिया (NH3) या अमोनियम नाइट्रेट (NH4NO3) में ऑक्सीकृत किया जाता है। उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम (Mg) के साथ प्रतिक्रिया करते समय:

HNO3 तनु + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O (3)

लेकिन नाइट्रस ऑक्साइड (N2O) भी बन सकता है, उदाहरण के लिए मैग्नीशियम (Mg) के साथ प्रतिक्रिया करते समय:

HNO3 तनु + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 3H2O (4)

नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) बनाने के लिए अन्य धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, सिल्वर (Ag) को घोलता है:

HNO3 तनु + Ag = AgNO3 + NO + H2O (5)

2) गैर-धातुओं के साथ समान रूप से प्रतिक्रिया करता है, जैसे सल्फर<#"justify">HNO3 तनु + S = H2SO4 + 2NO (6)

सल्फ्यूरिक एसिड के निर्माण और गैस की रिहाई के लिए सल्फर का ऑक्सीकरण - नाइट्रोजन ऑक्साइड;

3) धातु ऑक्साइड के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया, उदाहरण के लिए, कैल्शियम ऑक्साइड:

HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O (7)

नमक (कैल्शियम नाइट्रेट) और पानी बनते हैं;

) हाइड्रॉक्साइड (या क्षार) के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया, उदाहरण के लिए, बुझे हुए चूने के साथ:

HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + H2O (8)

नमक (कैल्शियम नाइट्रेट) और पानी बनते हैं - एक बेअसर प्रतिक्रिया;

) लवण के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया, उदाहरण के लिए चाक के साथ:

HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2 (9)

एक नमक (कैल्शियम नाइट्रेट) और दूसरा एसिड (इस मामले में, कार्बोनिक एसिड, जो पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में विघटित होता है) बनता है।

6) घुली हुई धातु के आधार पर तापमान पर नमक का अपघटन निम्न प्रकार से होता है:

a) मैग्नीशियम (Mg) तक कोई भी धातु (Me के रूप में निरूपित):

MeNO2 + O2 (10)

b) मैग्नीशियम (Mg) से कॉपर (Cu) तक कोई भी धातु:

3 = MeO + NO2 + O2 (11)

c) कॉपर के बाद कोई भी धातु (Cu):

3 = मैं + NO2 + O2(12)

2. नाइट्रिक अम्ल प्राप्त करने की विधियाँ

नाइट्रिक एसिड उत्प्रेरक अमोनिया

तनु नाइट्रिक अम्ल के उत्पादन की औद्योगिक विधियों में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

) नाइट्रिक ऑक्साइड (II) प्राप्त करना;

2) नाइट्रिक ऑक्साइड (IV) में इसका ऑक्सीकरण;

3) जल द्वारा NO2 का अवशोषण;

4) नाइट्रोजन ऑक्साइड से निकास गैसों (मुख्य रूप से आणविक नाइट्रोजन युक्त) की शुद्धि।

सांद्रित नाइट्रिक अम्ल दो प्रकार से प्राप्त होता है:

1) पहली विधि में नाइट्रिक एसिड, पानी और पानी निकालने वाले पदार्थ (आमतौर पर सल्फ्यूरिक एसिड या मैग्नीशियम नाइट्रेट) युक्त टर्नरी मिश्रण का सुधार होता है। नतीजतन, 100% नाइट्रिक एसिड (जो संघनित होता है) के वाष्प और ओसिंग एजेंट के जलीय घोल प्राप्त होते हैं, बाद वाले वाष्पित हो जाते हैं और उत्पादन में लौट आते हैं;

2) दूसरी विधि प्रतिक्रिया पर आधारित है:

N2O4(t) + 2H2O(l) + O2(g) = 4HNO3(l) + 78.8 kJ (13)

5 एमपीए के दबाव में और शुद्ध ओ 2 का उपयोग करके, 97-98% एसिड बनता है, जिसमें नाइट्रोजन ऑक्साइड के वजन से 30% तक होता है। इस विलयन के आसवन द्वारा लक्ष्य उत्पाद प्राप्त किया जाता है। उच्च शुद्धता नाइट्रिक एसिड सिलिकेट या क्वार्ट्ज ग्लास उपकरण में 97-98.5% नाइट्रिक एसिड के साथ आसवन द्वारा प्राप्त किया जाता है। ऐसे एसिड में अशुद्धियों की मात्रा वजन के हिसाब से 110-6% से कम होती है।

3. गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में कच्चे माल का आधार

गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए मुख्य कच्चे माल वर्तमान में अमोनिया, वायु और पानी हैं। सहायक सामग्री और ऊर्जा संसाधन अमोनिया ऑक्सीकरण और निकास गैस शोधन उत्प्रेरक, प्राकृतिक गैस, भाप और बिजली हैं।

1. अमोनिया। सामान्य परिस्थितियों में, यह एक तीखी गंध वाली रंगहीन गैस होती है, जो पानी और अन्य सॉल्वैंट्स में आसानी से घुलनशील होती है, हेमी- और मोनोहाइड्रेट बनाती है। सिंथेटिक अमोनिया उत्पादन के विकास में एक महत्वपूर्ण मोड़ प्राकृतिक गैस में निहित मीथेन को संबंधित पेट्रोलियम गैसों और परिष्कृत पेट्रोलियम उत्पादों में परिवर्तित करके हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए उद्योग में वर्तमान में प्रमुख विधि का उपयोग था। तरल अमोनिया में अशुद्धियों की सामग्री को GOST 6221-82 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। सबसे विशिष्ट अशुद्धियाँ हैं: पानी, चिकनाई वाले तेल, उत्प्रेरक धूल, स्केल, अमोनियम कार्बोनेट, घुलित गैसें (हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, मीथेन)। यदि GOST का उल्लंघन किया जाता है, तो अमोनिया में निहित अशुद्धियाँ अमोनिया-वायु मिश्रण में मिल सकती हैं और नाइट्रोजन ऑक्साइड (II) के उत्पादन को कम कर सकती हैं, और हाइड्रोजन और मीथेन अमोनिया-वायु मिश्रण की विस्फोटक सीमा को बदल सकते हैं।

वायु। तकनीकी गणना के लिए, यह माना जाता है कि शुष्क हवा में [%, (वॉल्यूम)]: N2 = 78.1, O2 = 21.0, Ar2 = 0.9, H2O = 0.1-2.8 है। हवा में SO2, NH3, CO2 के अंश भी हो सकते हैं। औद्योगिक स्थलों के क्षेत्र में, हवा विभिन्न मूल की धूल के साथ-साथ भगोड़े गैस उत्सर्जन के विभिन्न घटकों (SO2, SO3, H2S, С2H2, Cl2, आदि) से प्रदूषित होती है। हवा में धूल की मात्रा 0.5-1.0 mg/m3 है।

3. पानी। इसका उपयोग अवशोषण कॉलम की सिंचाई के लिए नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में, अपशिष्ट ताप बॉयलरों में गर्मी की वसूली के दौरान भाप उत्पन्न करने के लिए, प्रतिक्रिया उपकरणों को ठंडा करने के लिए किया जाता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड के अवशोषण के लिए, भाप घनीभूत और रासायनिक रूप से शुद्ध पानी का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। कुछ योजनाओं में, अमोनियम नाइट्रेट रस वाष्प घनीभूत का उपयोग करने की अनुमति है। किसी भी मामले में, स्तंभों को सींचने के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी में मुक्त अमोनिया और ठोस निलंबन नहीं होना चाहिए, क्लोराइड आयन की सामग्री 2 मिलीग्राम / लीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए, तेल 1 मिलीग्राम / लीटर से अधिक नहीं होना चाहिए, एनएच 4NO3 - 0.5 से अधिक नहीं जी / एल। अपशिष्ट ताप बॉयलरों के लिए रासायनिक रूप से शुद्ध पानी को GOST 20995-75 की आवश्यकताओं का पालन करना चाहिए। हीट एक्सचेंजर्स और उपकरण कूलिंग (पानी परिसंचारी) में गर्मी हटाने के लिए संसाधित पानी को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए: कार्बोनेट कठोरता 3.6 meq/kg से अधिक नहीं, निलंबित ठोस सामग्री 50 mg/kg से अधिक नहीं, pH मान 6.5-8, पांच .

4. ऑक्सीजन। यह मुख्य रूप से प्रत्यक्ष संश्लेषण द्वारा केंद्रित नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। कुछ मामलों में, गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड प्राप्त करते समय इसका उपयोग अमोनिया-वायु मिश्रण को समृद्ध करने के लिए किया जाता है।

4. अमोनिया के संपर्क ऑक्सीकरण

4.1 प्रक्रिया के भौतिक और रासायनिक आधार

नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए आधुनिक तरीके अमोनिया के संपर्क ऑक्सीकरण पर आधारित हैं। विभिन्न उत्प्रेरकों पर अमोनिया के ऑक्सीकरण के दौरान और स्थितियों के आधार पर, निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं होती हैं:

NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 907.3 kJ (14)

4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O + 1104.9 kJ (15)

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + 1269.1 kJ (16)

प्रतिक्रियाओं (14-16) के अलावा, उत्प्रेरक की निकट-सतह परतों में होने वाली अन्य भी संभव हैं। उदाहरण के लिए, NO का अपघटन, N2O, NO2 और NH3 की परस्पर क्रिया:

ना एन2+ओ2 (17)

2NH3 + 3N2O = 4N2 + 3H2O (18)

NH3 + 6NO2 = 7N2 + 12H2O (19)

स्वाभाविक रूप से, प्रतिक्रिया (14) "उपयोगी" होगी। थर्मोडायनामिक गणना से पता चलता है कि प्रतिक्रियाएं (14-16) व्यावहारिक रूप से पूर्ण होने के लिए आगे बढ़ती हैं।

900 डिग्री सेल्सियस पर रिवर्स प्रतिक्रियाओं (14-16) के लिए संतुलन स्थिरांक के निम्नलिखित मान हैं:

(20)

(21)

(22)

के1 = ,(23)

जहाँ k1 - NO + H2O; k2 - NH3 + O2।

900 . पर अंतिम उत्पादों में अमोनिया का उत्प्रेरक रूपांतरण 100% तक पहुंच जाता है, अर्थात यह प्रक्रिया व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय है।

हालांकि, समीकरण (14-16) प्रक्रिया के वास्तविक तंत्र को प्रतिबिंबित नहीं करते हैं, क्योंकि इस मामले में प्रतिक्रिया में नौ अणुओं को एक साथ टकराना होगा (14); प्रतिक्रिया में (16) - सात अणु। यह लगभग अविश्वसनीय है।

उत्प्रेरकों पर अमोनिया ऑक्सीकरण के कई तंत्र प्रस्तावित किए गए हैं। तंत्र के बारे में विचारों में अंतर इस प्रकार हैं:

1) उत्प्रेरक पर एक मध्यवर्ती के माध्यम से NO और N2 का निर्माण;

2) NO का निर्माण उत्प्रेरक पर होता है, और N2 का निर्माण उत्प्रेरक पर और गैस के आयतन में होता है।

उपरोक्त (संतुलन स्थिर और ऑक्सीकरण तंत्र के बारे में) के आधार पर, यह कहा जा सकता है कि चुने हुए उत्प्रेरक में उच्च गतिविधि (उच्च प्रतिक्रिया दर और कम संपर्क समय: जैसे-जैसे यह बढ़ता है, एन 2 गठन की संभावना बढ़ जाती है) और सम्मान के साथ चयनात्मकता होनी चाहिए। प्रतिक्रिया करने के लिए (14)।

हमारे और विदेशी वैज्ञानिकों द्वारा प्रस्तावित कई तंत्रों में, एल.के. एंड्रोसोव, जी.के. बोरेस्कोव, डी.ए. एपस्टीन।

तंत्र को चरण दर चरण निम्नानुसार प्रस्तुत किया जा सकता है:

चरण 1 - प्लेटिनम सतह का ऑक्सीकरण। एक पेरोक्साइड उत्प्रेरक-ऑक्सीजन परिसर बनता है (चित्र 1)।

चित्र 1 - पेरोक्साइड उत्प्रेरक-ऑक्सीजन परिसर की संरचना

चरण - ऑक्सीजन से ढके प्लैटिनम की सतह पर अमोनिया का प्रसार और सोखना। एक उत्प्रेरक-ऑक्सीजन-अमोनिया परिसर बनता है (चित्र 2)।

चित्र 2 - उत्प्रेरक-ऑक्सीजन-अमोनिया परिसर की संरचना

चरण इलेक्ट्रॉनिक बॉन्ड का पुनर्वितरण, पुराने बॉन्ड को तोड़ना और नए बॉन्ड को मजबूत करना है।

चरण - उत्पादों का अवशोषण और गैस प्रवाह में प्रसार (स्थिर NO और H2O यौगिकों को सतह से हटा दिया जाता है)।

मुक्त केंद्र ऑक्सीजन को फिर से सोख लेते हैं, क्योंकि ऑक्सीजन की प्रसार दर अमोनिया आदि की तुलना में अधिक होती है। वैज्ञानिकों के अनुसार, उत्प्रेरक जाली (गैर-प्लैटिनम संपर्क) में प्रवेश करने वाली ऑक्सीजन अमोनिया ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेती है (विधि का उपयोग करके सिद्ध किया गया है) लेबल किए गए परमाणुओं के)।

I.I के अनुसार अमोनिया का नाइट्रोजन में परिवर्तन। बर्जर और जी.के. बोरेस्कोव, ऑक्सीजन और नाइट्रिक ऑक्साइड दोनों के साथ अमोनिया की प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप मात्रा में हो सकता है।

प्रक्रिया के गतिज, संक्रमण और प्रसार क्षेत्र हैं। गतिज क्षेत्र कम तापमान की विशेषता है: यह उत्प्रेरक के प्रज्वलन तापमान द्वारा सीमित है, जिस पर इसकी सतह का तेजी से सहज ताप नोट किया जाता है, अर्थात, प्रज्वलन तापमान तक, दर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर से सीमित होती है। संपर्क पर। T > Tzazh पर पहले से ही प्रसार प्रक्रिया को नियंत्रित करता है - रासायनिक प्रतिक्रिया तेज है। प्रक्रिया प्रसार क्षेत्र में गुजरती है। यह क्षेत्र है (600-1000 ) औद्योगिक परिस्थितियों में एक स्थिर ऑटोथर्मल प्रक्रिया के लिए विशिष्ट है। इसका तात्पर्य गैस के आयतन वेग में अपरिहार्य वृद्धि और संपर्क समय में कमी है।

सक्रिय उत्प्रेरक पर अमोनिया की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया पहले शुरू होती है: पैलेडियम (पीडी) पर 100 . पर , प्लेटिनम (पं.) पर 145 . पर , लोहे पर (Fe) 230 . पर , धातु आक्साइड पर, प्रतिक्रिया की शुरुआत का तापमान व्यापक रूप से भिन्न होता है। साथ ही, यह T > 600 . पर पर्याप्त दर और परिवर्तन की डिग्री तक पहुंच जाता है .

4.2 अमोनिया ऑक्सीकरण उत्प्रेरक

लगभग सभी नाइट्रिक एसिड संयंत्र अमोनिया के ऑक्सीकरण के लिए उत्प्रेरक के रूप में प्लैटिनम या इसके मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं।

प्लेटिनम एक महंगा उत्प्रेरक है, लेकिन यह लंबे समय तक उच्च गतिविधि को बरकरार रखता है, इसमें पर्याप्त स्थिरता और यांत्रिक शक्ति होती है, और आसानी से पुन: उत्पन्न होती है। अंत में, उत्प्रेरक के आधुनिक नेटवर्क रूप के साथ, प्लैटिनम का उपयोग सबसे सरल प्रकार के संपर्क उपकरण का उपयोग करना संभव बनाता है। यह आसानी से प्रज्वलित होता है, और प्रति यूनिट उत्पादन में इसकी खपत नगण्य होती है।

नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में, प्लैटिनम और इसके मिश्र धातुओं के वाहक का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि वाहक की उपस्थिति में, उत्प्रेरक की गतिविधि अपेक्षाकृत जल्दी कम हो जाती है और इसका पुनर्जनन अधिक कठिन हो जाता है। आधुनिक संयंत्रों में उत्प्रेरक के लिए प्लेटिनम का उपयोग ग्रिड के रूप में किया जाता है। प्लेटिनम की अपेक्षाकृत कम खपत पर जाल रूप संपर्क तंत्र में एक बड़ी उत्प्रेरक सतह बनाता है। ग्रिड का आमतौर पर उपयोग किया जाता है जिसमें तार का व्यास 0.045-0.09 मिमी होता है जिसमें 0.22 मिमी के सेल पक्ष पर आयाम होते हैं। तार द्वारा कब्जा नहीं किया गया जाल का क्षेत्रफल इसके कुल क्षेत्रफल का लगभग 50-60% है। एक अलग व्यास के धागों का उपयोग करते समय, बुनाई की संख्या को बदल दिया जाता है ताकि तार द्वारा कब्जा नहीं किया गया मुक्त क्षेत्र निर्दिष्ट सीमा के भीतर बना रहे।

वायुमंडलीय दबाव में काम करने वाले संपर्क उपकरणों में। 2 से 4 ग्रिड से स्थापित करें, ज्यादातर 3, और 8 एटीएम तक के दबाव में काम करने वाले उपकरणों में - 13 से 16 ग्रिड से। जब एक ग्रिड स्थापित किया जाता है, तो अमोनिया के कुछ अणु उत्प्रेरक के संपर्क में नहीं आते हैं, जिससे नाइट्रिक ऑक्साइड की उपज कम हो जाती है। सर्वोत्तम परिस्थितियों में, संपर्क की डिग्री एक जाल पर 86-90%, दो जाल पर 95-97% और तीन जाल पर 98% तक पहुंच सकती है। वायुमंडलीय दबाव में काम करते समय, 4 से अधिक ग्रिड का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि बड़ी संख्या में ग्रिड के साथ, हालांकि संपर्क तंत्र का प्रदर्शन बढ़ता है, गैस प्रवाह का प्रतिरोध बहुत बढ़ जाता है। ग्रिड को एक-दूसरे के साथ अच्छी तरह से फिट होना चाहिए, क्योंकि, अन्यथा, ग्रिड के बीच की खाली जगह में, सजातीय प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला होती है, जिससे नाइट्रिक ऑक्साइड का उत्पादन कम हो जाता है।

काम की प्रक्रिया में, प्लेटिनम ग्रिड बहुत ढीले हो जाते हैं। उनके चिकने और चमकदार धागे स्पंजी और मैट बन जाते हैं, लोचदार जाल भंगुर हो जाते हैं। स्पंजी, ढीली सतह के बनने से धागों की मोटाई बढ़ जाती है। यह सब एक अत्यधिक विकसित नेटवर्क सतह बनाता है, जो प्लैटिनम की उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ाता है। गैसों के साथ आने वाली अशुद्धियों के साथ उत्प्रेरक की विषाक्तता ही बाद में इसकी गतिविधि में कमी का कारण बन सकती है।

समय के साथ प्लैटिनम धुंध की सतह के ढीले होने से धुंध का एक मजबूत विनाश होता है, जिससे प्लैटिनम का बड़ा नुकसान होता है।

उत्प्रेरक के निर्माण के लिए इच्छित प्लेटिनम में लोहा नहीं होना चाहिए, जो पहले से ही 0.2% पर नाइट्रोजन ऑक्साइड की उपज को काफी कम कर देता है।

शुद्ध प्लैटिनम उच्च तापमान पर तेजी से नष्ट हो जाता है, और इसके सबसे छोटे कण गैस प्रवाह के साथ बह जाते हैं। प्लैटिनम समूह की अन्य धातुएं अपने शुद्ध रूप में उत्प्रेरक के रूप में उपयोग नहीं की जाती हैं। पैलेडियम जल्दी टूट जाता है। इरिडियम और रोडियम बहुत सक्रिय नहीं हैं। ऑस्मियम आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है।

प्लेटिनम मिश्र धातुओं का अध्ययन और उपयोग किया गया है, जिनमें शुद्ध प्लैटिनम की तुलना में अधिक ताकत और कम गतिविधि नहीं है। व्यवहार में, प्लैटिनम के मिश्रधातु इरिडियम या रोडियम के साथ और कभी-कभी पैलेडियम के साथ उपयोग किए जाते हैं। उच्च तापमान पर 1% इरिडियम के साथ प्लेटिनम के मिश्र धातु से बने ग्रिड प्लैटिनम वाले की तुलना में अधिक सक्रिय होते हैं। महत्वपूर्ण रूप से अधिक गतिविधि और, विशेष रूप से, यांत्रिक शक्ति प्लैटिनम-रोडियम मिश्र धातुओं की विशेषता है।

10% रोडियम युक्त प्लैटिनम मिश्र धातुओं पर काम करने पर नाइट्रिक ऑक्साइड की सर्वोत्तम उपज प्राप्त होती है। हालांकि, प्लैटिनम की तुलना में रोडियम की उच्च लागत को देखते हुए, मिश्र धातुओं में इसकी सामग्री आमतौर पर 7-5% तक कम हो जाती है।

जब प्लैटिनम-रोडियम ग्रिड पर दबाव में अमोनिया का ऑक्सीकरण होता है, तो शुद्ध प्लैटिनम ग्रिड की तुलना में नाइट्रिक ऑक्साइड की काफी अधिक उपज प्राप्त होती है।

प्लेटिनम उत्प्रेरक फ़ीड गैस में निहित कुछ अशुद्धियों के प्रति संवेदनशील होते हैं। इस प्रकार, गैस में 0.00002% फॉस्फीन (РН3) की उपस्थिति रूपांतरण की डिग्री को 80% तक कम कर देती है। हाइड्रोजन सल्फाइड, एसिटिलीन वाष्प, चिकनाई वाले तेल, लोहे के आक्साइड और अन्य पदार्थ कम शक्तिशाली जहर हैं। ग्रिड को 2 घंटे के लिए 60-70 डिग्री सेल्सियस पर 10-15% हाइड्रोक्लोरिक एसिड के घोल से उपचारित करके पुनर्जीवित किया जाता है। फिर ग्रिड को आसुत जल से अच्छी तरह से धोया जाता है, सुखाया जाता है और हाइड्रोजन की लौ में शांत किया जाता है। ऑपरेशन के दौरान, ग्रिड की भौतिक संरचना बदल जाती है और मिश्र धातु की यांत्रिक शक्ति कम हो जाती है, जिससे धातु की हानि बढ़ जाती है और उत्प्रेरक सेवा जीवन छोटा हो जाता है।

4.3 गैस मिश्रण की संरचना। अमोनिया-वायु मिश्रण में इष्टतम अमोनिया सामग्री

वायु का उपयोग मुख्य रूप से अमोनिया के ऑक्सीकरण के लिए किया जाता है। NO के गठन के साथ प्रतिक्रिया (24) के अनुसार अमोनिया के ऑक्सीकरण के लिए ऑक्सीजन की खपत की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:

NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O (24)

प्रतिक्रिया (24) के अनुसार, NH3 का 1 मोल O2 = . के 1.25 मोल के लिए जिम्मेदार है , तो - NH3 की सामग्री को निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है:

कहाँ पे - हवा के साथ मिश्रित NH3 की मात्रा; 100 - मिश्रण की कुल मात्रा (%)।

हालाँकि, यह सैद्धांतिक है। व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, ऑक्सीजन की एक निश्चित अधिकता का उपयोग किया जाता है, तो अमोनिया की एकाग्रता 14.4% (वॉल्यूम) से कम होगी।

अमोनिया-वायु मिश्रण में अमोनिया की इष्टतम सांद्रता इसकी उच्चतम सामग्री है, जिस पर O2:NH3 के अनुपात में उच्च NO आउटपुट अभी भी संभव है।< 2.

O2:NH3 . के अनुपात में कमी के साथ रूपांतरण की डिग्री में तेज कमी देखी गई है< 1,7 и содержании NH3 в смеси равном 11,5 % (об.). Если увеличивать соотношение O2:NH3, например, >2, रूपांतरण दर काफी बढ़ जाती है।

तो महत्वपूर्ण बिंदु यह है:

1) एक ओर, अमोनिया-वायु मिश्रण में NH3 सामग्री में वृद्धि, अर्थात, O2: NH3 अनुपात में कमी, अमोनिया रूपांतरण की डिग्री में कमी की ओर ले जाती है;

2) दूसरी ओर, अमोनिया-वायु मिश्रण में NH3 की सामग्री में वृद्धि के साथ, सिस्टम का तापमान बढ़ जाता है, क्योंकि प्रतिक्रियाओं (14-16) के अनुसार अधिक गर्मी निकलती है, और रूपांतरण की डिग्री बढ़ जाती है, जैसा कि तालिका 4 से देखा जा सकता है।

तालिका 4 - अमोनिया-वायु मिश्रण में इसकी सामग्री पर अमोनिया के रूपांतरण की डिग्री की निर्भरता (पी = 0.65 एमपीए)

मिश्रण में NH3 सामग्री,% (वॉल्यूम) O2: NH3 अनुपात रूपांतरण तापमान, NH3 रूपांतरण दर,% 9.531.9874391.8810.421.7878693.1610.501.7678993.3011.101.6782894.2111.531.5983495.30

तालिका 4 से यह निम्नानुसार है कि 1.6-2 की सीमा में O2: NH3 के अनुपात में तापमान में 740 से 830 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि प्रक्रिया को अनुकूल रूप से प्रभावित करती है। O2:NH3 . के अनुपात में< 1,35 лимитирующая стадия процесса - диффузия кислорода.

O2 की अधिकता यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि प्लेटिनम की सतह हमेशा ऑक्सीजन से ढकी रहती है ताकि पहले से मानी गई क्रियाविधि के अनुसार ऑक्सीकरण प्रक्रिया को अंजाम दिया जा सके और N2 और N2O (ऑक्सीजन की कमी के साथ) के गठन को बाहर किया जा सके। यह 30% से अधिक होना चाहिए, अर्थात O2:NH3 अनुपात> 1.62।

गैस की संरचना नाइट्रिक एसिड (NO का ऑक्सीकरण) प्राप्त करने के दूसरे चरण के प्रवाह पर भी निर्भर करेगी।

2NO + 1.5O2 + H2O = 2HNO3 (25)

इसके लिए अतिरिक्त ऑक्सीजन की भी आवश्यकता होती है:

1) दबाव में काम करने वाली प्रणालियों के लिए - 2.5%;

2) वायुमंडलीय दबाव पर काम करने वाली प्रणालियों के लिए - 5%।

नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए ऑक्सीजन की मांग को निर्धारित करने वाली समग्र प्रतिक्रिया इस प्रकार लिखी गई है

NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O (26)

एक और परिस्थिति है, जिसके कारण अमोनिया की सांद्रता को 9.5% (वॉल्यूम) से ऊपर बढ़ाना अवांछनीय है। इस मामले में, अतिरिक्त ऑक्सीजन की शुरूआत के कारण अवशोषण टावरों में नाइट्रोजन ऑक्साइड की एकाग्रता में कमी आई है (यानी, एनओ को पतला किया जा रहा है)। इस प्रकार, पतला नाइट्रिक एसिड प्राप्त करने के सभी चरणों के लिए 9.5% (वॉल्यूम) इष्टतम अमोनिया सामग्री है।

ऑक्सीकरण के लिए आप हवा के बजाय ऑक्सीजन का उपयोग कर सकते हैं। फिर, समग्र प्रतिक्रिया (26) के अनुसार, अमोनिया की एकाग्रता को 33.3% (वॉल्यूम) तक बढ़ाना आवश्यक है। हालाँकि, यहाँ सुरक्षा सावधानियाँ काम में आती हैं, क्योंकि अमोनिया की इस तरह की सांद्रता वाला मिश्रण विस्फोटक हो जाता है (तालिका 5)।

तालिका 5 - अमोनिया-ऑक्सीजन-नाइट्रोजन मिश्रणों के लिए निचली (एलईएल) और ऊपरी (यूआरएल) विस्फोटक सीमाएं

गैस की आर्द्रता में वृद्धि के साथ, विस्फोटक सीमा संकीर्ण हो जाती है, अर्थात, अमोनिया के भाप-ऑक्सीजन रूपांतरण का उपयोग करना संभव है।

ऑक्सीजन के साथ अमोनिया का मिश्रण एक विस्फोट के साथ प्रज्वलित होता है (Tflax = 700-800 ) इन तापमान सीमाओं के भीतर, अमोनिया-ऑक्सीजन मिश्रण में किसी भी अमोनिया सामग्री पर आत्म-प्रज्वलन होता है।

व्यावहारिक रूप से प्रयुक्त अमोनिया-वायु मिश्रण (अमोनिया सांद्रता 9.5-11.5% (वॉल्यूम)) विस्फोटक नहीं हैं (तालिका 5)। विभिन्न दबावों पर अमोनिया और ऑक्सीजन की सामग्री पर अमोनिया-वायु मिश्रण की विस्फोटक सीमा की निर्भरता होती है।

हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विस्फोट के प्रसार की गति कम है और अमोनिया-वायु मिश्रण के लिए 0.3-0.5 मीटर/सेकेंड है। अर्थात्, विस्फोट के प्रसार की संभावना को समाप्त करने के लिए, इस मान (0.5 m/s) से अधिक गैस वेग बनाना आवश्यक है। यह वही है जो प्रक्रिया में सक्रिय प्लैटिनोइड उत्प्रेरक का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, जहां संपर्क समय 10-4 सेकंड होता है और इसके परिणामस्वरूप, रैखिक वेग 1.5 मीटर/सेकेंड से अधिक होता है।

4.4 दबाव में अमोनिया का ऑक्सीकरण

दबाव का उद्देश्य है:

1) प्रक्रिया की गति बढ़ाने की आवश्यकता;

2) कॉम्पैक्ट इंस्टॉलेशन।

यह थर्मोडायनामिक रूप से सिद्ध हो चुका है कि उच्च दबाव पर भी NO यील्ड 100% के करीब है। कनवर्टर का प्रदर्शन बढ़ते दबाव और प्लेटिनोइड उत्प्रेरक के ग्रिड की संख्या में वृद्धि के साथ बढ़ता है। बढ़ते दबाव के साथ, प्रक्रिया का तापमान भी 900 . से ऊपर बढ़ जाता है . हालांकि, बढ़ते दबाव के साथ, उच्च स्तर के NH3 रूपांतरण को प्राप्त करने के लिए, कनवर्टर में गैस के निवास समय को बढ़ाना आवश्यक है।

जो बदले में ग्रिड की संख्या में वृद्धि की ओर जाता है।

मुख्य नुकसान उच्च तापमान पर प्लैटिनम (पीटी) उत्प्रेरक का बढ़ता नुकसान है। इन कमियों (प्लैटिनम का नुकसान, रूपांतरण की डिग्री में कमी) को एक संयुक्त उत्पादन योजना का सहारा लेकर समाप्त किया जा सकता है, अर्थात, वायुमंडलीय दबाव में या उसके करीब NH3 ऑक्सीकरण की प्रक्रिया को अंजाम देना, और उच्च दबाव पर NO ऑक्सीकरण और अवशोषण . यह दृष्टिकोण अक्सर कई देशों की तकनीकी योजनाओं में लागू किया जाता है। इसी समय, गैस कंडीशनिंग के लिए ऊर्जा लागत नाइट्रिक एसिड की लागत में वृद्धि करती है।

4.5 अमोनिया ऑक्सीकरण के लिए इष्टतम स्थितियां

तापमान। प्लैटिनम पर अमोनिया की प्रतिक्रिया 145 . से शुरू होती है , लेकिन कम NO उपज और मुख्य रूप से मौलिक नाइट्रोजन के गठन के साथ आगे बढ़ता है। तापमान में वृद्धि से नाइट्रिक ऑक्साइड की उपज में वृद्धि होती है और प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होती है। 700-1000 . की सीमा में कोई उपज 95-98% तक नहीं बढ़ाई जा सकती है। तापमान पर संपर्क समय 650 से 900 . तक बढ़ जाता है लगभग पाँच गुना (5 . से) कम हो जाता है 10-4 से 1.1 10-4 सेकंड)। प्रक्रिया के आवश्यक तापमान शासन को ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं की गर्मी से बनाए रखा जा सकता है। 96% की रूपांतरण दर पर 10% NH3 युक्त शुष्क अमोनिया-वायु मिश्रण के लिए, सैद्धांतिक गैस तापमान वृद्धि लगभग 705 है या लगभग 70 प्रारंभिक मिश्रण में अमोनिया के प्रत्येक प्रतिशत के लिए। 9.5% अमोनिया युक्त अमोनिया-वायु मिश्रण का उपयोग करना, प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव के कारण, लगभग 600 के तापमान तक पहुंचना संभव है। , रूपांतरण तापमान को और बढ़ाने के लिए, हवा या अमोनिया-वायु मिश्रण को पहले से गरम करना आवश्यक है। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि अमोनिया-वायु मिश्रण को केवल 150-200 . से अधिक नहीं के तापमान पर गर्म किया जा सकता है 400 . से अधिक नहीं के ताप गैस तापमान पर . अन्यथा, मौलिक नाइट्रोजन के गठन के साथ अमोनिया या इसके सजातीय ऑक्सीकरण का पृथक्करण संभव है।

अमोनिया के संपर्क ऑक्सीकरण के तापमान में वृद्धि की ऊपरी सीमा प्लैटिनम उत्प्रेरक के नुकसान से निर्धारित होती है। यदि 920 . तक यदि उत्प्रेरक गतिविधि में वृद्धि से प्लैटिनम के नुकसान की कुछ हद तक भरपाई की जाती है, तो इस तापमान से ऊपर, उत्प्रेरक के नुकसान में वृद्धि प्रतिक्रिया दर में वृद्धि को काफी हद तक बढ़ा देती है।

कारखाने के आंकड़ों के अनुसार, वायुमंडलीय दबाव में अमोनिया का इष्टतम रूपांतरण तापमान लगभग 800 . है ; 9 एटीएम के दबाव में काम करने वाले प्रतिष्ठानों में, यह 870-900 . के बराबर है .

दबाव। तनु नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में बढ़े हुए दबाव का उपयोग मुख्य रूप से नाइट्रिक ऑक्साइड के ऑक्सीकरण की दर को बढ़ाने और परिणामी नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के नाइट्रिक एसिड में प्रसंस्करण की इच्छा से जुड़ा है।

थर्मोडायनामिक गणना से पता चलता है कि ऊंचे दबाव पर भी संतुलन NO उपज 100% के करीब है। हालांकि, इस मामले में उच्च स्तर का संपर्क केवल बड़ी संख्या में उत्प्रेरक गेज और उच्च तापमान के साथ प्राप्त किया जाता है।

हाल ही में, औद्योगिक परिस्थितियों में बहुपरत उत्प्रेरकों पर पूरी तरह से गैस शोधन और 900 . के तापमान के साथ अमोनिया के रूपांतरण की डिग्री को 96% तक लाने में कामयाब रहे। इष्टतम दबाव चुनते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि दबाव में वृद्धि से प्लैटिनम के नुकसान में वृद्धि होती है। यह उत्प्रेरक के तापमान में वृद्धि, बहुपरत नेटवर्क के उपयोग और उच्च गैस वेग की क्रिया के तहत उनके यांत्रिक विनाश में वृद्धि द्वारा समझाया गया है।

3. मिश्रण में अमोनिया की मात्रा। हवा का उपयोग आमतौर पर अमोनिया को ऑक्सीकरण करने के लिए किया जाता है, इसलिए मिश्रण में अमोनिया की मात्रा हवा में ऑक्सीजन सामग्री द्वारा निर्धारित की जाती है। O2:NH3 = 1.25 (हवा के साथ मिश्रण में अमोनिया सामग्री 14.4% है) के स्टोइकोमेट्रिक अनुपात पर, नाइट्रिक ऑक्साइड की उपज महत्वपूर्ण नहीं है। NO यील्ड बढ़ाने के लिए कुछ अधिक ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, इसलिए मिश्रण में अमोनिया की मात्रा 14.4% से कम होनी चाहिए। कारखाने के अभ्यास में, मिश्रण में अमोनिया सामग्री 9.5-11.5% की सीमा के भीतर बनी रहती है, जो अनुपात O2:NH3 = 21.7 से मेल खाती है।

समग्र प्रतिक्रिया (26), जो नाइट्रिक एसिड में अमोनिया के प्रसंस्करण के दौरान ऑक्सीजन की आवश्यकता को निर्धारित करती है, अनुपात O2:NH3 = 2 देती है, जो 9.5% के प्रारंभिक मिश्रण में अमोनिया सामग्री से मेल खाती है। इससे पता चलता है कि 9.5% से ऊपर के मिश्रण में अमोनिया की सांद्रता में वृद्धि से अंततः NO सांद्रता में वृद्धि नहीं होगी, क्योंकि इस मामले में अतिरिक्त हवा को सोखना प्रणाली में पेश करना होगा। यदि प्रारंभिक अभिकर्मकों के रूप में अमोनिया-ऑक्सीजन मिश्रण का उपयोग किया जाता है, तो समग्र प्रतिक्रिया के समीकरण के अनुसार, इसमें अमोनिया की एकाग्रता को 33.3% तक बढ़ाना संभव होगा। हालांकि, अमोनिया की उच्च सांद्रता का उपयोग मुश्किल है क्योंकि ऐसे मिश्रण विस्फोटक होते हैं।

अशुद्धियों का प्रभाव। प्लैटिनम मिश्र धातु अमोनिया-वायु मिश्रण में निहित अशुद्धियों के प्रति संवेदनशील होते हैं। गैस मिश्रण में 0.0002% हाइड्रोजन फॉस्फाइड की उपस्थिति में, अमोनिया रूपांतरण की डिग्री 80% तक कम हो जाती है। कम मजबूत संपर्क जहर हाइड्रोजन सल्फाइड, एसिटिलीन, क्लोरीन, चिकनाई तेल वाष्प, लोहे के आक्साइड युक्त धूल, कैल्शियम ऑक्साइड, रेत, आदि हैं।

गैसों के प्रारंभिक शुद्धिकरण से उत्प्रेरक की अवधि बढ़ जाती है। हालांकि, समय के साथ, उत्प्रेरक धीरे-धीरे जहर हो जाता है और NO उपज कम हो जाती है। जहर और दूषित पदार्थों को हटाने के लिए, ग्रिड को समय-समय पर 10-15% हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान के साथ इलाज करके पुनर्जीवित किया जाता है।

5. संपर्क समय। इष्टतम संपर्क समय अमोनिया ऑक्सीकरण की दर से निर्धारित होता है। अक्सर, ऑक्सीकरण दर को ऑक्सीकृत अमोनिया (किलो) प्रति यूनिट क्षेत्र (एम 2) प्रति दिन (उत्प्रेरक तीव्रता) की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है। उत्प्रेरक के साथ गैस के संपर्क की अवधि, या संपर्क समय, समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

वीएसवी / डब्ल्यू

जहां टी उत्प्रेरक क्षेत्र में गैस का निवास समय है, सेकंड; Vw उत्प्रेरक का मुक्त आयतन है, m3; डब्ल्यू - संपर्क स्थितियों में वॉल्यूमेट्रिक वेग m3 सेकंड-1.

अमोनिया के नाइट्रिक ऑक्साइड में रूपांतरण की अधिकतम डिग्री उत्प्रेरक के साथ गैस के संपर्क के एक अच्छी तरह से परिभाषित समय पर प्राप्त की जाती है। इष्टतम संपर्क समय को वह नहीं माना जाना चाहिए जिस पर अधिकतम एनओ उपज हासिल की जाती है, लेकिन कुछ हद तक कम होती है, क्योंकि उत्पाद उपज में कमी की कीमत पर भी उच्च उत्पादकता पर काम करना आर्थिक रूप से फायदेमंद होता है। व्यावहारिक परिस्थितियों में, उत्प्रेरक के साथ अमोनिया का संपर्क समय 1 . से होता है 10-4 से 2 10-4 सेकंड।

हवा के साथ अमोनिया मिलाना। संपर्क क्षेत्र में प्रवेश करने वाले अमोनिया-वायु मिश्रण की पूर्ण समरूपता नाइट्रिक ऑक्साइड की उच्च उपज प्राप्त करने के लिए मुख्य स्थितियों में से एक है। न केवल उच्च स्तर के संपर्क को सुनिश्चित करने के लिए, बल्कि विस्फोट के जोखिम से बचाने के लिए भी गैसों का अच्छा मिश्रण बहुत महत्व रखता है। मिक्सर का डिज़ाइन और आयतन पूरी तरह से गैस के अच्छे मिश्रण को सुनिश्चित करना चाहिए और उत्प्रेरक पर अलग-अलग जेट में अमोनिया की पर्ची को बाहर करना चाहिए।

5. संपर्क उपकरण

सबसे जटिल और महत्वपूर्ण सुधार संपर्क तंत्र का डिज़ाइन ही है।

चित्र 3 - ओस्टवाल्ड संपर्क उपकरण: 1 - अमोनिया-वायु मिश्रण संग्राहक; 2 - प्लैटिनम सर्पिल; 3 - खिड़की देखना; 4 - नाइट्रस गैस कलेक्टर

पहला औद्योगिक संपर्क उपकरण ओस्टवाल्ड उपकरण (चित्र 3) था, जिसमें दो संकेंद्रित पाइप शामिल थे: 100 मिमी के व्यास के साथ एक बाहरी कच्चा लोहा पाइप, अंदर की तरफ तामचीनी, और 65 के व्यास के साथ निकल से बना एक आंतरिक मिमी अमोनिया-वायु मिश्रण बाहरी पाइप के माध्यम से नीचे से तंत्र में प्रवेश कर गया और भीतरी पाइप के ऊपरी भाग में स्थित उत्प्रेरक पर गिर गया। नाइट्रस गैसों को आंतरिक पाइप के माध्यम से कलेक्टर तक नीचे निर्देशित किया गया था, जिससे आने वाले मिश्रण को गर्मी दी जा रही थी।

उत्प्रेरक में प्लैटिनम पन्नी की 0.01 मिमी मोटी और 20 मिमी चौड़ी एक सर्पिल में एक साथ कुंडलित स्ट्रिप्स शामिल थीं। टेपों में से एक चिकना है, दूसरा 1 मिमी मोड़ के साथ नालीदार है। अमोनिया रूपांतरण की डिग्री 90-95% तक पहुंच गई, हवा के साथ मिश्रण में NH3 8% (वॉल्यूम) था, तंत्र की उत्पादकता प्रति दिन 100 किलोग्राम नाइट्रिक एसिड थी।

उत्प्रेरक के इस रूप ने अपने आकार को बढ़ाकर उपकरण की उत्पादकता में वृद्धि की अनुमति नहीं दी। ओस्टवाल्ड तंत्र में, गैस मिश्रण की समान आपूर्ति सुनिश्चित नहीं की गई थी, क्योंकि उत्प्रेरक में प्रवेश करने से पहले, गैस प्रवाह ने अपनी दिशा 180 ° बदल दी और उसके बाद ही उसमें प्रवेश किया। इसके अलावा, तंत्र के डिजाइन ने उच्च तापमान क्षेत्र से नाइट्रोजन (II) ऑक्साइड को तेजी से हटाने की अनुमति नहीं दी।

संपर्क तंत्र के बाद के डिजाइनों में, 0.06 मिमी के व्यास के साथ फिलामेंट्स के ग्रिड के रूप में एक उत्प्रेरक का उपयोग किया गया था।

चित्र 4 - एंड्रीव का संपर्क उपकरण: 1 - प्लेटिनम ग्रिड; 2 - देखने की खिड़की

रूस में पहला नाइट्रिक एसिड उत्पादन एंड्रीव के संपर्क तंत्र से लैस था, जो प्रति दिन 386 किलोग्राम नाइट्रिक एसिड का उत्पादन करता था और इसे दुनिया में सबसे उन्नत माना जाता था। 300 मिमी के व्यास और 450 मिमी की ऊंचाई वाला बेलनाकार उपकरण कच्चा लोहा से बना था। गैसों का मिश्रण नीचे से आया (चित्र 4)। प्लेटिनम उत्प्रेरक का ग्रिड पूरे तंत्र में, इसके बीच में स्थित था।

इस उपकरण के निर्माण के लिए कच्चा लोहा के उपयोग के कई नुकसान थे: साइड रिएक्शन की घटना, पैमाने के साथ प्लैटिनम का संदूषण। इसमें रूपांतरण की डिग्री 87% से अधिक नहीं थी।

चित्रा 5 - फिशर का संपर्क तंत्र: 1 - नोजल; 2 - प्लैटिनम ग्रिड; 3 - अलगाव

फिशर उपकरण एल्यूमीनियम से बना था, इसका व्यास 1000 मिमी, ऊंचाई 2000 मिमी (चित्र 5) था। नीचे से, उपकरण चीनी मिट्टी के बरतन रास्चिग के छल्ले से भरा हुआ था, और ऊपरी भाग आग रोक ईंटों के साथ खड़ा था। तंत्र के डिजाइन ने उत्प्रेरक को अमोनिया-वायु मिश्रण की एक समान आपूर्ति प्रदान नहीं की, ऑक्साइड की उपज 700-720 डिग्री सेल्सियस के संपर्क तापमान पर 89-92% थी। अमोनिया पर डिवाइस की उत्पादकता 600-700 किग्रा/दिन है। आग रोक ईंटों के कणों, उत्प्रेरक पर गिरने से इसकी गतिविधि कम हो गई।

चित्रा 6 - उपकरण बामग: 1 - नोजल; 2 - प्लैटिनम ग्रिड; 3 - देखने की खिड़की

बामग (चित्र 6) द्वारा प्रस्तावित उपकरण में व्यापक आधारों से जुड़े दो कटे हुए शंकु शामिल थे, जिनके बीच उत्प्रेरक ग्रिड रखे गए थे। सबसे चौड़े हिस्से में उपकरण का व्यास 1.1 मीटर या 2.0 मीटर था।

अमोनिया-वायु मिश्रण को नीचे से उपकरण में डाला गया। प्रारंभ में, उपकरण एल्यूमीनियम से बना था, फिर इसका ऊपरी, गर्म हिस्सा स्टेनलेस स्टील से बना था। मिश्रण के बेहतर मिश्रण के लिए, रास्चिग के छल्ले तंत्र के निचले हिस्से में डाले गए।

इन उपकरणों का मुख्य नुकसान नीचे से उत्प्रेरक पर गैस मिश्रण की दिशा थी, जिसके कारण ग्रिड का कंपन हुआ और प्लैटिनम के नुकसान में वृद्धि हुई।

संपर्क तंत्र के डिजाइन के अध्ययन से पता चला है कि ऊपर से नीचे तक गैस मिश्रण की दिशा उत्प्रेरक नेटवर्क के संचालन को स्थिर करती है, एक महंगे दुर्लभ प्लैटिनम उत्प्रेरक के नुकसान को कम करती है, रूपांतरण की डिग्री को 1.0-1.5% तक बढ़ाती है और अनुमति देती है दो-चरण उत्प्रेरक का उपयोग, जिसमें दूसरे चरण में ऑक्साइड गैर-प्लैटिनम उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है।

जब ऊपर से उपकरण को गैस मिश्रण की आपूर्ति की जाती है, तो इसके निचले हिस्से में, इन्सुलेट सामग्री की एक परत रखी जा सकती है, साथ ही एक भाप बॉयलर और एक सुपरहीटर के कॉइल को आग रोक धूल और लोहे के साथ उत्प्रेरक के संदूषण के जोखिम के बिना रखा जा सकता है। पैमाना। यह पर्यावरण के लिए प्रतिक्रिया गर्मी के नुकसान को कम करता है।

उत्प्रेरक सतह पर तापमान वितरण के एक अध्ययन से पता चला है कि दीवारों से सटे उत्प्रेरक के किनारों का तापमान कम होता है, और संपर्क की डिग्री तदनुसार घट जाती है, जिससे नाइट्रिक ऑक्साइड (II) की कुल उपज कम हो जाती है। इस संबंध में, संपर्क तंत्र के इनलेट भाग की ज्यामिति का बहुत महत्व है, यह 30 ° से अधिक नहीं के शीर्ष पर कोण के साथ एक सुचारू रूप से विचलन करने वाला शंकु होना चाहिए।

चित्र 7 - पार्सन्स उपकरण: 1 - बेलनाकार प्लेटिनम जाल; 2 क्वार्ट्ज नीचे; 3 - खिड़की देखना; 4 - अलगाव

संयुक्त राज्य अमेरिका में, एक पार्सन्स उपकरण एक उत्प्रेरक ग्रिड की ऊर्ध्वाधर व्यवस्था के साथ बनाया गया था जो 33 सेमी ऊंचे और 29 सेमी व्यास (चित्रा 7) के चार-परत सिलेंडर के रूप में लुढ़का हुआ था। प्लेटिनम सिलेंडर को एक धातु आवरण में रखा गया था जो आग रोक ईंटों के साथ पंक्तिबद्ध था, जिसने गर्म उत्प्रेरक के साथ अच्छा ताप विनिमय सुनिश्चित किया। ऐसे उपकरण की उत्पादकता प्रति दिन 1 टन अमोनिया तक थी, रूपांतरण की डिग्री 95-96% थी।

डिवाइस की मात्रा की तुलना में इस डिवाइस का लाभ एक बड़ी उत्प्रेरक सतह है। इसका नुकसान उत्प्रेरक को अमोनिया-वायु मिश्रण की असमान आपूर्ति है। ऊपर से अधिक मिश्रण चलनी उत्प्रेरक के नीचे से बहता है।

विभिन्न आकृतियों के कई उपकरणों का परीक्षण किया गया: दो गोलार्धों के रूप में, एक शंकु और एक गोलार्द्ध जिसमें नीचे से ऊपर तक गैस प्रवाह की दिशा होती है। 0.51 एमपीए तक की प्रक्रिया को पूरा करने पर भी इन उपकरणों का कोई विशेष लाभ नहीं था, रूपांतरण की डिग्री 90% से अधिक नहीं थी।

चित्र 8 - ड्यूपॉन्ट उपकरण: 1 - प्लेटिनम ग्रिड; 2 - कद्दूकस करना; 3 - वॉटर जैकेट

ऊंचे दबाव पर प्रक्रिया को अंजाम देते समय, ड्यूपॉन्ट उपकरण (चित्र 8) व्यापक हो गया, जिसमें शंकु शामिल थे: ऊपरी एक निकल से बना है और निचला एक गर्मी प्रतिरोधी स्टील से बना है। निचले मामले को ठंडा करने के लिए वाटर जैकेट प्रदान किया गया था। ग्रेट पर रखा उत्प्रेरक आयताकार ग्रिड के पैकेज के रूप में बनाया गया है।

अब पूरी दुनिया में वे एक बड़ी इकाई क्षमता के साथ तनु नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए इकाइयाँ डिजाइन और निर्माण कर रहे हैं - 400-600 टन / वर्ष तक। ऐसी इकाइयों के लिए ग्रिड की सपाट परतों या गैस प्रवाह में स्थित दानेदार सामग्री की एक परत के साथ संपर्क उपकरणों का व्यास 5-7 मीटर तक होना चाहिए। हालांकि, तंत्र के व्यास में वृद्धि के साथ, एकरूपता की एकरूपता तंत्र के क्रॉस सेक्शन पर अमोनिया-वायु मिश्रण का वितरण बिगड़ता है, और उत्पादकता की प्रति इकाई धातु की खपत बढ़ जाती है, फ्लैंग्ड जोड़ों को सील करने में कठिनाइयाँ बढ़ जाती हैं। बड़े व्यास (4 मीटर से अधिक) के उपकरण रेल द्वारा नहीं ले जाया जा सकता है, कारखाने की साइट पर उनका निर्माण गंभीर कठिनाइयों से जुड़ा हुआ है।

इस संबंध में, सिलेंडर या शंकु के रूप में बने उत्प्रेरक के माध्यम से गैस मिश्रण के रेडियल प्रवाह के साथ सबसे आशाजनक एक कनवर्टर है। उत्प्रेरक की ऐसी व्यवस्था के साथ, तंत्र के व्यास को बदले बिना, इसकी ऊंचाई बढ़ाने के लिए और तदनुसार, इसकी उत्पादकता बढ़ाने के लिए संभव है।

उत्प्रेरक की बेलनाकार व्यवस्था वाले उपकरणों के डिजाइन लंबे समय से ज्ञात हैं (पार्सन्स डिवाइस), लेकिन उनकी उत्पादकता में 4.5 किग्रा / घंटा से 14.3 टन / घंटा अमोनिया की वृद्धि के साथ, गैस मिश्रण के वितरण में समस्याएं पैदा हुईं प्रवाह, गर्मी हस्तांतरण, उत्प्रेरक लगाव, आदि।

चित्र 9 - पार्सन्स का उन्नत उपकरण: 1 - शरीर; 2 - कवर; 3 - शीतलक कलेक्टर; 4 - समर्थन उपकरण; 5 - नाइट्रस गैसों के उत्पादन के लिए फिटिंग; 6 - उत्प्रेरक ग्रिड; 7 - सर्द के लिए चैनल; 8 - गैसों के लिए चैनल

नए उपकरणों में से एक बेहतर पार्सन्स उपकरण (चित्र 9) है। इसमें अमोनिया-वायु मिश्रण के इनपुट और नाइट्रस गैसों के उत्पादन के लिए कवर, फिटिंग के साथ एक शरीर होता है। उत्प्रेरक प्लेटिनम ग्रिड है जो बेलनाकार सतह के साथ लंबवत व्यवस्थित होता है और कैप के नीचे तय होता है। ग्रिड को सिरेमिक सपोर्ट डिवाइस पर फैलाया जाता है, जिसमें शीतलक की आपूर्ति के लिए संपर्क ग्रिड और ऊर्ध्वाधर चैनलों को अमोनिया-वायु मिश्रण की आपूर्ति के लिए क्षैतिज चैनल होते हैं। इस तरह के एक समर्थन उपकरण का नुकसान अलग-अलग जेट के रूप में उत्प्रेरक में प्रवेश करने वाली गैस का वितरण है, जिसके परिणामस्वरूप उत्प्रेरक का क्षेत्र पूरी तरह से काम नहीं करता है।

चित्रा 10 - रेडियल गैस प्रवाह के साथ संपर्क उपकरण: 1 - शरीर; 2 - कवर; 3 - सहायक तत्वों की प्रणाली; 4 - उत्प्रेरक; 5 - जाली; 6 - अंधा तल

रेडियल गैस प्रवाह के साथ एक उपकरण प्रस्तावित है (चित्र 10), जिसमें एक शरीर 1 और एक अमोनिया-वायु मिश्रण को पेश करने के लिए एक फिटिंग के साथ एक कवर होता है। आवास के निचले हिस्से में नाइट्रस गैसों को डालने के लिए एक फिटिंग है। उत्प्रेरक एक बेलन और एक शंकु के रूप में ऊर्ध्व रूप से व्यवस्थित होते हैं। हालांकि, यह उपकरण उत्प्रेरक को गैसों की एक समान आपूर्ति भी प्रदान नहीं करता है।

चित्रा 11 - दानेदार उत्प्रेरक के साथ संपर्क उपकरण: 1 बेलनाकार शरीर; 2 - एक केंद्रीय छेद के साथ कवर करें; 3, 4 - समाक्षीय बेलनाकार छिद्रित वितरण ग्रिड; 5 - कुंडलाकार तल; 6 - आउटलेट फिटिंग

एक रेडियल गैस प्रवाह और एक दानेदार उत्प्रेरक के साथ एक उपकरण प्रस्तावित है। उत्प्रेरक के रूप में, गैर-प्लैटिनम उत्प्रेरक के वाहक या गोलियों पर जमा प्लेटिनम धातुओं का उपयोग किया जाता है (चित्र 11)।

चित्र 11 के उपकरण में एक बेलनाकार पिंड 1 होता है, जिसके ऊपरी भाग में अमोनिया-वायु मिश्रण डाला जाता है, और निचले भाग में नाइट्रस गैसों को हटा दिया जाता है। अंदर दो समाक्षीय बेलनाकार छिद्रित वितरण ग्रिड 3 और 4 हैं, जिनके बीच दानेदार उत्प्रेरक 7 की एक परत रखी गई है।

तंत्र के प्रवेश द्वार पर अमोनिया-वायु मिश्रण दो धाराओं में विभाजित है। मुख्य भाग आवास की दीवारों और बाहरी वितरण सिलेंडर के बीच कुंडलाकार अंतराल में गुजरता है और उत्प्रेरक पर रेडियल रूप से प्रवेश करता है। दूसरा, छोटा हिस्सा आवरण में छेद से होकर गुजरता है और धुरी के साथ उत्प्रेरक में प्रवेश करता है। उत्प्रेरक में गैस मिश्रण का समान वितरण सुनिश्चित नहीं होता है।

इन डिज़ाइनों का नुकसान 200 . से अधिक अमोनिया-वायु मिश्रण की अधिकता है गैस के वेग में शून्य की कमी के कारण एक अंधे तल के पास। गैस के अधिक गर्म होने से उत्प्रेरक की धुंध अधिक गर्म हो जाती है और उनका घिसाव बढ़ जाता है।

चित्र 12 - एक शंकु के रूप में उत्प्रेरक के साथ उपकरण: 1 - गैस को गर्म करने के लिए एक शर्ट; 2 - उत्प्रेरक; 3 - समर्थन पाइप डिवाइस; 4 - वॉटर जैकेट

उपकरण (चित्र 12) में प्लैटिनम जाल की कई परतों के रूप में एक उत्प्रेरक होता है, जो त्रिकोणीय आकार के टुकड़ों से लगभग 60 डिग्री के शीर्ष कोण के साथ शंकु में वेल्डेड होता है। ग्रिड पैकेज एक संरचना पर आधारित है जिसमें शंकु के जेनरेट्रिक्स के साथ 6-12 पाइप होते हैं, जिसके माध्यम से शीतलक गुजरता है। गैस प्रवाह में स्थित एक फ्लैट उत्प्रेरक की तुलना में उत्प्रेरक के इस रूप में एक बड़ी विशिष्ट सतह (उपकरण की मात्रा के संबंध में) होती है। हालांकि, एक बेलनाकार उत्प्रेरक की तुलना में, इसका विशिष्ट सतह क्षेत्र छोटा होता है।

चित्रा 13 - उच्च दबाव में अमोनिया के ऑक्सीकरण के लिए संपर्क उपकरण: 1 - आवास; 2 - आंतरिक शंकु; 3 - स्विचगियर; 4 - लगनेवाला; 5 - उत्प्रेरक ग्रिड; 6 - सुपरहीटर; 7 - स्टीम बॉयलर पैकेज; 8 - अर्थशास्त्री

चित्रा 13 0.71 एमपीए के दबाव में अमोनिया के ऑक्सीकरण के लिए एक संपर्क उपकरण दिखाता है। उपकरण में एक दूसरे में डाले गए दो शंकु होते हैं। अमोनिया-वायु मिश्रण नीचे से आंतरिक और बाहरी शंकु के बीच की जगह में प्रवेश करता है, ऊपर उठता है और वहां से आंतरिक शंकु नीचे उतरता है। प्लेटिनम उत्प्रेरक के रास्ते में, ग्रिड के रूप में बनाया जाता है, मिश्रण को रैशिग रिंग्स के वितरण उपकरण में अच्छी तरह मिलाया जाता है।

आने वाले गैस मिश्रण और रूपांतरण प्रक्रिया के तापमान को मापने के लिए, उपकरण थर्मोकपल से सुसज्जित है: चार उत्प्रेरक से पहले और चार उसके बाद। गैस सैंपलिंग के लिए वाष्प सैंपलिंग ट्यूब होते हैं: चार उत्प्रेरक से पहले और चार उसके बाद। उत्प्रेरक को रोटरी बर्नर (इग्निटर) के माध्यम से आपूर्ति किए गए नाइट्रिक-हाइड्रोजन मिश्रण से प्रज्वलित किया जाता है।

चित्र 14 - ग्रैंड पैरोइस संपर्क उपकरण: 1 - आवास; 2 जाली; 3 - प्लैटिनम उत्प्रेरक; 4 - बख़्तरबंद जाल; 5 - छल्ले की परत; 6 छिद्रित प्लेट; 7 - सुपरहीटर; 8 - अपशिष्ट ताप बॉयलर

0.40-0.50 एमपीए के औसत दबाव पर काम करने वाले उपकरणों में, स्टेनलेस स्टील से बने ग्रैंड पैरोइस कंपनी का उपकरण रुचि का है (चित्र 14)। इसमें एक शरीर होता है, जो एक अण्डाकार ढक्कन के साथ शीर्ष पर बंद होता है, जिसमें गैस मिश्रण को पेश करने के लिए एक इनलेट फिटिंग होती है। कवर के नीचे एक छिद्रित शंकु होता है, फिर एक चकरा। प्लेटिनम ग्रिड के ऊपर एक वितरण ग्रिड रखा जाता है, जिस पर छह ग्रिड की एक परत होती है जो प्रवाह वेग स्पंदनों के लिए एक स्पंज के रूप में कार्य करती है। डिवाइस का नुकसान उत्प्रेरक के उच्च तापमान के क्षेत्र में स्थिर क्षेत्रों की उपस्थिति है, जहां आने वाली अमोनिया विघटित हो सकती है।

6. गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए तकनीकी योजना का चयन और विवरण

उत्पादन प्रक्रिया की स्थितियों के आधार पर, निम्न प्रकार के नाइट्रिक एसिड सिस्टम प्रतिष्ठित हैं:

1) वायुमंडलीय दबाव पर काम करने वाली प्रणालियाँ;

2) ऊंचे दबाव (4-8 एटीएम) पर काम करने वाले सिस्टम;

3) संयुक्त प्रणालियाँ जिसमें अमोनिया का ऑक्सीकरण कम दबाव पर होता है, और ऑक्साइड का अवशोषण - उच्च दबाव पर।

इन तकनीकी योजनाओं पर विचार करें।

1) वायुमंडलीय दबाव पर काम करने वाली प्रणालियाँ;

चित्र 15 - वायुमंडलीय दबाव पर तनु नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए स्थापना की योजना: 1 - पानी का स्क्रबर; 2 - कपड़ा फिल्टर; 3 - अमोनिया-वायु प्रशंसक; 4 - कार्डबोर्ड फिल्टर; 5 - कनवर्टर; 6 - भाप वसूली बॉयलर; 7 - हाई-स्पीड रेफ्रिजरेटर; 8 - रेफ्रिजरेटर-कंडेनसर; 9 - नाइट्रस गैसों के लिए पंखा; 10 - अवशोषण टावर; 11 - ऑक्सीकरण टॉवर; 12 - क्षार द्वारा नाइट्रोजन ऑक्साइड के अवशोषण के लिए टॉवर; 13 - एसिड रेफ्रिजरेटर; 14, 15 - पंप

ये प्रणालियाँ (चित्र 15) अब उपकरणों की भारीता (बड़ी संख्या में एसिड और क्षारीय अवशोषण टावरों), कम उत्पादकता और क्लोरीन की एक निश्चित मात्रा के संचय के कारण संचालन में नहीं हैं, जो एसिड और क्षारीय अवशोषण प्रणालियों में होती हैं। उपकरण पर एक मजबूत संक्षारक प्रभाव पड़ता है, जिसे लगातार बदलना पड़ता है, और इससे बड़ी आर्थिक लागत होती है।

2) संयुक्त प्रणाली;

चित्र 16 - संयुक्त विधि से नाइट्रिक एसिड प्राप्त करना: 1 - उच्च गति वाला रेफ्रिजरेटर; 2 - रेफ्रिजरेटर; 3 - टर्बोचार्जर इंजन; 4 - रेड्यूसर; 5 - नाइट्रस गैसों का टर्बोकोम्प्रेसर; 6 - निकास गैसों की सिंचाई के लिए टरबाइन; 7 - ऑक्सीडाइज़र; 8 - हीट एक्सचेंजर; 9 - रेफ्रिजरेटर-कंडेनसर; 10 - अवशोषण स्तंभ; 11 - एसिड वाल्व; 12 - घनीभूत कलेक्टर; 13, 14 - नाइट्रिक एसिड संग्राहक

इस योजना के मुख्य लाभ हैं:

1. ये सिस्टम (चित्र 16) बाहरी ऊर्जा खपत के बिना काम करते हैं, क्योंकि अमोनिया ऑक्सीकरण और नाइट्रोजन ऑक्साइड ऑक्सीकरण की गर्मी हवा और नाइट्रस गैसों को आवश्यक दबावों में संपीड़ित करने के लिए ऊर्जा प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है;

2. उपकरण की कॉम्पैक्टनेस।

3. ऐसी इकाइयों की उत्पादकता 1360 टन/दिन है।

योजना के नुकसान:

इस योजना का मुख्य नुकसान यह है कि जब 9 एटीएम के दबाव में अमोनिया का ऑक्सीकरण होता है, तो रूपांतरण की डिग्री वायुमंडलीय दबाव से 2-3% कम होती है, और प्लैटिनम उत्प्रेरक का नुकसान 2-3 गुना अधिक होता है। इस प्रकार, यह प्रक्रिया वायुमंडलीय दबाव में करने के लिए अधिक फायदेमंद है। लेकिन आधुनिक शक्तिशाली कार्यशालाओं के लिए जो नाइट्रिक एसिड का उत्पादन करती हैं, इस मामले में बड़ी संख्या में बड़े आकार के उपकरणों की आवश्यकता होगी और, परिणामस्वरूप, निर्माण और स्थापना कार्य की लागत में वृद्धि होगी। ये विचार अमोनिया रूपांतरण प्रक्रिया में बढ़ते दबाव का सहारा लेना आवश्यक बनाते हैं। इस संबंध में, लगभग 2.5 एटीएम का दबाव स्वीकार्य है, क्योंकि अमोनिया और उत्प्रेरक के मध्यम नुकसान के साथ वायुमंडलीय दबाव पर काम करने वाले सिस्टम में वॉल्यूम की तुलना में उपकरण की मात्रा 2.5 के कारक से कम हो जाती है।

3) उच्च दबाव में काम करने वाले सिस्टम।

सर्किट के लाभ (चित्र 17):

1. इकाई कॉम्पैक्ट है, सभी डिवाइस परिवहन योग्य हैं। इकाई का शक्ति चक्र स्वायत्त है और जब रासायनिक उत्पादन बंद कर दिया जाता है, तब तक संचालन में रहता है जब तक कि इसे नियंत्रण कक्ष से बंद नहीं किया जाता है। यह आपको रासायनिक प्रक्रिया के आकस्मिक बंद होने की स्थिति में इकाई को जल्दी से चालू करने की अनुमति देता है। ऑपरेटिंग मोड में यूनिट का नियंत्रण स्वचालित है।

2. 0.716 एमपीए के एकल दबाव की इकाइयों पर उत्पादित नाइट्रिक एसिड की वास्तविक लागत और ऊर्जा तीव्रता एके -72 इकाई और संयुक्त योजना के अनुसार संचालित इकाई की तुलना में सबसे कम है।

3. अपशिष्ट ताप बॉयलर के बजाय, टरबाइन के सामने निकास गैसों को 1120 K तक गर्म करने के लिए संपर्क तंत्र के पीछे एक उच्च तापमान वाला हीट एक्सचेंजर स्थापित किया जाता है। उसी समय, की शक्ति में वृद्धि के कारण गैस टरबाइन, बिजली उत्पादन में 274 . की वृद्धि हुई AK-72 यूनिट की तुलना में।

4. योजना में, तकनीकी उपकरण के समानांतर एक निरंतर स्विच ऑन दहन कक्ष स्थापित किया गया है, जो मशीन इकाई के संचालन को उत्पादन लाइन से स्वतंत्र बनाने के साथ-साथ ऑपरेशन से एक सुचारू संक्रमण सुनिश्चित करने के लिए संभव बनाता है। तकनीकी प्रक्रिया चालू होने के साथ मशीन के संचालन के लिए मशीन के निष्क्रिय मोड में।

योजना के नुकसान:

1. प्रक्रिया इकाई में ऊंचे तापमान पर आगे बढ़ती है, जो पैलेडियम उत्प्रेरक पर बहुत बड़ा भार डालती है और यह विफल हो जाती है। साहित्य के अनुसार, वायुमंडलीय दबाव पर प्रक्रिया के लिए प्रति 1 टन नाइट्रिक एसिड में विशिष्ट अपरिवर्तनीय नुकसान 40-45 मिलीग्राम, 0.3-1.6 एमपीए पर 100 मिलीग्राम और 0.7-0.9 एमपीए पर 130-180 मिलीग्राम है। अर्थात्, वायुमंडलीय दबाव पर काम करने वाले पौधों में तापमान की तुलना में उच्च कटैलिसीस तापमान के कारण दबाव में काम करने वाले पौधों में प्लैटिनम की हानि बढ़ जाती है।

2. गैस टर्बाइन में प्रवेश करने से पहले बहुत अधिक वायु शोधन की आवश्यकता होती है, क्योंकि कंप्रेसर की वायु क्षमता को 10% तक और दक्षता को 6% तक कम किया जा सकता है।

इस पाठ्यक्रम परियोजना में, गैस टरबाइन द्वारा संचालित कंप्रेसर के साथ दबाव में नाइट्रिक एसिड के उत्पादन की योजना पर विस्तार से विचार किया गया है (चित्र 17)।

0.716 एमपीए के दबाव पर संचालित योजना के अनुसार नाइट्रिक एसिड की उत्पादन क्षमता इकाइयों की संख्या से निर्धारित होती है। एक इकाई की क्षमता 120 हजार टन/वर्ष (100% HNO3) है। योजना में इकाइयों की संख्या नाइट्रिक एसिड प्रसंस्करण दुकानों की आवश्यकता से निर्धारित होती है।

प्रत्येक इकाई में, निम्नलिखित किया जाता है: अमोनिया-वायु मिश्रण की तैयारी (हवा की सफाई और संपीड़न, तरल अमोनिया का वाष्पीकरण, गैसीय अमोनिया और अमोनिया-वायु मिश्रण की शुद्धि); अमोनिया रूपांतरण; नाइट्रोजन ऑक्साइड के गठन की गर्मी का उपयोग; नाइट्रस गैसों का ठंडा होना; नाइट्रिक एसिड प्राप्त करना; ऑफ-गैस हीटिंग; नाइट्रोजन ऑक्साइड से शुद्धिकरण और गैस टरबाइन और अपशिष्ट ताप बॉयलर में गैस ऊर्जा की वसूली।

इसके अलावा, इस योजना में अपशिष्ट ताप बॉयलरों को खिलाने के लिए फ़ीड पानी तैयार करने, अवशोषण कॉलम की सिंचाई के लिए कंडेनसेट या डिमिनरलाइज्ड पानी को ठंडा करने, आवश्यक मापदंडों के लिए भाप को कम करने, उत्पन्न नाइट्रिक एसिड का भंडारण और इसे उपभोक्ताओं को वितरित करने के लिए इकाइयां शामिल हैं।

चित्र 17 - गैस टरबाइन से कंप्रेसर ड्राइव के साथ दबाव में नाइट्रिक एसिड के उत्पादन का आरेख: 1 - एयर फिल्टर; 2 - पहले चरण का टर्बोचार्जर; 3 - मध्यवर्ती रेफ्रिजरेटर; 4 - दूसरे चरण का टर्बोचार्जर; 5 - गैस टरबाइन; 6 - गियरबॉक्स; 7 - मोटर-जनरेटर; 8 - एयर हीटर; 9 - हवा के साथ अमोनिया मिक्सर; 10 - एयर हीटर; 11 - झरझरा फिल्टर; 12 - कनवर्टर; 13 - अपशिष्ट ताप बॉयलर; 14 - नाइट्रस गैसों के ऑक्सीकरण के लिए एक बर्तन; 15 - रेफ्रिजरेटर - कंडेनसर; 16 - अवशोषण स्तंभ; 17 - कनवर्टर; 18 - अपशिष्ट ताप बॉयलर

वायुमंडलीय हवा को पहले चरण 2 के टर्बोचार्जर द्वारा फिल्टर 1 के माध्यम से चूसा जाता है और 0.2-0.35 एमपीए तक संकुचित किया जाता है। संपीड़न के कारण, हवा 175 . तक गर्म होती है . 30-45 . तक ठंडा होने के बाद रेफ्रिजरेटर 3 में, हवा दूसरे चरण 4 के टर्बोचार्जर में प्रवेश करती है, जहां इसे 0.73 एमपीए के अंतिम दबाव में संपीड़ित किया जाता है और 125-135 तक गर्म किया जाता है। . 270 . तक वायु तापन हीटर 8 में कनवर्टर छोड़ने वाली गर्म नाइट्रस गैसों की गर्मी के कारण होता है। गर्म हवा आगे मिक्सर 9 में प्रवेश करती है।

1.0-1.2 एमपीए के दबाव में अमोनिया को 150 . तक गर्म किया जाता है हीटर 10 में जल वाष्प के साथ और मिक्सर 9 में प्रवेश करता है, जहां यह हवा के साथ मिश्रित होता है। परिणामस्वरूप अमोनिया-वायु मिश्रण, जिसमें 10-12% NH3 होता है, को पोरोलिथ फिल्टर 11 में फ़िल्टर किया जाता है और कनवर्टर 12 में प्रवेश करता है, जहां प्लैटिनम-रोडियम उत्प्रेरक पर 890-900 के तापमान पर होता है। अमोनिया को नाइट्रिक ऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है। कन्वर्टर से निकलने वाली गैसों की ऊष्मा का उपयोग अपशिष्ट ताप बॉयलर 13 में भाप उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जबकि गैसों को 260 तक ठंडा किया जाता है। .

इसके बाद, गैसें प्लेटिनम को फंसाने के लिए एक फिल्टर से गुजरती हैं, जो खाली बर्तन के ऊपरी हिस्से में स्थित है। 14. बर्तन 14 में, NO को NO2 (ऑक्सीकरण डिग्री 80%) में ऑक्सीकृत किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप गैस मिश्रण को गर्म किया जाता है 300-310 और एयर हीटर 8 में प्रवेश करता है, जहां इसे 175 . तक ठंडा किया जाता है . नाइट्रस गैसों की गर्मी का आगे उपयोग लाभहीन हो जाता है, इसलिए उन्हें 16 से 50-55 तक रेफ्रिजरेटर में पानी से ठंडा किया जाता है। . इसके साथ ही रेफ्रिजरेटर में गैस के ठंडा होने के साथ 16 जल वाष्प का संघनन और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के साथ पानी की बातचीत के परिणामस्वरूप नाइट्रिक एसिड का निर्माण होता है। परिणामी एसिड की सांद्रता 52% HNO3 से अधिक नहीं होती है, उपज पौधे की कुल क्षमता का लगभग 50% है।

कूलर 15 से, नाइट्रस गैसें चलनी प्लेटों के साथ अवशोषण कॉलम 16 में प्रवेश करती हैं, जहां NO2 को पानी द्वारा नाइट्रिक एसिड (55% तक एकाग्रता) बनाने के लिए अवशोषित किया जाता है। कॉइल (रेफ्रिजरेशन तत्व) को अवशोषण कॉलम 16 की प्लेटों पर रखा जाता है, जिसके माध्यम से नाइट्रिक एसिड के निर्माण के दौरान निकलने वाली गर्मी को दूर करने के लिए पानी का संचार होता है।

नाइट्रोजन ऑक्साइड से निकास गैसों को साफ करने के लिए, उन्हें 370-420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, उनमें थोड़ी मात्रा में प्राकृतिक गैस डाली जाती है और कनवर्टर (रिएक्टर) को भेजा जाता है 17. यहां, पैलेडियम उत्प्रेरक की उपस्थिति में, निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं होती हैं:

CH4 + O2 2CO + 4H2 + Q (27)

2NO2 + 4H2 = N2 + 4H2O + Q (28)

2NO + 2H2 = N2 + 2H2O + Q (29)

चूंकि ये प्रतिक्रियाएं गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती हैं, इसलिए गैसों का तापमान 700-730 . तक बढ़ जाता है . ये गैसें टर्बाइन 5 में 0.5-0.6 एमपीए के दबाव में प्रवेश करती हैं, जो टर्बोचार्जर 2 और 4 को चलाती हैं, जो हवा को संपीड़ित करती हैं। उसके बाद, लगभग 400 . के तापमान पर गैसें अपशिष्ट ताप बॉयलर 19 में प्रवेश करें, जो कम दबाव वाली भाप प्राप्त करता है।

पहले और दूसरे चरण 2 और 4 के टर्बोचार्जर, साथ ही गैस टरबाइन 5 एक एकल इकाई हैं। पहले चरण 2 की टरबाइन और गैस टरबाइन 5 एक सामान्य शाफ्ट पर स्थित हैं और गियरबॉक्स 6 द्वारा दूसरे चरण टरबाइन 4 और एक इलेक्ट्रिक मोटर 7 से जुड़े हैं। यह इकाई आपको खर्च की गई ऊर्जा के थोक का उपयोग करने की अनुमति देती है। हवा को संपीड़ित करता है, और इस प्रकार बिजली की खपत को काफी कम करता है।

7. रिएक्टर की सामग्री और थर्मल संतुलन की गणना

7.1 रिएक्टर के भौतिक संतुलन की गणना

1) हवा की आवश्यक मात्रा की गणना करें:

2) हवा के साथ आपूर्ति की गई मात्रा, एनएम 3:

ए) जल वाष्प

बी) शुष्क हवा

3) हवा में उनके प्रतिशत के आधार पर, हवा के साथ आने वाली ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन की मात्रा की गणना करें

) प्रतिक्रिया (14), एनएम . द्वारा गठित मात्रा का पता लगाएं ³ /एच:

ए) नाइट्रिक ऑक्साइड

बी) जल वाष्प

5) प्रतिक्रिया (15), एनएम . द्वारा गठित मात्रा निर्धारित करें ³ /एच:

ए) नाइट्रोजन

बी) जल वाष्प

ग) इस प्रतिक्रिया के दौरान खपत ऑक्सीजन

6) हम अमोनिया के ऑक्सीकरण के बाद गैस में आयतन की गणना करते हैं, nm ³ /एच:

ए) ऑक्सीजन

बी) नाइट्रोजन

सी) आर्गन

घ) जल वाष्प

7) वास्तविक भौतिक संतुलन की गणना की जा सकती है यदि इनलेट पर संपर्क तंत्र में प्रवाह की मात्रा और इसके आउटलेट पर द्रव्यमान में पुनर्गणना की जाती है, जबकि भौतिक संतुलन को देखा जाना चाहिए।

अ रहे है:

उपभोग:

आइए सामग्री संतुलन (तालिका 6) के लिए तालिका भरें।

तालिका 6

आय प्रवाह घटक मात्रा घटक मात्रा किलो / एचएम ³ / एचकेजी / एचएम ³ / chNH34477,6795900NO7348,6615487O215608,57110926O25367,8573757,5N250729,69140583,755N250987,81640790,255Ar929,116520,305Ar928520H2O1827,022273,625H2O123,5702,6873

संतुलन विसंगति

7.2 रिएक्टर के ताप संतुलन की गणना

आइए हम तापमान tx ज्ञात करें जिससे अमोनिया ऑक्सीकरण प्रक्रिया की स्वतापीय प्रकृति सुनिश्चित करने के लिए अमोनिया-वायु मिश्रण को गर्म करना आवश्यक है।

1) अमोनिया-वायु मिश्रण की कुल मात्रा की गणना करें

) अमोनिया-वायु मिश्रण के घटकों की सांद्रता निर्धारित करें,% (वॉल्यूम):

ए) अमोनिया

बी) शुष्क हवा

सी) जल वाष्प

3) अमोनिया-वायु मिश्रण की औसत ताप क्षमता की गणना करें

सीएवी = 0.01 (35.8 पाम + 28.7 पीएसवी + 32.6 पीएन2ओ) (59)

av = 0.01 (35.8 9.8 + 28.7 86.4 + 32.6 3.8) = 29.544 kJ/(kmol K),

जहां 35.8; 28.7 और 32.6 - अमोनिया, शुष्क हवा और जल वाष्प की ऊष्मा क्षमता, kJ/(kmol K)।

) अमोनिया-वायु मिश्रण द्वारा शुरू की गई गर्मी का निर्धारण करें

) हम प्रतिक्रिया (14) और (16) के दौरान जारी गर्मी की गणना करते हैं

या 17030 kW, जहाँ 905800 और 126660, नाइट्रोजन ऑक्साइड और नाइट्रोजन के निर्माण के दौरान प्रतिक्रियाओं (14) और (16) के अनुसार निकलने वाली ऊष्माएँ हैं।

) अपशिष्ट ताप बॉयलर में प्रवेश करने वाली नाइट्रस गैस की कुल मात्रा ज्ञात कीजिए

7) नाइट्रस गैस के घटकों की सांद्रता निर्धारित करें,% (वॉल्यूम):

ए) नाइट्रिक ऑक्साइड

बी) ऑक्सीजन

सी) आर्गन

डी) नाइट्रोजन

ई) जल वाष्प

8) नाइट्रस गैस की औसत ताप क्षमता की गणना करें:

Snav = 0.01 (31.68 PNO + 32.3 P2 + 20.78 स्टीम 30.8 PN2 + 37.4 Pvod 3 (68)

Sav=0.01(31.68 8.9+32.3 6.1+20.78 0.84+30.8 66.1+37.4 18.0) = 32.17 kJ/(kmol K)

जहां 31.68; 32.3; 20.78; 30.8 और 37.4 - 900 . के तापमान पर नाइट्रस गैस घटकों की ताप क्षमता , केजे / (किमीोल के)।

9) 198 . से भाप गर्म करने के लिए 250 . तक सुपरहीटर में गर्मी दूर करना आवश्यक है:

1880 किलोवाट, जहां 800 10 ³ और 1082 10 ³ J/kg - 198 . के तापमान पर अत्यधिक गरम भाप की विशिष्ट एन्थैल्पी और 250 और 1.5 एमपीए और 3.98 एमपीए का दबाव।

10) संपर्क तंत्र के आउटलेट पर नाइट्रस गैसों का तापमान इस खंड के लिए गर्मी संतुलन समीकरण से निर्धारित होता है:

6768 106 = 64631 1.66 10³ (900 - टी2)

11) हम नाइट्रस गैसों द्वारा ले जाने वाली ऊष्मा की गणना करते हैं। उस मामले पर विचार करें जब संपर्क उपकरण और अपशिष्ट ताप बॉयलर एक ही उपकरण के रूप में लगाए जाते हैं:

12) पर्यावरण के लिए गर्मी के नुकसान का निर्धारण

गर्मी इनपुट को प्रवाह दर के बराबर करते हुए, हम गर्मी संतुलन समीकरण बनाते हैं और इसे tx के संबंध में हल करते हैं:

ऊष्मा संतुलन के लिए तालिका भरें (सारणी 7)।

तालिका 7

इनपुट, kWखपत, kWअमोनिया-वायु मिश्रण द्वारा शुरू की गई हीट6369.2सुपरहीटर में जल वाष्प को गर्म करने के लिए हीट1880नाइट्रस गैसों द्वारा ली गई गर्मी20584.3प्रतिक्रिया (14) और (16)17030.6 पर्यावरण को नुकसान935.9कुल23399.8कुल23400.2 के दौरान जारी गर्मी

संतुलन विसंगति:

8. सुरक्षा और औद्योगिक पर्यावरण

उच्च दबाव में गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में संचालन का एक सुरक्षित तरीका सुनिश्चित करने के लिए, तकनीकी नियमों का कड़ाई से पालन करना आवश्यक है, कार्यस्थलों के लिए श्रम सुरक्षा निर्देश, श्रम सुरक्षा और विभाग की औद्योगिक सुरक्षा के निर्देश, निर्देश कुछ प्रकार के कार्य।

सेवा कर्मियों को मानदंडों द्वारा निर्धारित काम के कपड़े और सुरक्षा जूते में काम करने की अनुमति है, वे अपने साथ सेवा योग्य व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण रखने के लिए बाध्य हैं। काम शुरू करने से पहले हर शिफ्ट में सुरक्षात्मक उपकरण (व्यक्तिगत गैस मास्क) की जांच की जानी चाहिए।

तंत्र की सेवा करने वाले व्यक्तियों को सेवित किए जा रहे उपकरणों से संबंधित Gosgortekhnadzor के नियमों को जानना चाहिए। बॉयलर पर्यवेक्षण उपकरण परोसने वाले व्यक्ति - बॉयलर पर्यवेक्षण नियम।

प्रक्रिया के सभी चरणों में सामान्य तकनीकी व्यवस्था के उल्लंघन को रोकें।

सभी आवश्यक और ठीक से काम करने वाले सुरक्षा उपकरणों, इंस्ट्रूमेंटेशन और नियंत्रण उपकरणों, अलार्म और इंटरलॉक से लैस केवल सेवा योग्य उपकरणों पर ही काम करें।

मरम्मत के लिए उपकरण और संचार सौंपते समय, जिसमें अमोनिया संचय संभव है, नाइट्रोजन के साथ उपकरण और संचार को तब तक शुद्ध करें जब तक कि शुद्ध नाइट्रोजन में कोई दहनशील न हो।

उनकी मरम्मत के बाद अमोनिया के साथ उपकरण और संचार भरने से पहले, नाइट्रोजन के साथ शुद्ध करें जब तक कि शुद्ध नाइट्रोजन में ऑक्सीजन सामग्री 3.0% (वॉल्यूम) से अधिक न हो।

दबाव में संचार, फिटिंग, उपकरण की मरम्मत की अनुमति न दें। प्लग के साथ मरम्मत किए गए क्षेत्र को दबाने और बंद करने के बाद मरम्मत की जानी चाहिए। मरम्मत के लिए उपकरण, संचार को उड़ा देना या धोना चाहिए।

हाइड्रोलिक झटके से बचने के लिए, धीरे-धीरे ठंडी भाप पाइपलाइनों को भाप की आपूर्ति की जानी चाहिए, जिससे पाइपलाइन की पूरी लंबाई के साथ घनीभूत निर्वहन के साथ पर्याप्त ताप सुनिश्चित हो सके। जल निकासी से सूखी भाप का बाहर निकलना पाइपलाइन के पर्याप्त ताप का संकेत देता है।

दोषपूर्ण ग्राउंडिंग वाले विद्युत उपकरण चालू न करें।

इलेक्ट्रिक मोटर से वोल्टेज निकाले बिना, इलेक्ट्रिक ड्राइव वाले उपकरणों की मरम्मत की अनुमति न दें।

नियंत्रण और माप उपकरणों और बिजली के उपकरणों की मरम्मत और समायोजन केवल मुख्य उपकरण ऑपरेटर और इलेक्ट्रीशियन के विभाग की सेवाओं द्वारा किया जाना चाहिए।

उत्पादन और भंडारण सुविधाओं में खुली आग का उपयोग करना मना है: इन उद्देश्यों के लिए निर्दिष्ट स्थानों में धूम्रपान की अनुमति है।

इलेक्ट्रिक मोटर्स के शाफ्ट पर उपकरण के सभी घूर्णन भागों (युग्मन हिस्सों), घूर्णन प्रशंसकों के प्ररित करने वालों को सुरक्षित रूप से बांधा जाना चाहिए और उन्हें लाल रंग से रंगा जाना चाहिए।

एसिड लाइनों के निकला हुआ किनारा कनेक्शन सुरक्षात्मक आवरणों द्वारा संरक्षित किया जाना चाहिए।

पाइपलाइनों के निकला हुआ किनारा कनेक्शन के बोल्ट को कसने की अनुमति नहीं है, साथ ही दबाव में उपकरणों पर काम करने की अनुमति नहीं है।

दबाव में काम करने वाले उपकरण को दबाव में संचालित जहाजों और संचार के डिजाइन और सुरक्षित संचालन के लिए तकनीकी विशिष्टताओं और नियमों में निर्धारित आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए।

गैस खतरनाक काम करने के लिए वर्क परमिट की उपस्थिति में बंद जहाजों में काम किया जाना चाहिए।

वेंटिलेशन अच्छी स्थिति में होना चाहिए और लगातार संचालन में होना चाहिए।

भारोत्तोलन तंत्र, दबाव वाहिकाओं का रखरखाव केवल विशेष रूप से प्रशिक्षित व्यक्तियों और विशेष प्रमाण पत्र वाले व्यक्तियों द्वारा किया जाता है।

आपातकालीन अलमारियाँ, फायर डिटेक्टर, टेलीफोन, अग्निशमन उपकरणों के दृष्टिकोण को विदेशी वस्तुओं के साथ बंद करने की अनुमति नहीं है, उन्हें साफ और अच्छी स्थिति में रखा जाना चाहिए।

छतों, प्लेटफार्मों, वॉकवे में खुले उद्घाटन में 1 मीटर ऊंची बाड़ होनी चाहिए। बाड़ के नीचे एक तरफ या एक सुरक्षात्मक पट्टी 15 सेमी ऊंची होनी चाहिए।

सभी इंस्ट्रूमेंटेशन और ऑटोमेशन और ब्लॉकिंग सिस्टम अच्छी स्थिति में होने चाहिए।

उपकरण और पाइपलाइनों, रोटर ब्लेड, नाइट्रस गैस कम्प्रेसर की दीवारों और अन्य भागों और उपकरणों की आंतरिक सतहों पर नाइट्राइट-नाइट्रेट लवण के जमाव को रोकने के लिए, संपर्क उपकरण (20 मिनट से अधिक) के लंबे समय तक प्रज्वलन को रोकने के लिए, उत्प्रेरक का तापमान कम करना धुंध, उन्हें तोड़ना, अमोनिया की पर्ची के लिए अग्रणी, सतहों की सिंचाई की समाप्ति, जिससे नाइट्राइट-नाइट्रेट लवण का जमाव होता है।

समय पर पोंछना, प्रक्रिया उत्पादों के फैलाव से उपकरण की सफाई करना, पंप क्रैंककेस में तेल भरना।

मरम्मत और अन्य कार्यों के लिए कार्यस्थलों और 1.3 मीटर या उससे अधिक की ऊंचाई पर उनके लिए मार्ग की बाड़ लगाई जानी चाहिए।

यदि 1.3 मीटर और उससे अधिक की ऊंचाई पर काम के लिए बाड़ लगाना असंभव या अनुचित है, साथ ही 1.3 मीटर से अधिक की ऊंचाई पर सीढ़ी से काम करते समय, सुरक्षा बेल्ट का उपयोग करना आवश्यक है, जबकि जगह पर काम में सहायक कर्मचारी होने चाहिए जो कार्यकर्ता की सहायता के लिए तैयार हों। कारबिनर के बन्धन का स्थान कार्य के प्रमुख द्वारा निर्धारित किया जाता है।

सुरक्षा बेल्ट का परीक्षण कमीशनिंग से पहले और साथ ही ऑपरेशन के दौरान हर 6 महीने में किया जाता है। सुरक्षा बेल्ट को पंजीकरण संख्या और अगले परीक्षण की तारीख के साथ टैग किया जाना चाहिए।

नाइट्रिक एसिड के साथ काम करते समय (नमूना, संचार का निरीक्षण, उत्पादन शुरू करना एसिड पंप, आदि), व्यक्तिगत श्वसन और आंखों की सुरक्षा (ब्रांड "एम" के बॉक्स के साथ गैस मास्क को छानना, रबर के आधे मास्क के साथ काले चश्मे का उपयोग करना आवश्यक है) या plexiglass, या गैस मास्क हेलमेट से बना एक सुरक्षा कवच), रबर एसिड-प्रूफ दस्ताने, विशेष एसिड-प्रूफ कपड़े।

यदि उपकरण के संचालन में कोई खराबी, समर्थन, दीवारों आदि में दोष पाए जाते हैं। विभागाध्यक्ष, दुकान मैकेनिक को समय पर सूचित करें। यदि आवश्यक हो, तो उपकरण को बंद कर दें और मरम्मत के लिए डिलीवरी के लिए तैयार करें।

मरम्मत के लिए इकाई के प्रत्येक पड़ाव पर, ऑक्सीडाइज़र के निचले हैच को खोलें और वितरण ग्रिड पर अमोनियम लवण की उपस्थिति में, दीवारों और तल के साथ, इसे जीवित भाप से भाप दें, घनीभूत निकालें।

चौग़ा, जूते, दस्ताने में भाप, भाप घनीभूत के साथ काम किया जाना चाहिए।

विभाग में व्यावसायिक विषाक्तता और बीमारियों को रोकने के लिए, निम्नलिखित स्वच्छता और स्वच्छ आवश्यकताओं का पालन किया जाना चाहिए:

ए) हवा का तापमान होना चाहिए:

23- संक्रमणकालीन और सर्दियों की अवधि;

18-27- गर्मी की अवधि।

बी) सापेक्ष वायु आर्द्रता:

गर्मियों में - 75% से अधिक नहीं;

सर्दियों में - 65% से अधिक नहीं।

ग) शोर - ध्वनिरोधी केबिनों में 65 dBA से अधिक नहीं, अन्य स्थानों पर 80 dBA से अधिक नहीं;

डी) कंपन - ध्वनिरोधी केबिनों में 75 डीबी से अधिक नहीं, इंजन और संपर्क कक्षों में 92 डीबी से अधिक नहीं;

ई) कार्यस्थलों की रोशनी:

ध्वनिरोधी बूथ - कम से कम 200 लक्स;

अवशोषण स्तंभों के स्थलों पर - कम से कम 50 लक्स;

इंजन और संपर्क कक्ष में - कम से कम 75 लक्स।

च) परिसर के कार्य क्षेत्र की हवा में हानिकारक पदार्थों की अधिकतम अनुमेय एकाग्रता:

अमोनिया - 20 मिलीग्राम / एम 3 से अधिक नहीं;

नाइट्रोजन ऑक्साइड - 5 मिलीग्राम / एम 3 से अधिक नहीं।

व्यक्तिगत गैस मास्क के अलावा, विभाग के पास गैस मास्क को छानने और अलग करने की आपातकालीन आपूर्ति है।

आपातकालीन गैस मास्क को आपातकालीन कैबिनेट में रखा जाता है।

निष्कर्ष

पाठ्यक्रम के काम के दौरान, अमोनिया के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण के लिए एक रिएक्टर को गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में नाइट्रोजन ऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

प्रक्रिया की भौतिक और रासायनिक नींव पर विचार किया गया। प्रारंभिक कच्चे माल और तैयार उत्पाद की विशेषताएं दी गई हैं।

ऑक्सीकरण के लिए हवा की आवश्यक मात्रा की गणना 5900 वर्ग मीटर के रूप में की गई थी ³ अमोनिया का / घंटा, इसकी मात्रा 54304 m . थी ³ /एच हवा के साथ आपूर्ति की गई ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन की मात्रा की गणना हवा में उनके प्रतिशत के आधार पर की गई थी। अमोनिया के ऑक्सीकरण के बाद गैस में ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, आर्गन और जल वाष्प की मात्रा की भी गणना की गई।

गर्मी संतुलन की गणना की गई, जिसके परिणामस्वरूप सभी गर्मी प्रवाह की गणना की गई। अमोनिया ऑक्सीकरण की ऑटोथर्मल प्रक्रिया की गणना सुनिश्चित करने के लिए जिस तापमान पर अमोनिया-वायु मिश्रण को गर्म करना आवश्यक है; यह 288 था . सुपरहीटर की गणना के बाद नाइट्रस गैस का तापमान 836.7 . था . पर्यावरण के लिए गर्मी के नुकसान का निर्धारण किया जाता है।

गैर-केंद्रित नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए सबसे कुशल योजना पर साहित्य की समीक्षा की गई। उच्च दबाव में काम करने वाली प्रणाली को चुना गया था, क्योंकि यह इकाई कॉम्पैक्ट है, सभी उपकरण परिवहन योग्य हैं, इकाई का ऊर्जा चक्र स्वायत्त है। विचाराधीन योजना में, तकनीकी जरूरतों के लिए बिजली की खपत नहीं की जाती है। एसिड पंप करने के लिए आवश्यक पंपों को चलाने के लिए, बॉयलरों को फ़ीड पानी की आपूर्ति करने के लिए केवल थोड़ी मात्रा में बिजली की खपत होती है। इस योजना के अनुसार वातावरण में हानिकारक गैसों के उत्सर्जन के बिना कार्य किया जाता है।

प्रतिक्रिया दें संदर्भ

1. एट्रोशेंको वी.आई., कारगिन एस.आई. नाइट्रिक एसिड की तकनीक: प्रोक। विश्वविद्यालयों के लिए भत्ता। - तीसरा संस्करण।, संशोधित। और अतिरिक्त - एम .: रसायन विज्ञान, 1970. - 496 पी।

ईगोरोव ए.पी. शेरशेव्स्की ए.आई., शमनेंको आई.वी. अकार्बनिक पदार्थों की सामान्य रासायनिक प्रौद्योगिकी: तकनीकी स्कूलों के लिए पाठ्यपुस्तक। - ईडी। चौथा संशोधन - मॉस्को, लेनिनग्राद: रसायन विज्ञान, 1965 - 688।

करावेव एम.एम., ज़सोरिन ए.पी., क्लेशेव एन.एफ. अमोनिया / एड का उत्प्रेरक ऑक्सीकरण। करावेवा एम.एम. - एम .: रसायन विज्ञान, 1983। - 232 पी।

नाइट्रोजन उद्योग में उत्प्रेरक / एड। एट्रोशेंको वी.आई. - खार्कोव: विशा स्कूल, 1977. - 144 पी।

सामान्य रासायनिक प्रौद्योगिकी। संपादकीय के तहत प्रो. अमेलीना ए.जी. मॉस्को: रसायन विज्ञान, 1977। - 400 एस।

पावलोव के.एफ., रोमानकोव पीजी, नोस्कोव ए.ए. रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं और उपकरणों के दौरान उदाहरण और कार्य। एल।: रसायन विज्ञान, 1976 - 552।

पेर्लोव ई.आई., बगदासरीयन वी.एस. नाइट्रिक एसिड उत्पादन का अनुकूलन। एम.: रसायन विज्ञान, 1983. - 208 पी।

अकार्बनिक पदार्थों की तकनीक के लिए गणना: प्रोक। विश्वविद्यालयों के लिए मैनुअल / पॉज़िन एमई, कोपलेव बी.ए., बेलचेंको जी.वी. और आदि।; ईडी। पॉज़िना एम.ई. दूसरा संस्करण। संशोधित और अतिरिक्त - एल .: रसायन विज्ञान। लेनिनग्राद। विभाग, 1977 - 496 पी।

रुम्यंतसेव ओ.वी. नाइट्रोजन उद्योग में उच्च दबाव संश्लेषण की दुकानों के लिए उपकरण; प्रोक। विश्वविद्यालयों के लिए। - एम।: रसायन विज्ञान, 1970 - 376 पी।

10. सोकोलोव आर.एस. रासायनिक प्रौद्योगिकी: पाठ्यपुस्तक। छात्रों के लिए भत्ता। उच्चतर पाठयपुस्तक संस्थान: 2 टी में - एम।: ह्यूमैनिट एड। केंद्र VLADOS, 2000. - V.1: मानवजनित गतिविधि में रासायनिक उत्पादन। रासायनिक प्रौद्योगिकी के बुनियादी प्रश्न। अकार्बनिक पदार्थों का उत्पादन। - 368 पी।

अज़ोचिक की हैंडबुक./एड। मेलनिकोवा ई.वाई.ए. - V.2: नाइट्रिक एसिड का उत्पादन। नाइट्रोजन उर्वरकों का उत्पादन। सामग्री और बुनियादी विशेष उपकरण। ऊर्जा आपूर्ति। सुरक्षा इंजीनियरिंग। - एम .: रसायन विज्ञान - 1969। - 448 एस।

अकार्बनिक पदार्थों की रासायनिक प्रौद्योगिकी: 2 पुस्तकों में। पुस्तक 1. पाठ्यपुस्तक / टी.जी. अखमेतोव, आर.जी. पोर्फिरीवा, एल.जी. गाइसिन। - एम .: उच्चतर। स्कूल, 2002. 688s: बीमार।

कोरोबोच्किन वी.वी. नाइट्रिक एसिड प्रौद्योगिकी। - टॉम्स्क पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी का पब्लिशिंग हाउस। 2012.