Ինչից է պատրաստված սելիտրան: Ամոնիումի նիտրատի արտադրություն

Ամոնիումի նիտրատը ստացվում է գազային ամոնիակով ազոտական ​​թթուն չեզոքացնելուց՝ ըստ ռեակցիայի.

NH 3 (գ) + НNO 3 (լ) NH 4 NO 3 +144,9 կՋ

Այս գրեթե անդառնալի ռեակցիան ընթանում է բարձր արագությամբ և զգալի քանակությամբ ջերմության արտազատմամբ։ Սովորաբար այն իրականացվում է մթնոլորտայինին մոտ ճնշման տակ. որոշ երկրներում չեզոքացման կայանները գործում են 0,34 ՄՊա ճնշման տակ: Ամոնիումի նիտրատի արտադրության մեջ օգտագործվում է 47-60% նոսր ազոտական ​​թթու։

Չեզոքացման ռեակցիայի ջերմությունն օգտագործվում է ջուրը գոլորշիացնելու և լուծույթը խտացնելու համար։

Արդյունաբերական արտադրությունը ներառում է հետևյալ փուլերը. ազոտաթթվի չեզոքացում գազային ամոնիակով ITN ապարատում (չեզոքացման ջերմության օգտագործում); սելիտրայի լուծույթի գոլորշիացում, սելիտրա հալված հատիկավորում, հատիկների սառեցում, մակերեւութային ակտիվ նյութի հատիկների մշակում, սելիտրա փաթեթավորում, պահեստավորում և բեռնում, գազերի արտանետումներ և կեղտաջրերի մաքրում: Ազոտական ​​թթվի չեզոքացման ժամանակ ներմուծվում են հավելումներ։

Նկար 1-ում ներկայացված է 1360 տ/օր հզորությամբ ժամանակակից մեծ տոննաժային AS-72 ագրեգատը:

Բրինձ. մեկ.

1 - թթու ջեռուցիչ; 2 - ամոնիակ ջեռուցիչ; 3 - ITN սարքեր; 4 - չեզոքացուցիչ; 5 - գոլորշիացնող; 6 - ճնշման բաք; 7, 8 - հատիկավորիչներ; 9, 23-երկրպագուներ; 10 - լվացքի մացառ; 11 - թմբուկ; 12.14 - փոխակրիչներ; 13 - վերելակ; 15-հեղուկացված մահճակալի ապարատ; 16 - հատիկավոր աշտարակ; 17 - հավաքածու; 18, 20 - պոմպեր; 19 - լողի տանկ; 21-ֆիլտր լողի համար; 22 - օդի տաքացուցիչ

Մուտքային 58-60% ազոտական ​​թթուն տաքացվում է ջեռուցիչում 1-ից մինչև 70-80 o C ITN 3 ապարատի հյութի գոլորշիով և սնվում է չեզոքացման: Նախքան 3-րդ ապարատը, ջերմային ֆոսֆորական և ծծմբական թթուները ավելացվում են ազոտական ​​թթվին 0,3-0,5% P 2 O 5 և 0,05-0,2% ամոնիումի սուլֆատ, հաշվելով պատրաստի արտադրանքը:

Ծծմբային և ֆոսֆորական թթուները մատակարարվում են մխոցային պոմպերով, որոնց աշխատանքը հեշտությամբ և ճշգրիտ կարգավորվում է: Ստորաբաժանումը համալրված է զուգահեռ գործող երկու վնասազերծող սարքերով։ Այստեղ մատակարարվում է նաև գազային ամոնիակ, որը ջեռուցվում է ջեռուցիչ 2-ում գոլորշու կոնդենսատով մինչև 120-130 ° C: Մատակարարվող ազոտաթթվի և ամոնիակի քանակությունը կարգավորվում է այնպես, որ լուծումը ունենա ազոտաթթվի մի փոքր ավելցուկ ITN ապարատի ելքի մոտ: , ապահովելով ամոնիակի ամբողջական կլանումը։

Սարքի ստորին հատվածում թթուների չեզոքացումն է 155-170°C ջերմաստիճանում՝ 91-92% NH 4 NO 3 պարունակող լուծույթ ստանալու համար։ Սարքի վերին մասում ջրային գոլորշիները (այսպես կոչված հյութի գոլորշիները) լվանում են ամոնիումի նիտրատի և HN0 3 գոլորշիների շիթերից: Հյութի գոլորշու ջերմության մի մասն օգտագործվում է ազոտական ​​թթու տաքացնելու համար։ Այնուհետև հյութի գոլորշին մաքրման է ուղարկվում լվացքի մացառներում, այնուհետև արտանետվում մթնոլորտ:

Ամոնիումի նիտրատի թթվային լուծույթն ուղարկվում է չեզոքացուցիչ 4, որտեղ ամոնիակը մատակարարվում է լուծույթը չեզոքացնելու համար անհրաժեշտ քանակությամբ: Այնուհետև լուծույթը սնվում է գոլորշիչի 5-ի մեջ դուպարի վրա, որը ջրի գոլորշի է 1,4 ՄՊա ճնշման տակ և օդը տաքացվում է մինչև մոտ 180°C: Ստացված հալվածքը, որը պարունակում է 99,8-99,7% սելիտրա, անցնում է ֆիլտրով 21 175 ° C ջերմաստիճանում և կենտրոնախույս սուզվող պոմպով 20 սնվում է ճնշման տանկի 5, այնուհետև ուղղանկյուն մետաղական հատիկավոր աշտարակի մեջ 16՝ 11 երկարությամբ: մ, լայնությունը՝ 8 մ, իսկ վերևի բարձրությունը մինչև կոնը՝ 52,8 մ։

Աշտարակի վերին մասում հատիկավորիչներ են 7 և 8; աշտարակի ստորին հատվածին օդ է մատակարարվում, սելիտրայի սառեցնող կաթիլներ, որոնք վերածվում են հատիկների։ Սելիտրայի մասնիկների անկման բարձրությունը 50--55 մ է: Գրանուլատորների դիզայնը ապահովում է միատեսակ գրանուլոմետրիկ բաղադրության հատիկների արտադրությունը՝ փոքր հատիկների նվազագույն պարունակությամբ, ինչը նվազեցնում է աշտարակից օդով փոշու ներթափանցումը: Աշտարակի ելքի մոտ հատիկների ջերմաստիճանը 90--110°C է, ուստի դրանք ուղարկվում են սառեցման հեղուկացված մահճակալի ապարատ 15: Հեղուկացված մահճակալի ապարատը ուղղանկյուն ապարատ է, որն ունի երեք հատված և հագեցած է անցքերով վանդակաճաղով: . Օդը մատակարարվում է վանդակաճաղի տակ օդափոխիչներով, այդպիսով ստեղծելով 100--150 մմ բարձրությամբ սելիտրայի հատիկների հեղուկացված շերտ, որոնք դուրս են գալիս հատիկավոր աշտարակից փոխակրիչի միջով: Գոյություն ունի հատիկների ինտենսիվ սառեցում մինչև 40°C (բայց ոչ ավելի, քան 50°C) ջերմաստիճան, որը համապատասխանում է IV փոփոխության գոյության պայմաններին: Եթե ​​հովացման օդի ջերմաստիճանը 15°C-ից ցածր է, ապա մինչև հեղուկացված մահճակալի ապարատ մտնելը օդը տաքացնում են ջերմափոխանակիչում մինչև 20°C: Ցուրտ ժամանակահատվածում կարող է գործել 1-2 հատված։

15 ապարատից օդը մտնում է հատիկավոր աշտարակ՝ հատիկների ձևավորման և դրանց սառեցման համար:

Ամոնիումի նիտրատի հատիկները հեղուկացված անկողնու ապարատից սնվում են փոխակրիչ 14-ով` մակերևութային ակտիվ նյութով մշակելու համար պտտվող թմբուկ 11: Այստեղ հատիկները ցողվում են NF ցրիչի 40% ջրային լուծույթով: Դրանից հետո սելիտրան անցնում է էլեկտրամագնիսական բաժանարարով, որպեսզի առանձնացնի պատահաբար թակարդված մետաղական առարկաները և ուղարկվում է բունկեր, այնուհետև կշռման և փաթեթավորման թղթի կամ պոլիէթիլենային տոպրակների մեջ: Պայուսակները փոխակրիչով տեղափոխվում են վագոններ կամ պահեստ բեռնելու համար:

Օդը, որը դուրս է գալիս հատիկավոր աշտարակի վերին մասից, աղտոտված է ամոնիումի նիտրատի մասնիկներով, իսկ չեզոքացնողից ստացված հյութի գոլորշին և գոլորշիացնողից գոլորշի-օդ խառնուրդը պարունակում են չհակազդող ամոնիակ և ազոտաթթու և ներածված ամոնիումի նիտրատի մասնիկներ: Գրանուլյացիայի աշտարակի վերին մասում մաքրման համար տեղադրվում են վեց զուգահեռ գործող լվացքի ափսե տիպի մացառներ 10, ոռոգվում են ամոնիումի նիտրատի 20-30% լուծույթով, որը մատակարարվում է բաքից 18 պոմպով։ Այս լուծույթի մի մասը շեղվում է ITN չեզոքացուցիչին՝ հյութի գոլորշին լվանալու համար, այնուհետև խառնվում է ամոնիումի նիտրատի լուծույթի հետ և, հետևաբար, գնում է արտադրանքի արտադրության:

Լուծույթի մի մասը (20-30%) շարունակաբար դուրս է բերվում ցիկլից, ուստի ցիկլը սպառվում է և համալրվում ջրի ավելացումով: Յուրաքանչյուր մաքրիչի ելքի մոտ տեղադրված է օդափոխիչ 9՝ 100,000 մ 3/ժ հզորությամբ, որը ներծծում է օդը հատիկավոր աշտարակից և արտանետում այն ​​մթնոլորտ։

Ամոնիումի նիտրատ կամ ամոնիումի նիտրատ NH 4 NO 3 սպիտակ բյուրեղային նյութ է, որը պարունակում է 35% ազոտ ամոնիումի և նիտրատի ձևերով, ազոտի երկու ձևերն էլ հեշտությամբ կլանում են բույսերը: Հատիկավոր ամոնիումի նիտրատը մեծ մասշտաբով օգտագործվում է ցանքսից առաջ և բոլոր տեսակի վերին հարդարման համար: Ավելի փոքր մասշտաբով այն օգտագործվում է պայթուցիկ նյութերի արտադրության համար։

Ամոնիումի նիտրատը լավ լուծվում է ջրի մեջ և ունի բարձր հիգրոսկոպիկություն (օդից խոնավություն կլանելու ունակություն), ինչը հանգեցնում է պարարտանյութի հատիկների տարածմանը, կորցնում են իրենց բյուրեղային ձևը, առաջանում է պարարտանյութի թխում. հիմնական նյութը վերածվում է պինդ մոնոլիտ զանգվածի:

Ամոնիումի նիտրատի արտադրության սխեմատիկ դիագրամ

Գործնականում չփակող ամոնիումի նիտրատ ստանալու համար օգտագործվում են մի շարք տեխնոլոգիական մեթոդներ։ Հիգրոսկոպիկ աղերի կողմից խոնավության կլանման արագությունը նվազեցնելու արդյունավետ միջոց է դրանց հատիկավորումը։ Միատարր հատիկների ընդհանուր մակերեսը փոքր է նույն քանակությամբ նուրբ բյուրեղային աղի մակերեսից, հետևաբար հատիկավոր պարարտանյութերը ավելի դանդաղ են կլանում խոնավությունը:

Որպես նմանատիպ գործող հավելումներ օգտագործվում են նաև ամոնիումի ֆոսֆատները, կալիումի քլորիդը, մագնեզիումի նիտրատը: Ամոնիումի նիտրատի արտադրության գործընթացը հիմնված է գազային ամոնիակի փոխազդեցության տարասեռ ռեակցիայի վրա ազոտաթթվի լուծույթի հետ.

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3; ΔН = -144,9կՋ

Քիմիական ռեակցիան ընթանում է բարձր արագությամբ. արդյունաբերական ռեակտորում այն ​​սահմանափակվում է հեղուկի մեջ գազի լուծարմամբ։ Ռեակտիվների խառնումը մեծ նշանակություն ունի դիֆուզիոն հետամնացությունը նվազեցնելու համար:

Ամոնիումի նիտրատի արտադրության տեխնոլոգիական գործընթացը, ի լրումն ամոնիակով ազոտաթթվի չեզոքացման փուլին, ներառում է սելիտրայի լուծույթի գոլորշիացման, հալվածքի հատիկավորման, հատիկների սառեցման, մակերևութային ակտիվ նյութերով հատիկների մշակման, փաթեթավորման, պահպանման և բեռնման փուլերը: սելիտրա, մաքրող գազերի արտանետումները և կեղտաջրերը: Նկ. 8.8-ում ներկայացված է 1360 տոննա/օր հզորությամբ ամոնիումի նիտրատի AS-72 արտադրության ժամանակակից մեծ հզորությամբ միավորի դիագրամ: Բնօրինակ 58-60% ազոտաթթուն ջեռուցվում է ջեռուցիչում մինչև 70-80°C ITN 3 ապարատի հյութի գոլորշիով և սնվում է չեզոքացման: Նախքան 3-րդ սարքավորումը, ֆոսֆորական և ծծմբական թթուները ավելացվում են ազոտական ​​թթվին այնպիսի քանակությամբ, որ պատրաստի արտադրանքը պարունակում է 0,3-0,5% P 2 O 5 և 0,05-0,2% ամոնիումի սուլֆատ: Միավորը համալրված է երկու ITN սարքերով, որոնք աշխատում են զուգահեռաբար: Բացի ազոտական ​​թթվից, նրանց մատակարարվում է գազային ամոնիակ, որը նախապես տաքացվում է ջեռուցիչ 2-ում գոլորշու կոնդենսատով մինչև 120-130°C: Մատուցվող ազոտական ​​թթվի և ամոնիակի քանակները կարգավորվում են այնպես, որ ITN ապարատի ելքի մոտ լուծույթն ունենա թթվի մի փոքր ավելցուկ (2–5 գ/լ), որն ապահովում է ամոնիակի ամբողջական կլանումը։

Սարքի ստորին հատվածում չեզոքացման ռեակցիա է տեղի ունենում 155-170°C ջերմաստիճանում; դա առաջացնում է 91-92% NH 4 NO 3 պարունակող խտացված լուծույթ: Սարքի վերին մասում ջրային գոլորշիները (այսպես կոչված, հյութի գոլորշին) լվանում են ամոնիումի նիտրատի և ազոտական ​​թթվի գոլորշիներից: Հյութի գոլորշու ջերմության մի մասն օգտագործվում է ազոտական ​​թթու տաքացնելու համար։ Այնուհետև հյութի գոլորշին ուղարկվում է մաքրման և արտանետվում մթնոլորտ։

Նկար 8.8 AS-72 ամոնիումի նիտրատի միավորի սխեման.

1 – թթվային տաքացուցիչ; 2 – ամոնիակ ջեռուցիչ; 3 – ITN սարքեր; 4 - հետո չեզոքացուցիչ; 5 – գոլորշիացուցիչ; 6 - ճնշման բաք; 7.8 - հատիկավորիչներ; 9.23 - երկրպագուներ; 10 – լվացքի մացառ; 11 - թմբուկ; 12.14 - փոխակրիչներ; 13 - վերելակ; 15 – հեղուկացված մահճակալի ապարատ; 16 - հատիկավոր աշտարակ; 17 - հավաքածու; 18, 20 - պոմպեր; 19 - լողի տանկ; 21 - ֆիլտր լողի համար; 22 - օդի տաքացուցիչ:

Ամոնիումի նիտրատի թթվային լուծույթ ուղարկվում է չեզոքացուցիչ 4; որտեղ ներթափանցում է ամոնիակը, որն անհրաժեշտ է մնացած ազոտաթթվի հետ փոխազդեցության համար: Այնուհետև լուծույթը սնվում է գոլորշիչ 5: Ստացված հալվածքը, որը պարունակում է 99,7-99,8% նիտրատ, անցնում է ֆիլտրով 21 175 ° C ջերմաստիճանում և կենտրոնախույս սուզվող պոմպով սնվում է 6 ճնշման տանկի մեջ, այնուհետև ուղղանկյունի մեջ: մետաղական հատիկավոր աշտարակ 16.

Աշտարակի վերին մասում կան հատիկավորիչներ 7 և 8, որոնց ստորին հատվածը սնվում է օդով, որը սառեցնում է վերևից թափվող սելիտրայի կաթիլները։ 50-55 մ բարձրությունից սելիտրայի կաթիլների անկման ժամանակ առաջանում են պարարտանյութի հատիկներ, երբ դրանց շուրջ օդ է հոսում։ Գնդիկների ջերմաստիճանը աշտարակի ելքի մոտ 90-110°C է; տաք հատիկները սառչում են հեղուկացված մահճակալի ապարատի մեջ 15: Սա ուղղանկյուն ապարատ է, որն ունի երեք հատված և հագեցած է անցքերով վանդակաճաղով: Օդափոխիչները օդ են մատակարարում վանդակաճաղի տակ; Սա ստեղծում է նիտրատային հատիկների հեղուկացված հուն, որը գալիս է փոխակրիչի միջով հատիկավորման աշտարակից: Սառչելուց հետո օդը մտնում է հատիկավոր աշտարակ: Ամոնիումի նիտրատի կոնվեյեր 14-ի հատիկներն օգտագործվում են պտտվող թմբուկի մեջ մակերևութային ակտիվ նյութերով մշակելու համար: Այնուհետև պատրաստի պարարտանյութը փոխակրիչ 12-ով ուղարկվում է փաթեթավորման:

Գրանուլյացիայի աշտարակից դուրս եկող օդը աղտոտված է ամոնիումի նիտրատի մասնիկներով, իսկ չեզոքացնողից ստացված հյութի գոլորշին և գոլորշիացնողից գոլորշի-օդ խառնուրդը պարունակում են չհակազդող ամոնիակ և ազոտաթթու, ինչպես նաև տարվող ամոնիումի նիտրատի մասնիկներ:

Այս հոսանքները հատիկավոր աշտարակի վերին մասում մաքրելու համար կան վեց զուգահեռ գործող լվացող ափսե տիպի մաքրիչ 10, ոռոգված ամոնիումի նիտրատի 20-30% լուծույթով, որը մատակարարվում է պոմպ 18-ով 17 հավաքածուից: այս լուծույթը շեղվում է ITN չեզոքացուցիչին՝ հյութի գոլորշու լվացման համար, այնուհետև խառնվում է սելիտրա լուծույթի հետ և, հետևաբար, օգտագործվում է արտադրանք պատրաստելու համար: Մաքրված օդը ներծծվում է հատիկավոր աշտարակից օդափոխիչ 9-ով և արտանետվում մթնոլորտ:

Ամոնիումի նիտրատի արտադրության տեխնոլոգիական գործընթացը բաղկացած է հետևյալ հիմնական փուլերից՝ ազոտական ​​թթվի չեզոքացում գազային ամոնիակով, ամոնիումի նիտրատի լուծույթի գոլորշիացում, հալվածքի բյուրեղացում և հատիկավորում։

Գազային ամոնիակը ջեռուցիչ 1-ից և ազոտական ​​թթուն տաքացուցիչից 2-ից 80-90 0 C ջերմաստիճանի դեպքում մտնում են ITP 3 ապարատ: Ամոնիակի կորուստը նվազեցնելու համար գոլորշու հետ միասին ռեակցիան իրականացվում է թթվի ավելցուկով: Սարքի 3-ից ամոնիումի նիտրատի լուծույթը չեզոքացվում է հետնեզոքացուցիչ 4-ում ամոնիակով և գոլորշիացման համար մտնում է գոլորշիչ 5: ուղղանկյուն հատիկավոր աշտարակ 16:

Նկ.5.1. Ամոնիումի նիտրատի արտադրության տեխնոլոգիական սխեմա.

1 - ամոնիակ ջեռուցիչ, 2 - ազոտաթթվի ջեռուցիչ, 3 - ITN ապարատ (օգտագործելով չեզոքացման ջերմությունը), 4 - լրացուցիչ չեզոքացուցիչ, 5 - գոլորշիացուցիչ, 6 - ճնշման բաք, 7.8 - հատիկավորիչներ, 9.23 - օդափոխիչներ, 10 - լվացող մացառ, 11-թմբուկ, 12,14- փոխակրիչներ, 13-վերելակ, 15-հեղուկացված մահճակալի ապարատ, 16-գրանուլյացիոն աշտարակ, 17-կոլեկտոր, 18,20-պոմպեր, 19-լողացող բաք, 21-լողացող ֆիլտր, 22-օդափոխիչ:

Աշտարակի վերին մասում կան հատիկավորիչներ 7 և 8, որոնց ստորին հատվածը սնվում է օդով, որը սառեցնում է վերևից թափվող սելիտրայի կաթիլները։ Սելիտրայի կաթիլների անկման ժամանակ 50-55 մետր բարձրությունից, երբ օդը հոսում է դրանց շուրջը, ձևավորվում են հատիկներ, որոնք սառչում են հեղուկացված հունով ապարատի 15-ում: Սա ուղղանկյուն ապարատ է, որն ունի երեք հատված և անցքերով ցանց: Օդափոխիչները օդ են մատակարարում վանդակաճաղի տակ: Ստեղծվում է սելիտրայի հատիկների հեղուկացված հուն, որը գալիս է հատիկավոր աշտարակից փոխակրիչի միջոցով: Սառչելուց հետո օդը մտնում է հատիկավոր աշտարակ:

Ամոնիումի նիտրատի կոնվեյեր 14-ի հատիկները մատուցվում են մակերեսային ակտիվ նյութերով մշակման համար պտտվող թմբուկում 11: Այնուհետև պատրաստի պարարտանյութի փոխակրիչ 12-ն ուղարկվում է փաթեթ:

Օդը, որը դուրս է գալիս հատիկավոր աշտարակից, աղտոտված է ամոնիումի նիտրատով, իսկ չեզոքացնողից ստացված հյութի գոլորշին պարունակում է չհակազդող ամոնիակ և ազոտաթթու, ինչպես նաև տարվող ամոնիումի նիտրատի մասնիկներ: Այս հոսանքները հատիկավոր աշտարակի վերին մասում մաքրելու համար կան վեց զուգահեռ գործող լվացող ափսեի տիպի մաքրիչ 10, ոռոգված սելիտրայի 20-30% լուծույթով, որը մատակարարվում է 18 պոմպով 17 հավաքածուից մինչև լուծույթ: սելիտրա, և, հետևաբար, օգտագործվում է արտադրանք պատրաստելու համար: Մաքրված օդը ներծծվում է հատիկավոր աշտարակից օդափոխիչ 9-ով և արտանետվում մթնոլորտ:

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Ազոտի արդյունաբերությունը ամենաարագ զարգացող ճյուղերից է։

Ազոտական ​​թթուն ազոտ պարունակող նյութերի մեծ մասի արտադրության մեկնարկային արտադրանքներից է և հանդիսանում է ամենակարևոր թթուներից մեկը։

Արտադրության մասշտաբով ազոտական ​​թթուն տարբեր թթուների շարքում երկրորդ տեղն է զբաղեցնում ծծմբաթթվից հետո։ Արտադրության մեծ ծավալը բացատրվում է նրանով, որ ազոտական ​​թթուն և դրա աղերը մեծ նշանակություն են ձեռք բերել ազգային տնտեսության մեջ։

Ազոտական ​​թթվի սպառումը չի սահմանափակվում միայն պարարտանյութերի արտադրությամբ։ Այն լայն կիրառություն է գտնում բոլոր տեսակի պայթուցիկ նյութերի, մի շարք տեխնիկական աղերի արտադրության մեջ, օրգանական սինթեզի արդյունաբերության մեջ, ծծմբաթթվի արտադրության մեջ, հրթիռային տեխնիկայում և ժողովրդական տնտեսության շատ այլ ճյուղերում։

Ազոտական ​​թթվի արդյունաբերական արտադրությունը հիմնված է ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացման վրա մթնոլորտային թթվածնով, որին հաջորդում է ստացված ազոտի օքսիդների կլանումը ջրի միջոցով:

Այս դասընթացի նախագծի նպատակն է դիտարկել ազոտաթթվի արտադրության առաջին փուլը` ամոնիակի կոնտակտային օքսիդացումը, ինչպես նաև ռեակտորի նյութական և ջերմային հաշվեկշիռների հաշվարկը:

Ազոտական ​​թթվի արտադրության տեխնոլոգիական սխեմաներում կարևոր է ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացման գործընթացը, քանի որ այն որոշում է երեք հիմնական ցուցանիշ՝ ամոնիակի սպառումը, պլատինե մետաղների ներդրումներն ու կորուստները, ինչպես նաև սխեմայի էներգետիկ հնարավորությունները: Այս առումով ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացման գործընթացի բարելավումը մեծ նշանակություն ունի ազոտաթթվի և ընդհանրապես հանքային պարարտանյութերի արտադրության համար։

1. ԱԶՈՏԱԿԱՆ ԹԹՎԻ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐՆԵՐԸ

1.1 Ազոտական ​​թթվի տարատեսակներ

Արդյունաբերության մեջ օգտագործում են 2 աստիճանի ազոտական ​​թթու՝ նոսր (թույլ) 30-60% HNO3 պարունակությամբ և խտացված, որը պարունակում է 97-99% HNO3, ինչպես նաև համեմատաբար փոքր քանակությամբ ռեակտիվ և բարձր մաքուր ազոտական ​​թթու։ Արտադրված ազոտաթթվի որակը պետք է համապատասխանի սահմանված չափանիշներին։

Ըստ ֆիզիկաքիմիական պարամետրերի՝ խտացված ազոտական ​​թթուն պետք է համապատասխանի աղյուսակ 1-ում նշված չափանիշներին:

Աղյուսակ 1 - Խտացված ազոտական ​​թթվի որակի պահանջներ (ԳՕՍՏ 701-89)

Արտադրված ազոտաթթվի որակը պետք է համապատասխանի 2-րդ և 3-րդ աղյուսակներում նշված սահմանված չափանիշներին:

Աղյուսակ 2 - Ոչ խտացված ազոտական ​​թթվի որակի պահանջներ (OST 6-03-270-76)

Աղյուսակ 3 - Ազոտական ​​թթվի որակի պահանջներ (ԳՕՍՏ 4461-67)

Բովանդակությունը%, ոչ ավելի 005sulfates (SO42) -0.00020.00050.002Phosphates (PO43-) 0.0000.000.000.00.0020.00010.0003calcium (AS) 0.0050.00.00 0000030.00001Ծանր մետաղներ (Pb)0.000020.00050.0005

1.2 Ազոտական ​​թթվի օգտագործումը

Ազոտական ​​թթուն օգտագործվում է գործունեության տարբեր ոլորտներում.

1)դետալների ցինկապատման և քրոմապատման ժամանակ;

)հանքային պարարտանյութերի արտադրության համար;

)պայթուցիկ նյութեր ձեռք բերել (ռազմական արդյունաբերություն);

)դեղերի (դեղագործական) արտադրության մեջ.

)լուսանկարչության համար արծաթի նիտրատի ստացում;

)մետաղական ձևերի փորագրման և փորագրման համար;

)որպես հումք խտացված ազոտական ​​թթու ստանալու համար.

)հիդրոմետալուրգիայում;

)զարդերի մեջ - ոսկու համաձուլվածքում ոսկին որոշելու հիմնական միջոցը.

)ձեռք բերել անուշաբույր նիտրոմիացություններ՝ ներկանյութերի, դեղաբանական պատրաստուկների և նուրբ օրգանական սինթեզում օգտագործվող այլ միացությունների պրեկուրսորներ.

)նիտրոցելյուլոզ ստանալու համար:

1.3 Ազոտական ​​թթվի հատկությունները

3.1 Ազոտական ​​թթվի ֆիզիկական հատկությունները

Ազոտական ​​թթուն ուժեղ միաբազային թթուներից է, որն ունի սուր խեղդող հոտ, զգայուն է լույսի նկատմամբ և պայծառ լույսի ներքո քայքայվում է ազոտի օքսիդներից մեկի (որ կոչվում է նաև շագանակագույն գազ՝ NO2) և ջրի։ Ուստի ցանկալի է այն պահել մուգ տարաներում։ Խտացված վիճակում այն ​​չի լուծում ալյումինն ու երկաթը, ուստի այն կարելի է պահել համապատասխան մետաղական տարաներում։ Ազոտական ​​թթու - ուժեղ էլեկտրոլիտ է (ինչպես շատ թթուներ) և շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ: Այն հաճախ օգտագործվում է օրգանական նյութերի հետ ռեակցիաներում։

Ազոտի ազոտը քառավալենտ է, օքսիդացման աստիճանը՝ +5։ Ազոտական ​​թթուն օդում գոլորշիացող անգույն հեղուկ է, հալման ջերմաստիճանը -41,59 , եռման կետ +82,6 մասնակի ընդլայնմամբ։ Ջրում ազոտական ​​թթվի լուծելիությունը սահմանափակված չէ։ 0,95-0,98 զանգվածային բաժնով HNO3-ի ջրային լուծույթները կոչվում են «ծխող ազոտական ​​թթու», 0,6-0,7 զանգվածային մասով՝ խտացված ազոտական ​​թթու։ Ջրի հետ ձևավորում է ազեոտրոպ խառնուրդ (զանգվածային բաժին 68,4%, d20 = 1,41 գ/սմ, եռալ = 120,7 )

Ջրային լուծույթներից բյուրեղանալիս ազոտաթթուն ձևավորում է բյուրեղային հիդրատներ.

) HNO3 H2O մոնոհիդրատ, հալոց = -37,62 ;

2) HNO3 3H2O տրիհիդրատ, հալոց = -18,47 .

Ազոտական ​​թթուն, ինչպես օզոնը, կարող է մթնոլորտում ձևավորվել կայծակի բռնկումների ժամանակ։ Ազոտը, որը կազմում է մթնոլորտային օդի 78%-ը, փոխազդում է մթնոլորտի թթվածնի հետ՝ առաջացնելով NO ազոտի օքսիդ։ Օդի մեջ հետագա օքսիդացումից հետո այս օքսիդը վերածվում է ազոտի երկօքսիդի (շագանակագույն գազ NO2), որն արձագանքում է մթնոլորտային խոնավության (ամպեր և մառախուղ)՝ առաջացնելով ազոտաթթու։

Բայց նման փոքր քանակությունը լիովին անվնաս է երկրի և կենդանի օրգանիզմների էկոլոգիայի համար։ Ազոտական ​​թթվի մեկ ծավալը և աղաթթվի երեք ծավալը կազմում են միացություն, որը կոչվում է aqua regia: Այն կարողանում է լուծել սովորական թթուներում չլուծվող մետաղներ (պլատին և ոսկի)։ Երբ թուղթը, ծղոտը, բամբակը ներմուծվում են այս խառնուրդի մեջ, տեղի կունենա ուժեղ օքսիդացում, նույնիսկ բռնկում:

1.3.2 Ազոտական ​​թթվի քիմիական հատկությունները

Ազոտական ​​թթուն ցուցադրում է տարբեր քիմիական հատկություններ՝ կախված կոնցենտրացիայից և այն նյութից, որի հետ փոխազդում է։

Եթե ​​ազոտական ​​թթուն խտացված է.

1) մետաղների հետ՝ երկաթ (Fe), քրոմ (Cr), ալյումին (Al), ոսկի (Au), պլատին (Pt), իրիդիում (Ir), նատրիում (Na) - չի փոխազդում պաշտպանիչ նյութի ձևավորման պատճառով։ թաղանթ դրանց մակերեսին, որը թույլ չի տալիս մետաղի հետագա օքսիդացում: Մնացած բոլոր մետաղներով<#"justify">HNO3 կոնց + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O (1)

2) ոչ մետաղներով<#"justify">HNO3 կոնց. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O (2)

Եթե ​​ազոտական ​​թթուն նոսրացած է.

1) հողալկալիական մետաղների, ինչպես նաև ցինկի (Zn), երկաթի (Fe) հետ փոխազդելու ժամանակ այն օքսիդացվում է ամոնիակի (NH3) կամ ամոնիումի նիտրատի (NH4NO3): Օրինակ, մագնեզիումի (Mg) հետ արձագանքելիս.

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

Բայց ազոտի օքսիդը (N2O) նույնպես կարող է առաջանալ, օրինակ՝ մագնեզիումի (Mg) հետ արձագանքելիս.

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

Փոխազդում է այլ մետաղների հետ՝ առաջացնելով ազոտի օքսիդ (NO), օրինակ՝ լուծում է արծաթը (Ag):

HNO3 նոսրացված + Ag = AgNO3 + NO + H2O (5)

2) նմանապես արձագանքում է ոչ մետաղների, օրինակ՝ ծծմբի հետ<#"justify">HNO3 նոսրացված + S = H2SO4 + 2NO (6)

Ծծմբի օքսիդացում՝ ծծմբաթթվի առաջացման և գազի՝ ազոտի օքսիդի արտազատման համար;

3) քիմիական ռեակցիա մետաղների օքսիդներով, օրինակ՝ կալցիումի օքսիդով.

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

Ձևավորվում է աղ (կալցիումի նիտրատ) և ջուր;

) քիմիական ռեակցիա հիդրօքսիդների (կամ հիմքերի) հետ, օրինակ՝ խարխլված կրի հետ.

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

Ձևավորվում է աղ (կալցիումի նիտրատ) և ջուր - չեզոքացման ռեակցիա;

) քիմիական ռեակցիա աղերի հետ, օրինակ՝ կավիճով.

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

Առաջանում է աղ (կալցիումի նիտրատ) և մեկ այլ թթու (այս դեպքում՝ ածխաթթու, որը քայքայվում է ջրի և ածխածնի երկօքսիդի)։

6) կախված լուծված մետաղից՝ աղի քայքայումը ջերմաստիճանում տեղի է ունենում հետևյալ կերպ.

ա) ցանկացած մետաղ (նշվում է որպես Me) մինչև մագնեզիում (Mg).

MeNO2 + O2 (10)

բ) ցանկացած մետաղ՝ մագնեզիումից (Mg) մինչև պղինձ (Cu).

3 = MeO + NO2 + O2 (11)

գ) պղնձից հետո ցանկացած մետաղ (Cu).

3 = Me + NO2 + O2 (12)

2. ԱԶՈՏԱԿԱՆ ԹԹՎԻ ՍՏԱՆՑՄԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ

ազոտական ​​թթու կատալիզատոր ամոնիակ

Նոսրացած ազոտաթթվի արտադրության արդյունաբերական մեթոդները ներառում են հետևյալ քայլերը.

) ազոտի օքսիդի (II) ստացում.

2) դրա օքսիդացումը ազոտի օքսիդի (IV).

3) NO2-ի կլանումը ջրով.

4) արտանետվող գազերի (հիմնականում մոլեկուլային ազոտ պարունակող) մաքրում ազոտի օքսիդներից.

Խտացված ազոտական ​​թթուն ստացվում է երկու եղանակով.

1) առաջին մեթոդը բաղկացած է ազոտական ​​թթու, ջուր և ջրահեռացնող նյութեր (սովորաբար ծծմբաթթու կամ մագնեզիումի նիտրատ) պարունակող եռակի խառնուրդների ուղղումից: Արդյունքում ստացվում են 100% ազոտական ​​թթվի գոլորշիներ (որոնք խտանում են) և ջրազրկող նյութի ջրային լուծույթները, վերջինս գոլորշիացվում և վերադարձվում է արտադրության;

2) երկրորդ մեթոդը հիմնված է ռեակցիայի վրա.

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

5 ՄՊա ճնշման դեպքում և մաքուր O2 օգտագործելով, առաջանում է 97-98% թթու, որը պարունակում է մինչև 30% զանգվածային ազոտի օքսիդներ։ Թիրախային արտադրանքը ստացվում է այս լուծույթի թորման միջոցով: Բարձր մաքրության ազոտական ​​թթու ստացվում է 97-98,5% ազոտական ​​թթուով թորման միջոցով սիլիկատային կամ քվարցային ապակյա սարքավորումներում: Նման թթվի մեջ կեղտերի պարունակությունը 110-6%-ից պակաս է քաշով։

3. ՀՈՒՄՔԻ ՀԻՄԱՔ ՈՉ խտացված ազոտական ​​թթվի ԱՐՏԱԴՐՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ.

Ոչ խտացված ազոտական ​​թթվի արտադրության հիմնական հումքը ներկայումս ամոնիակն է, օդը և ջուրը։ Օժանդակ նյութական և էներգետիկ ռեսուրսները կատալիզատորներ են ամոնիակի օքսիդացման և արտանետվող գազերի մաքրման, բնական գազի, գոլորշու և էլեկտրաէներգիայի համար:

1. Ամոնիակ. Նորմալ պայմաններում այն ​​անգույն գազ է՝ սուր հոտով, հեշտությամբ լուծվող ջրում և այլ լուծիչներում, ձևավորում է կիսահիդրատներ և մոնոհիդրատներ։ Սինթետիկ ամոնիակի արտադրության զարգացման շրջադարձային կետը արդյունաբերության մեջ ջրածնի արտադրության ներկայումս գերիշխող մեթոդի օգտագործումն էր՝ բնական գազի մեջ պարունակվող մեթանը փոխակերպելով հարակից նավթային գազերի և զտված նավթամթերքների: Հեղուկ ամոնիակում կեղտերի պարունակությունը կարգավորվում է ԳՕՍՏ 6221-82-ով: Առավել բնորոշ կեղտերն են՝ ջուրը, քսայուղերը, կատալիզատորի փոշին, կեղևը, ամոնիումի կարբոնատը, լուծված գազերը (ջրածին, ազոտ, մեթան)։ Եթե ​​ԳՕՍՏ-ը խախտվում է, ամոնիակում պարունակվող կեղտը կարող է ներթափանցել ամոնիակ-օդ խառնուրդ և նվազեցնել ազոտի օքսիդի (II) ելքը, իսկ ջրածինը և մեթանը կարող են փոխել ամոնիակ-օդ խառնուրդի պայթուցիկ սահմանները:

Օդ. Տեխնիկական հաշվարկների համար ենթադրվում է, որ չոր օդը պարունակում է [%, (հատ.)]՝ N2 = 78,1, O2 = 21,0, Ar2 = 0,9, H2O = 0,1-2,8: Օդում կարող են լինել նաև SO2, NH3, CO2 հետքեր։ Արդյունաբերական օբյեկտների տարածքում օդն աղտոտված է տարբեր ծագման փոշով, ինչպես նաև արտանետվող գազերի տարբեր բաղադրիչներով (SO2, SO3, H2S, С2H2, Cl2 և այլն): Օդում փոշու քանակը 0,5-1,0 մգ/մ3 է։

3. Ջուր. Օգտագործվում է ազոտաթթվի արտադրության մեջ ներծծող սյունակի ոռոգման, թափոնների ջերմային կաթսաներում ջերմության վերականգնման ժամանակ գոլորշու առաջացման, ռեակցիոն հովացման սարքերի համար։ Ազոտի օքսիդների կլանման համար առավել հաճախ օգտագործվում են գոլորշու կոնդենսատ և քիմիապես մաքրված ջուր։ Որոշ սխեմաներում թույլատրվում է օգտագործել ամոնիումի նիտրատի հյութի գոլորշու կոնդենսատ: Ամեն դեպքում, սյուները ոռոգելու համար օգտագործվող ջուրը չպետք է պարունակի ազատ ամոնիակ և պինդ կախույթներ, քլորիդ իոնի պարունակությունը պետք է լինի ոչ ավելի, քան 2 մգ/լ, յուղերը՝ ոչ ավելի, քան 1 մգ/լ, NH4NO3՝ ոչ ավելի, քան 0,5: գ/լ. Թափոնների ջերմության կաթսաների համար քիմիապես մաքրված ջուրը պետք է համապատասխանի ԳՕՍՏ 20995-75-ի պահանջներին: Ջերմափոխանակիչներում և սարքավորումների հովացման համար նախատեսված պրոցեսի ջուրը (շրջանառվող ջուր) պետք է համապատասխանի հետևյալ պահանջներին. .

4. Թթվածին. Այն հիմնականում օգտագործվում է խտացված ազոտական ​​թթվի արտադրության մեջ՝ ուղղակի սինթեզի միջոցով։ Որոշ դեպքերում այն ​​օգտագործվում է ամոնիակ-օդ խառնուրդը հարստացնելու համար ոչ խտացված ազոտական ​​թթու ստանալու ժամանակ։

4. ԱՄՈՆԻԱԿԻ ՇՏԱԿԱՆ ՕՔՍԻԴԱՑՈՒՄ

4.1 Գործընթացի ֆիզիկական և քիմիական հիմքերը

Ազոտական ​​թթվի արտադրության ժամանակակից մեթոդները հիմնված են ամոնիակի կոնտակտային օքսիդացման վրա։ Տարբեր կատալիզատորների վրա ամոնիակի օքսիդացման ժամանակ և կախված պայմաններից, տեղի են ունենում հետևյալ ռեակցիաները.

NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 907,3 կՋ (14)

4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O + 1104,9 կՋ (15)

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + 1269,1 կՋ (16)

Բացի ռեակցիաներից (14-16), հնարավոր են նաև ուրիշներ, որոնք տեղի են ունենում կատալիզատորի մերձմակերևութային շերտերում։ Օրինակ՝ NO-ի տարրալուծումը, N2O, NO2 և NH3 փոխազդեցությունը.

ՈՉ N2+O2 (17)

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

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

Բնականաբար, ռեակցիան (14) «օգտակար» կլինի։ Թերմոդինամիկական հաշվարկները ցույց են տալիս, որ ռեակցիաները (14-16) գործնականում ավարտվում են:

Հակադարձ ռեակցիաների (14-16) հավասարակշռության հաստատունները 900°C-ում ունեն հետևյալ արժեքները.

(20)

(21)

(22)

K1 = ,(23)

որտեղ k1 - NO + H2O; k2 - NH3 + O2:

900-ին Ամոնիակի կատալիտիկ փոխակերպումը վերջնական արտադրանքի հասնում է 100%-ի, այսինքն՝ գործընթացը գործնականում անշրջելի է:

Այնուամենայնիվ, (14-16) հավասարումները չեն արտացոլում գործընթացի իրական մեխանիզմը, քանի որ այս դեպքում ինը մոլեկուլ պետք է միաժամանակ բախվեն ռեակցիայի մեջ (14); ռեակցիայի մեջ (16) - յոթ մոլեկուլ: Դա գրեթե անհավանական է:

Առաջարկվել են կատալիզատորների վրա ամոնիակի օքսիդացման մի քանի մեխանիզմներ: Մեխանիզմների վերաբերյալ պատկերացումների տարբերությունները հետևյալն են.

1) NO-ի և N2-ի առաջացումը կատալիզատորի վրա միջանկյալ նյութի միջոցով.

2) NO-ի առաջացումը տեղի է ունենում կատալիզատորի վրա, իսկ N2-ի առաջացումը կատալիզատորի վրա և գազի ծավալում։

Ելնելով վերը նշվածից (հավասարակշռության հաստատունի և օքսիդացման մեխանիզմների մասին) կարելի է փաստել, որ ընտրված կատալիզատորը պետք է ունենա բարձր ակտիվություն (ռեակցիայի բարձր արագություն և կարճ շփման ժամանակ. աճի հետ ավելանում է N2-ի առաջացման հավանականությունը) և ընտրողականություն՝ կապված։ արձագանքին (14):

Մեր և արտասահմանցի գիտնականների կողմից առաջարկված մի քանի մեխանիզմների թվում է նաև Լ.Կ. Անդրոսով, Գ.Կ. Բորեսկով, Դ.Ա. Էփշտեյնը։

Մեխանիզմը կարելի է քայլ առ քայլ ներկայացնել հետևյալ կերպ.

Փուլ 1 - պլատինե մակերեսի օքսիդացում: Ձևավորվում է պերօքսիդի կատալիզատոր-թթվածնային համալիր (Նկար 1):

Նկար 1 - պերօքսիդի կատալիզատոր-թթվածին համալիրի կառուցվածքը

փուլ - ամոնիակի դիֆուզիոն և կլանումը թթվածնով պատված պլատինի մակերեսի վրա: Ձևավորվում է կատալիզատոր-թթվածին-ամոնիակ համալիր (Նկար 2):

Նկար 2 - Կատալիզատոր-թթվածին-ամոնիակ համալիրի կառուցվածքը

փուլը էլեկտրոնային պարտատոմսերի վերաբաշխումն է, հին կապերի խզումը և նոր կապերի ամրապնդումը։

փուլ - արտադրանքի կլանում և դիֆուզիոն գազի հոսքի մեջ (մակերեսից հանվում են կայուն NO և H2O միացությունները):

Ազատված կենտրոնները նորից կլանում են թթվածինը, քանի որ թթվածնի դիֆուզիոն արագությունն ավելի բարձր է, քան ամոնիակինը և այլն: Գիտնականների կարծիքով, կատալիզատորի ցանց մտնող թթվածինը (ոչ պլատինե կոնտակտը) չի մասնակցում ամոնիակի օքսիդացման ռեակցիային (ապացուցված մեթոդով): պիտակավորված ատոմներից):

Ամոնիակի վերածումը ազոտի, ըստ I.I. Բերգերը և Գ.Կ. Բորեսկովը, ծավալով կարող է առաջանալ ամոնիակի ռեակցիաների արդյունքում, ինչպես թթվածնի, այնպես էլ ազոտի օքսիդի հետ:

Կան պրոցեսի կինետիկ, անցումային և դիֆուզիոն շրջաններ։ Կինետիկ շրջանը բնորոշ է ցածր ջերմաստիճաններին. այն սահմանափակվում է կատալիզատորի բռնկման ջերմաստիճանով, որի ժամանակ նշվում է նրա մակերեսի արագ ինքնաբուխ տաքացումը, այսինքն՝ մինչև բռնկման ջերմաստիճանը, արագությունը սահմանափակվում է քիմիական ռեակցիայի արագությամբ։ կոնտակտում: T > Tzazh-ում արդեն դիֆուզիան վերահսկում է գործընթացը. քիմիական ռեակցիան արագ է: Գործընթացը անցնում է դիֆուզիոն շրջան։ Հենց այս տարածքն է (600-1000 ) բնորոշ է արդյունաբերական պայմաններում անշարժ ավտոջերմային գործընթացին։ Սա ենթադրում է գազի ծավալային արագության անփոխարինելի աճ և շփման ժամանակի նվազում։

Ակտիվ կատալիզատորների վրա ամոնիակի օքսիդացման ռեակցիան սկսվում է ավելի վաղ՝ պալադիումի (Pd) վրա 100 , պլատինի վրա (Pt) 145 հասցեում , երկաթի վրա (Fe) 230 հասցեում , մետաղների օքսիդների վրա ռեակցիայի սկզբի ջերմաստիճանը շատ տարբեր է։ Միևնույն ժամանակ, այն հասնում է փոխակերպման բավարար արագության և աստիճանի T> 600-ում .

4.2 Ամոնիակի օքսիդացման կատալիզատորներ

Գրեթե բոլոր ազոտաթթվային բույսերը օգտագործում են պլատինը կամ դրա համաձուլվածքները որպես կատալիզատոր ամոնիակի օքսիդացման համար:

Պլատինը թանկարժեք կատալիզատոր է, բայց երկար ժամանակ պահպանում է բարձր ակտիվությունը, ունի բավարար կայունություն և մեխանիկական ուժ և հեշտությամբ վերականգնվում է։ Վերջապես, կատալիզատորի ժամանակակից ցանցային ձևով, պլատինի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս օգտագործել ամենապարզ տեսակի կոնտակտային ապարատը: Այն հեշտությամբ բռնկվում է, իսկ արտադրության միավորի համար դրա սպառումը աննշան է։

Ազոտական ​​թթվի արտադրության մեջ պլատինի և դրա համաձուլվածքների կրիչներ չեն օգտագործվում, քանի որ կրիչների առկայության դեպքում կատալիզատորի ակտիվությունը համեմատաբար արագ նվազում է, և նրա վերածնումն ավելի դժվար է դառնում։ Ժամանակակից գործարաններում կատալիզատորների համար պլատինը օգտագործվում է ցանցերի տեսքով: Ցանցային ձևը կոնտակտային ապարատի մեջ ստեղծում է կատալիզատորի մեծ մակերես պլատինի համեմատաբար ցածր սպառման դեպքում: Սովորաբար օգտագործվում են ցանցեր, որոնցում մետաղալարերի տրամագիծը 0,045-0,09 մմ է, բջիջի կողմի չափերը 0,22 մմ են: Լարով չզբաղեցված ցանցերի տարածքը կազմում է դրա ընդհանուր տարածքի մոտավորապես 50-60%-ը։ Տարբեր տրամագծով թելեր օգտագործելիս հյուսվածքների քանակը փոխվում է այնպես, որ մետաղալարով չզբաղեցված ազատ տարածքը մնա նշված սահմաններում։

Մթնոլորտային ճնշման տակ աշխատող կոնտակտային սարքերում: տեղադրել 2-ից 4 ցանց, հիմնականում՝ 3, իսկ մինչև 8 ատմ ճնշման տակ աշխատող սարքերում՝ 13-ից 16 ցանցեր: Երբ մեկ ցանց է տեղադրվում, ամոնիակի մոլեկուլների մի մասը չի շփվում կատալիզատորի հետ, ինչը նվազեցնում է ազոտի օքսիդի ելքը: Լավագույն պայմաններում շփման աստիճանը կարող է հասնել 86-90% մեկ ցանցի վրա, 95-97% երկու ցանցերի վրա և 98% երեք ցանցերի վրա: Մթնոլորտային ճնշման տակ աշխատելիս 4-ից ավելի ցանցեր չեն օգտագործվում, քանի որ մեծ թվով ցանցերի դեպքում, թեև կոնտակտային ապարատի աշխատանքը մեծանում է, գազի հոսքի նկատմամբ դիմադրությունը մեծապես մեծանում է: Ցանցերը պետք է սերտորեն տեղավորվեն միմյանց հետ, քանի որ հակառակ դեպքում ցանցերի միջև ազատ տարածության մեջ տեղի են ունենում մի շարք միատարր ռեակցիաներ՝ նվազեցնելով ազոտի օքսիդի ելքը:

Աշխատանքի ընթացքում պլատինե ցանցերը մեծապես թուլանում են: Նրանց հարթ և փայլուն թելերը դառնում են սպունգանման և փայլատ, առաձգական ցանցերը՝ փխրուն։ Սպունգային, թուլացած մակերեսի առաջացումը մեծացնում է թելերի հաստությունը։ Այս ամենը ստեղծում է բարձր զարգացած ցանցային մակերես, որը մեծացնում է պլատինի կատալիտիկ ակտիվությունը։ Միայն կատալիզատորի թունավորումը գազերով եկող կեղտերով կարող է հետագայում հանգեցնել նրա ակտիվության նվազմանը:

Պլատինե շղարշների մակերեսի թուլացումը ժամանակի ընթացքում հանգեցնում է շղարշների ուժեղ քայքայման, որն առաջացնում է պլատինի մեծ կորուստներ։

Կատալիզատորի արտադրության համար նախատեսված պլատինը չպետք է պարունակի երկաթ, որն արդեն 0,2%-ով զգալիորեն նվազեցնում է ազոտի օքսիդի ելքը։

Մաքուր պլատինը արագորեն քայքայվում է բարձր ջերմաստիճանում, և դրա ամենափոքր մասնիկները տարվում են գազի հոսքի հետ միասին: Պլատինի խմբի մյուս մետաղներն իրենց մաքուր տեսքով չեն օգտագործվում որպես կատալիզատորներ։ Պալադիումը արագ քայքայվում է: Իրիդիումը և ռոդիումը շատ ակտիվ չեն: Օսմիումը հեշտությամբ օքսիդանում է։

Ուսումնասիրվել և կիրառվել են պլատինի համաձուլվածքներ, որոնք ունեն ավելի մեծ ամրություն և ոչ պակաս ակտիվություն, քան մաքուր պլատինը։ Գործնականում օգտագործվում են պլատինի համաձուլվածքներ իրիդիումով կամ ռոդիումով, երբեմն՝ պալադիումով։ Բարձր ջերմաստիճանում 1% իրիդիումով պլատինի համաձուլվածքից պատրաստված ցանցերն ավելի ակտիվ են, քան պլատինեները։ Պլատին-ռոդիումի համաձուլվածքներին բնորոշ է զգալիորեն ավելի մեծ ակտիվությունը և, մասնավորապես, մեխանիկական ուժը։

Ազոտի օքսիդի լավագույն ելքը ստացվում է 10% ռոդիում պարունակող պլատինի համաձուլվածքների վրա աշխատելիս։ Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով ռոդիումի ավելի բարձր արժեքը, համեմատած պլատինի հետ, դրա պարունակությունը համաձուլվածքներում սովորաբար կրճատվում է մինչև 7-5%:

Երբ ամոնիակը օքսիդացվում է պլատինե-ռոդիումային ցանցերի ճնշման տակ, ազոտի օքսիդի զգալիորեն ավելի բարձր ելք է ստացվում, քան մաքուր պլատինե ցանցերում:

Պլատինի կատալիզատորները զգայուն են սնուցող գազի մեջ պարունակվող որոշակի կեղտերի նկատմամբ: Այսպիսով, գազի մեջ 0,00002% ֆոսֆինի (РН3) առկայությունը նվազեցնում է փոխակերպման աստիճանը մինչև 80%: Ավելի քիչ հզոր թույներ են ջրածնի սուլֆիդը, ացետիլենի գոլորշիները, քսայուղերը, երկաթի օքսիդները և այլ նյութեր։ Ցանցերը վերականգնվում են 2 ժամ 60-70°C ջերմաստիճանում 10-15% աղաթթվի լուծույթով մշակելով, այնուհետև ցանցերը մանրակրկիտ լվանում են թորած ջրով, չորացնում և կալցինացնում ջրածնի կրակի մեջ: Գործողության ընթացքում ցանցերի ֆիզիկական կառուցվածքը փոխվում է, և համաձուլվածքի մեխանիկական ուժը նվազում է, ինչը մեծացնում է մետաղի կորուստը և նվազեցնում կատալիզատորի ծառայության ժամկետը:

4.3 Գազային խառնուրդի կազմը. Օպտիմալ ամոնիակի պարունակություն ամոնիակ-օդ խառնուրդում

Օդը հիմնականում օգտագործվում է ամոնիակի օքսիդացման համար։ Թթվածնի սպառումը ամոնիակի օքսիդացման համար, ըստ ռեակցիայի (24) NO-ի ձևավորման հետ, կարող է հաշվարկվել հետևյալ կերպ.

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

Համաձայն ռեակցիայի (24), 1 մոլ NH3-ը կազմում է 1,25 մոլ O2 = , ապա - NH3-ի պարունակությունը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

որտեղ - օդի հետ խառնված NH3-ի քանակը; 100 - խառնուրդի ընդհանուր գումարը (%):

Այնուամենայնիվ, սա տեսական է: Գործնական նպատակներով օգտագործվում է թթվածնի որոշակի ավելցուկ, այնուհետև ամոնիակի կոնցենտրացիան կլինի 14,4%-ից (հավ.):

Ամոնիակ-օդ խառնուրդում ամոնիակի օպտիմալ կոնցենտրացիան նրա ամենաբարձր պարունակությունն է, որի դեպքում NO-ի բարձր ելքը դեռևս հնարավոր է O2:NH3 հարաբերակցությամբ:< 2.

Փոխակերպման աստիճանի կտրուկ նվազում է նկատվում O2:NH3 հարաբերակցության նվազմամբ.< 1,7 и содержании NH3 в смеси равном 11,5 % (об.). Если увеличивать соотношение O2:NH3, например, >2, փոխակերպման տոկոսադրույքը զգալիորեն ավելանում է:

Այսպիսով, կարևոր կետը հետևյալն է.

1) մի կողմից՝ ամոնիակ-օդ խառնուրդում NH3 պարունակության ավելացումը, այսինքն՝ O2:NH3 հարաբերակցության նվազումը հանգեցնում է ամոնիակի փոխակերպման աստիճանի նվազմանը.

2) մյուս կողմից, ամոնիակ-օդ խառնուրդում NH3-ի պարունակության ավելացմամբ, համակարգի ջերմաստիճանը մեծանում է, քանի որ ըստ ռեակցիաների (14-16) ավելի շատ ջերմություն է թողարկվում, և փոխակերպման աստիճանը մեծանում է. ինչպես երևում է աղյուսակ 4-ից:

Աղյուսակ 4 - Ամոնիակի փոխակերպման աստիճանի կախվածությունը ամոնիակ-օդ խառնուրդում դրա պարունակությունից (P = 0,65 ՄՊա)

NH3 պարունակությունը խառնուրդում, % (ծավ.) O2:NH3 հարաբերակցությունը Փոխակերպման ջերմաստիճաններ, NH3 փոխարկման տոկոսադրույք, %9.531.9874391.8810.421.7878693.1610.501.7678993.3011.101.6782894.2111.531.5983495.30

Աղյուսակ 4-ից հետևում է, որ 740-ից մինչև 830°C ջերմաստիճանի բարձրացումը 1,6-2 միջակայքում O2:NH3 հարաբերակցությամբ բարենպաստորեն ազդում է գործընթացի վրա: O2:NH3 հարաբերակցությամբ< 1,35 лимитирующая стадия процесса - диффузия кислорода.

O2-ի ավելցուկը անհրաժեշտ է ապահովելու համար, որ պլատինի մակերեսը միշտ ծածկված է թթվածնով, որպեսզի օքսիդացման գործընթացն իրականացվի նախկինում դիտարկված մեխանիզմի համաձայն և բացառվի N2-ի և N2O-ի առաջացումը (թթվածնի պակասով): Այն պետք է լինի ավելի քան 30%, այսինքն՝ O2:NH3 հարաբերակցությունը > 1,62:

Գազի բաղադրությունը կախված կլինի նաև ազոտական ​​թթվի ստացման երկրորդ փուլի հոսքից (NO-ի օքսիդացում)

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

Այն նաև պահանջում է թթվածնի ավելցուկ.

1) ճնշման տակ աշխատող համակարգերի համար` 2,5%;

2) մթնոլորտային ճնշման տակ աշխատող համակարգերի համար` 5%:

Ընդհանուր ռեակցիան, որը որոշում է թթվածնի պահանջարկը ազոտական ​​թթվի արտադրության համար, գրված է հետևյալ կերպ

NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O (26)

Կա ևս մեկ հանգամանք, որի պատճառով անցանկալի է ամոնիակի կոնցենտրացիան 9,5%-ից (հատոր) բարձրացնելը։ Այս դեպքում նկատվում է կլանման աշտարակներում ազոտի օքսիդների կոնցենտրացիայի նվազում՝ լրացուցիչ թթվածնի ներմուծման պատճառով (այսինքն՝ NO-ն նոսրացվում է): Այսպիսով, 9,5% (հատ.) ամոնիակի օպտիմալ պարունակությունն է նոսր ազոտական ​​թթվի ստացման բոլոր փուլերի համար։

Օքսիդացման համար օդի փոխարեն կարող եք օգտագործել թթվածին: Այնուհետև, ընդհանուր ռեակցիային (26) համապատասխան, անհրաժեշտ է ամոնիակի կոնցենտրացիան հասցնել 33,3% (հատ.)։ Այնուամենայնիվ, այստեղ գործում են անվտանգության նախազգուշական միջոցներ, քանի որ ամոնիակի նման կոնցենտրացիայով խառնուրդը դառնում է պայթուցիկ (աղյուսակ 5):

Աղյուսակ 5. Ամոնիակ-թթվածին-ազոտ խառնուրդների պայթուցիկության ստորին (LEL) և վերին (URL) սահմանները

Գազի խոնավության բարձրացմամբ պայթուցիկի սահմանները նեղանում են, այսինքն՝ հնարավոր է օգտագործել ամոնիակի գոլորշու-թթվածնի փոխակերպումը։

Ամոնիակի խառնուրդները թթվածնի հետ բռնկվում են պայթյունով (Tflax = 700-800 ): Ջերմաստիճանի այս սահմաններում ինքնահրկիզումը տեղի է ունենում ամոնիակ-թթվածին խառնուրդում ամոնիակի ցանկացած պարունակության դեպքում:

Գործնականորեն օգտագործվող ամոնիակ-օդ խառնուրդները (ամոնիակի կոնցենտրացիան 9,5-11,5% (ծավ.)) պայթուցիկ չեն (աղյուսակ 5): Ամոնիակ-օդ խառնուրդի պայթուցիկ սահմանների կախվածություն կա ամոնիակի և թթվածնի պարունակությունից տարբեր ճնշումներում:

Սակայն պետք է նշել, որ պայթյունի տարածման արագությունը ցածր է, իսկ ամոնիակ-օդ խառնուրդի համար կազմում է 0,3-0,5 մ/վ։ Այսինքն՝ պայթյունի տարածման հնարավորությունը վերացնելու համար անհրաժեշտ է ստեղծել այս արժեքից ավելի մեծ գազի արագություն (0,5 մ/վ): Սա հենց այն է, ինչ ձեռք է բերվում գործընթացում ակտիվ պլատինոիդային կատալիզատորների կիրառմամբ, որտեղ շփման ժամանակը 10-4 վրկ է, հետևաբար, գծային արագությունը ավելի քան 1,5 մ/վ:

4.4 Ամոնիակի օքսիդացում ճնշման տակ

Ճնշման նպատակն է.

1) գործընթացի արագության բարձրացման անհրաժեշտությունը.

2) կոմպակտ տեղադրումներ.

Թերմոդինամիկորեն ապացուցված է, որ նույնիսկ բարձր ճնշումների դեպքում NO-ի ելքը մոտ է 100%-ի: Փոխարկիչի աշխատանքը մեծանում է ճնշման աճով և պլատինոիդային կատալիզատորի ցանցերի քանակի ավելացմամբ: Ճնշման աճով գործընթացի ջերմաստիճանը նույնպես բարձրանում է 900-ից բարձր . Այնուամենայնիվ, աճող ճնշման հետ մեկտեղ, NH3-ի փոխակերպման բարձր աստիճանի հասնելու համար անհրաժեշտ է ավելացնել փոխարկիչում գազի գտնվելու ժամանակը:

որն իր հերթին հանգեցնում է ցանցերի քանակի ավելացմանը:

Հիմնական թերությունը բարձր ջերմաստիճաններում պլատինի (Pt) կատալիզատորի ավելացված կորուստն է: Այս թերությունները (պլատինի կորուստ, փոխակերպման աստիճանի նվազում) կարելի է վերացնել՝ դիմելով արտադրության համակցված սխեմայի, այսինքն՝ իրականացնելով NH3 օքսիդացման գործընթացը մթնոլորտային կամ դրան մոտ, իսկ NO օքսիդացում և կլանումը բարձր ճնշման դեպքում։ . Այս մոտեցումը հաճախ իրականացվում է բազմաթիվ երկրների տեխնոլոգիական սխեմաներում: Միևնույն ժամանակ, գազի կոնդիցիոներների համար էներգիայի ծախսերը մեծացնում են ազոտաթթվի արժեքը:

4.5 Օպտիմալ պայմաններ ամոնիակի օքսիդացման համար

Ջերմաստիճանը. Պլատինի վրա ամոնիակի ռեակցիան սկսվում է 145-ից , բայց ընթանում է NO-ի ցածր ելքով և հիմնականում տարրական ազոտի ձևավորմամբ։ Ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է ազոտի օքսիդի ելքի ավելացման և ռեակցիայի արագության բարձրացման։ 700-1000 միջակայքում NO-ի եկամտաբերությունը կարող է ավելացվել մինչև 95-98%: Շփման ժամանակը ջերմաստիճանի բարձրացումից 650-ից մինչև 900 կրճատվում է մոտ հինգ անգամ (5-ից 10-4-ից 1.1-ը 10-4 վայրկյան): Գործընթացի պահանջվող ջերմաստիճանային ռեժիմը կարող է պահպանվել օքսիդացման ռեակցիաների ջերմությամբ։ 10% NH3 պարունակող չոր ամոնիակ-օդ խառնուրդի համար՝ 96% փոխակերպման արագությամբ, գազի ջերմաստիճանի տեսական բարձրացումը մոտավորապես 705 է։ կամ մոտ 70 սկզբնական խառնուրդում ամոնիակի յուրաքանչյուր տոկոսի համար: Օգտագործելով 9,5% ամոնիակ պարունակող ամոնիակ-օդ խառնուրդ, ռեակցիայի ջերմային ազդեցության շնորհիվ հնարավոր է հասնել մոտ 600 ջերմաստիճանի: , փոխակերպման ջերմաստիճանը հետագայում բարձրացնելու համար անհրաժեշտ է օդի կամ ամոնիակ-օդ խառնուրդի նախնական տաքացում։ Պետք է հիշել, որ ամոնիակ-օդ խառնուրդը կարող է տաքացնել միայն 150-200-ից ոչ ավելի ջերմաստիճանում: 400-ից ոչ ավելի ջեռուցման գազի ջերմաստիճանում . Հակառակ դեպքում հնարավոր է ամոնիակի տարանջատում կամ դրա միատարր օքսիդացում՝ տարրական ազոտի առաջացմամբ։

Ամոնիակի կոնտակտային օքսիդացման ջերմաստիճանի բարձրացման վերին սահմանը որոշվում է պլատինի կատալիզատորի կորստով։ Եթե ​​մինչև 920 Քանի որ պլատինի կորուստը որոշ չափով փոխհատուցվում է կատալիզատորի ակտիվության բարձրացմամբ, ապա այս ջերմաստիճանից բարձր, կատալիզատորի կորուստների աճը զգալիորեն գերազանցում է ռեակցիայի արագության աճը:

Ըստ գործարանի տվյալների՝ մթնոլորտային ճնշման տակ ամոնիակի փոխակերպման օպտիմալ ջերմաստիճանը մոտ 800 է։ ; 9 ատմ ճնշման տակ աշխատող կայանքների վրա այն հավասար է 870-900 .

Ճնշում. Նոսրացած ազոտաթթվի արտադրության մեջ ավելացված ճնշման օգտագործումը հիմնականում կապված է ազոտի օքսիդի օքսիդացման արագությունը մեծացնելու ցանկության և ստացված ազոտի երկօքսիդի ազոտաթթվի վերամշակման հետ:

Թերմոդինամիկական հաշվարկները ցույց են տալիս, որ նույնիսկ բարձր ճնշման դեպքում NO հավասարակշռության ելքը մոտ է 100%-ի: Այնուամենայնիվ, այս դեպքում շփման բարձր աստիճանը հասնում է միայն մեծ քանակությամբ կատալիզատորի շղարշների և ավելի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում:

Վերջերս արդյունաբերական պայմաններում գազի մանրակրկիտ մաքրմամբ և 900 ջերմաստիճանով բազմաշերտ կատալիզատորների վրա հաջողվել է ամոնիակի փոխակերպման աստիճանը հասցնել 96%-ի։ Օպտիմալ ճնշում ընտրելիս պետք է նկատի ունենալ, որ ճնշման բարձրացումը հանգեցնում է պլատինի կորուստների ավելացման: Սա բացատրվում է կատալիզի ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, բազմաշերտ ցանցերի կիրառմամբ և գազի բարձր արագության ազդեցության տակ դրանց մեխանիկական ոչնչացման աճով։

3. Խառնուրդում ամոնիակի պարունակությունը. Օդը սովորաբար օգտագործվում է ամոնիակի օքսիդացման համար, ուստի խառնուրդում ամոնիակի պարունակությունը որոշվում է օդում թթվածնի պարունակությամբ: O2:NH3 = 1,25 ստոյխիոմետրիկ հարաբերակցությամբ (ամոնիակի պարունակությունը օդի հետ խառնուրդում 14,4%) է, ազոտի օքսիդի ելքը էական չէ: NO-ի ելքը մեծացնելու համար անհրաժեշտ է թթվածնի որոշակի ավելցուկ, հետևաբար, խառնուրդում ամոնիակի պարունակությունը պետք է լինի 14,4%-ից պակաս: Գործարանային պրակտիկայում խառնուրդում ամոնիակի պարունակությունը պահպանվում է 9,5-11,5% միջակայքում, որը համապատասխանում է O2:NH3 = 21,7 հարաբերակցությանը:

Ընդհանուր ռեակցիան (26), որը որոշում է թթվածնի անհրաժեշտությունը ամոնիակի ազոտական ​​թթվի վերամշակման ժամանակ, տալիս է O2:NH3 = 2 հարաբերակցությունը, որը համապատասխանում է սկզբնական խառնուրդում ամոնիակի պարունակությանը 9,5%: Սա ենթադրում է, որ խառնուրդում 9,5%-ից բարձր ամոնիակի կոնցենտրացիայի ավելացումը, ի վերջո, չի հանգեցնի NO-ի կոնցենտրացիայի ավելացման, քանի որ այս դեպքում լրացուցիչ օդը պետք է ներմուծվի կլանման համակարգ: Եթե ​​որպես սկզբնական ռեակտիվ օգտագործվում է ամոնիակ-թթվածին խառնուրդը, ապա, ընդհանուր ռեակցիայի հավասարման համաձայն, հնարավոր կլինի դրանում ամոնիակի կոնցենտրացիան հասցնել 33,3%-ի: Այնուամենայնիվ, ամոնիակի բարձր կոնցենտրացիաների օգտագործումը դժվար է, քանի որ նման խառնուրդները պայթյունավտանգ են:

Կեղտերի ազդեցությունը. Պլատինի համաձուլվածքները զգայուն են ամոնիակ-օդ խառնուրդում պարունակվող կեղտերի նկատմամբ: Գազային խառնուրդում 0,0002% ջրածնի ֆոսֆիդի առկայության դեպքում ամոնիակի փոխակերպման աստիճանը կրճատվում է մինչև 80%: Ավելի քիչ ուժեղ կոնտակտային թույներ են ջրածնի սուլֆիդը, ացետիլենը, քլորը, քսայուղի գոլորշիները, երկաթի օքսիդներ պարունակող փոշին, կալցիումի օքսիդը, ավազը և այլն։

Գազերի նախնական մաքրումը մեծացնում է կատալիզատորի տեւողությունը։ Սակայն ժամանակի ընթացքում կատալիզատորը աստիճանաբար թունավորվում է, և NO-ի ելքը նվազում է։ Թույները և աղտոտիչները հեռացնելու համար ցանցերը պարբերաբար վերականգնվում են՝ դրանք մշակելով 10-15% աղաթթվի լուծույթով:

5. Կապի ժամանակը. Օպտիմալ շփման ժամանակը որոշվում է ամոնիակի օքսիդացման արագությամբ: Ամենից հաճախ, օքսիդացման արագությունը սահմանվում է որպես օրական օքսիդացված ամոնիակի քանակություն (կգ) մեկ միավորի մակերեսով (մ2) (կատալիզատորի ինտենսիվություն): Կատալիզատորի հետ գազի շփման տեւողությունը կամ շփման ժամանակը որոշվում է հավասարմամբ.

Vsv / Վ

որտեղ t-ը կատալիզատորի գոտում գազի գտնվելու ժամանակն է, վրկ. Vw-ն կատալիզատորի ազատ ծավալն է, m3; W - ծավալային արագություն շփման պայմաններում m3 վրկ-1.

Ամոնիակի փոխակերպման առավելագույն աստիճանը ազոտի օքսիդի ձեռք է բերվում կատալիզատորի հետ գազի շփման հստակ սահմանված ժամանակում: Օպտիմալ շփման ժամանակը պետք է համարել ոչ թե այն, որով ձեռք է բերվում NO-ի առավելագույն բերքատվությունը, այլ որոշ չափով ավելի կարճ, քանի որ տնտեսապես ձեռնտու է ավելի բարձր արտադրողականությամբ աշխատել նույնիսկ արտադրանքի եկամտաբերության նվազման հաշվին: Գործնական պայմաններում ամոնիակի շփման ժամանակը կատալիզատորի հետ տատանվում է 1-ից 10-4-ից 2-ը 10-4 վրկ.

Ամոնիակը օդի հետ խառնելը. Շփման գոտի մտնող ամոնիակ-օդ խառնուրդի ամբողջական միատարրությունը ազոտի օքսիդի բարձր ելք ստանալու հիմնական պայմաններից մեկն է։ Գազերի լավ խառնումը մեծ նշանակություն ունի ոչ միայն շփման բարձր աստիճան ապահովելու, այլև պայթյունի վտանգից պաշտպանվելու համար։ Խառնիչի դիզայնը և ծավալը պետք է լիովին ապահովեն գազի լավ խառնումը և բացառի ամոնիակի սայթաքումը առանձին շիթերով կատալիզատորի վրա:

5. ԿՈՆՏԱԿԱՆ ՍԱՐՔԵՐ

Ամենաբարդը և զգալի բարելավումները ենթարկվել են հենց կոնտակտային ապարատի ձևավորմանը:

Նկար 3 - Ostwald կոնտակտային ապարատ. 1 - ամոնիակ-օդ խառնուրդի կոլեկտոր; 2 - պլատինե պարույր; 3 - դիտման պատուհան; 4 - ազոտային գազի կոլեկտոր

Առաջին արդյունաբերական կոնտակտային ապարատը Ostwald ապարատն էր (Նկար 3), որը բաղկացած էր երկու համակենտրոն խողովակներից՝ արտաքին թուջե խողովակ՝ 100 մմ տրամագծով, ներսից էմալապատված, և ներքինը՝ 65 տրամագծով նիկելից։ մմ Ամոնիակ-օդ խառնուրդը արտաքին խողովակով ներքևից մտել է ապարատ և ընկել ներքին խողովակի վերին մասում գտնվող կատալիզատորի վրա։ Ազոտային գազերը ներքին խողովակի միջով ուղղվում էին դեպի կոլեկտոր՝ ջերմություն տալով ներթափանցող խառնուրդին:

Կատալիզատորը բաղկացած էր 0,01 մմ հաստությամբ և 20 մմ լայնությամբ պլատինե փայլաթիթեղի շերտերից, որոնք միասին պարուրաձև պարուրված էին: Ժապավեններից մեկը հարթ է, երկրորդը՝ ծալքավոր՝ 1 մմ թեքություններով։ Ամոնիակի փոխակերպման աստիճանը հասնում էր 90-95%-ի, օդի հետ խառնուրդը պարունակում էր NH3 8% (ծավ.), ապարատի արտադրողականությունը օրական 100 կգ ազոտական ​​թթու էր։

Կատալիզատորի այս ձևը թույլ չի տվել բարձրացնել ապարատի արտադրողականությունը՝ մեծացնելով դրա չափերը: Օստվալդի ապարատում գազային խառնուրդի միատեսակ մատակարարումը չի ապահովվել, քանի որ մինչ կատալիզատոր մտնելը գազի հոսքը փոխել է իր ուղղությունը 180°-ով և միայն այնուհետև մտել այն: Բացի այդ, ապարատի դիզայնը թույլ չի տվել ազոտի (II) օքսիդների արագ հեռացումը բարձր ջերմաստիճանի գոտուց:

Կոնտակտային ապարատի հետագա նախագծերում կատալիզատոր է օգտագործվել 0,06 մմ տրամագծով թելերի ցանցի տեսքով:

Նկար 4 - Անդրեևի կոնտակտային ապարատը. 1 - պլատինե ցանցեր; 2 - դիտման պատուհան

Ռուսաստանում ազոտաթթվի առաջին արտադրությունը համալրվել է Անդրեևի կոնտակտային ապարատով, որն օրական արտադրում էր 386 կգ ազոտական ​​թթու և համարվում էր աշխարհում ամենաառաջադեմը։ 300 մմ տրամագծով և 450 մմ բարձրությամբ գլանաձև ապարատը պատրաստված էր չուգունից։ Գազերի խառնուրդը եկել է ներքևից (Նկար 4): Պլատինե կատալիզատորի ցանցը գտնվում էր ապարատի միջով, դրա մեջտեղում:

Այս ապարատի արտադրության համար չուգունի օգտագործումն ուներ մի շարք թերություններ՝ կողմնակի ռեակցիաների առաջացում, պլատինի աղտոտում կշեռքով: Դրանում փոխակերպման աստիճանը չի գերազանցել 87%-ը։

Նկար 5 - Fisher-ի կոնտակտային ապարատ. 1 - վարդակ; 2 - պլատինե ցանց; 3 - մեկուսացում

Fisher ապարատը պատրաստված էր ալյումինից, տրամագիծը 1000 մմ էր, բարձրությունը 2000 մմ (Նկար 5): Ներքևից ապարատը լցված էր ճենապակյա Raschig օղակներով, իսկ վերին մասը շարված էր հրակայուն աղյուսներով։ Սարքի դիզայնը չի ապահովում ամոնիակ-օդ խառնուրդի միատեսակ մատակարարում կատալիզատորին, օքսիդների ելքը 89–92% էր 700–720°C շփման ջերմաստիճանում։ Սարքի արտադրողականությունը ամոնիակի վրա կազմում է 600-700 կգ/օր։ Հրակայուն աղյուսների մասնիկները, ընկնելով կատալիզատորի վրա, նվազեցրին նրա ակտիվությունը:

Նկար 6 - ապարատ Bamag: 1 - վարդակ; 2 - պլատինե ցանց; 3 - դիտման պատուհան

Bamag-ի առաջարկած ապարատը (Նկար 6) բաղկացած էր երկու կտրված կոններից, որոնք միացված էին լայն հիմքերով, որոնց միջև տեղադրված էին կատալիզատորային ցանցեր։ Ամենալայն հատվածում ապարատի տրամագիծը եղել է 1,1 մ կամ 2,0 մ։

Ամոնիակ-օդ խառնուրդը ներքևից սնվում էր ապարատի մեջ: Սկզբում ապարատը պատրաստված էր ալյումինից, ապա դրա վերին, տաք հատվածը չժանգոտվող պողպատից։ Խառնուրդն ավելի լավ խառնելու համար Raschig օղակները լցնում էին ապարատի ստորին հատվածը։

Այս սարքերի հիմնական թերությունը գազային խառնուրդի ուղղությունն էր կատալիզատորի վրա ներքևից, ինչը հանգեցրեց ցանցերի թրթռմանը և պլատինի կորստի ավելացմանը:

Կոնտակտային ապարատի նախագծման ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ գազային խառնուրդի ուղղությունը վերևից ներքև կայունացնում է կատալիզատորների ցանցերի աշխատանքը, նվազեցնում է թանկարժեք սակավ պլատինե կատալիզատորի կորուստը, բարձրացնում է փոխակերպման աստիճանը 1,0-1,5%-ով և թույլ է տալիս. երկաստիճան կատալիզատորի օգտագործումը, որում երկրորդ փուլն օգտագործվում է օքսիդ ոչ պլատինե կատալիզատոր:

Երբ սարքին վերևից գազային խառնուրդ է մատակարարվում, դրա ստորին մասում կարող է տեղադրվել մեկուսիչ նյութի շերտ, ինչպես նաև գոլորշու կաթսայի և գերտաքացուցիչի կծիկներ՝ առանց կատալիզատորի հրակայուն փոշու և երկաթի աղտոտման վտանգի։ սանդղակ. Սա նվազեցնում է ռեակցիայի ջերմության կորուստը շրջակա միջավայրին:

Կատալիզատորի մակերեսի վրա ջերմաստիճանի բաշխման ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ պատերին հարող կատալիզատորի եզրերն ունեն ավելի ցածր ջերմաստիճան, և շփման աստիճանը համապատասխանաբար նվազում է՝ նվազեցնելով ազոտի օքսիդի (II) ընդհանուր ելքը: Այս առումով մեծ նշանակություն ունի կոնտակտային ապարատի մուտքային մասի երկրաչափությունը, այն պետք է լինի սահուն շեղվող կոն, որի վերին անկյունը 30°-ից ոչ ավելի է:

Նկար 7 - Parsons ապարատ. 1 - գլանաձև պլատինե ցանց; 2 քվարց հատակ; 3 - դիտման պատուհան; 4 - մեկուսացում

Միացյալ Նահանգներում ստեղծվել է Պարսոնսի ապարատ՝ կատալիզատորի ցանցի ուղղահայաց դասավորությամբ, որը փաթաթված է 33 սմ բարձրությամբ և 29 սմ տրամագծով քառաշերտ գլանով (Նկար 7): Պլատինե մխոցը տեղադրվել է հրակայուն աղյուսներով պատված մետաղական պատյանում, որն ապահովում էր տաք կատալիզատորի հետ լավ ջերմափոխանակություն: Նման ապարատի արտադրողականությունը կազմում էր օրական մինչև 1 տոննա ամոնիակ, փոխակերպման աստիճանը՝ 95-96%։

Այս սարքի առավելությունը կատալիզատորի մեծ մակերեսն է սարքի ծավալի համեմատ։ Դրա թերությունը կատալիզատորին ամոնիակ-օդ խառնուրդի անհավասար մատակարարումն է: Ավելի շատ խառնուրդ է հոսում մաղի կատալիզատորի հատակով, քան վերևի միջով:

Փորձարկվել են տարբեր ձևերի մի շարք սարքեր՝ երկու կիսագնդերի, կոնի և կիսագնդի տեսքով՝ ներքևից վերև գազի հոսքի ուղղությամբ։ Այս սարքերը առանձնահատուկ առավելություններ չունեին նույնիսկ այն դեպքում, երբ գործընթացն իրականացվում էր մինչև 0,51 ՄՊա, փոխակերպման աստիճանը չէր գերազանցում 90%-ը։

Նկար 8 - Dupont ապարատ. 1 - պլատինե ցանցեր; 2 - քերել; 3 - ջրի բաճկոն

Գործընթացը բարձր ճնշման տակ իրականացնելիս լայն տարածում գտավ DuPont ապարատը (Նկար 8), որը բաղկացած էր կոններից՝ վերինը՝ նիկելից, իսկ ստորինը՝ ջերմակայուն պողպատից։ Ստորին պատյանը ապահովված էր ջրային բաճկոնով սառեցման համար։ Վանդակաճաղի վրա տեղադրված կատալիզատորը պատրաստված է ուղղանկյուն ցանցերի փաթեթի տեսքով։

Այժմ ամբողջ աշխարհում նախագծում և կառուցում են նոսր ազոտական ​​թթվի արտադրության բլոկներ՝ միավորի մեծ հզորությամբ՝ մինչև 400-600 տոննա/տարեկան: Նման ագրեգատների համար ցանցերի հարթ շերտերով կամ հատիկավոր նյութի շերտով կոնտակտային սարքերը պետք է ունենան մինչև 5-7 մ մեծ տրամագիծ։ Սարքի խաչմերուկում ամոնիակ-օդ խառնուրդի բաշխումը վատանում է, և արտադրողականության միավորի հաշվով մետաղի սպառումը մեծանում է, ֆլանգավոր հոդերի կնքման դժվարությունները մեծանում են: Մեծ տրամագծերի (4 մ-ից ավելի) սարքերը չեն կարող փոխադրվել երկաթուղով, դրանց արտադրությունը գործարանի տարածքում կապված է լուրջ դժվարությունների հետ:

Այս առումով, ամենահեռանկարայինը կատալիզատորի միջոցով գազային խառնուրդի ճառագայթային հոսքով փոխարկիչն է, որը պատրաստված է բալոնի կամ կոնի տեսքով: Կատալիզատորի նման դասավորությամբ հնարավոր է, առանց ապարատի տրամագիծը փոխելու, բարձրացնել դրա բարձրությունը և, համապատասխանաբար, արտադրողականությունը:

Կատալիզատորի գլանաձեւ դասավորությամբ սարքերի դիզայնը հայտնի է վաղուց (Parsons սարքեր), սակայն դրանց արտադրողականության 4,5 կգ/ժ-ից մինչև 14,3 տ/ժ ամոնիակի բարձրացմամբ խնդիրներ են առաջացել գազային խառնուրդի բաշխման հարցում։ հոսքեր, ջերմային փոխանցում, կատալիզատորի ամրացում և այլն:

Նկար 9 - Պարսոնսի բարելավված ապարատը. 1 - մարմին; 2 - ծածկոցներ; 3 - հովացուցիչ նյութի կոլեկցիոներ; 4 - օժանդակ սարք; 5 - կցամասեր ազոտային գազերի ելքի համար. 6 - կատալիզատորային ցանցեր; 7 - ալիքներ սառնագենտի համար; 8 - ալիքներ գազերի համար

Նոր սարքերից մեկը բարելավված Parsons ապարատն է (Նկար 9): Այն բաղկացած է ծածկոցներով մարմնից, ամոնիակ-օդ խառնուրդի մուտքի և ազոտային գազերի ելքի համար կցամասեր: Կատալիզատորը պլատինե ցանցեր են, որոնք ուղղահայաց դասավորված են գլանաձև մակերեսի երկայնքով և ամրացված գլխարկների տակ: Ցանցերը ձգվում են կերամիկական օժանդակ սարքի վրա, որն ունի հորիզոնական ալիքներ՝ ամոնիակ-օդ խառնուրդը կոնտակտային ցանցերին մատակարարելու համար և ուղղահայաց ալիքներ՝ հովացուցիչ նյութ մատակարարելու համար։ Նման օժանդակ սարքի թերությունը կատալիզատոր մտնող գազի առանձին շիթերի տեսքով բաշխումն է, ինչի արդյունքում կատալիզատորի տարածքն ամբողջությամբ չի աշխատում:

Նկար 10 - շառավղային գազի հոսքով կոնտակտային ապարատ. 1 - բնակարան; 2 - ծածկույթ; 3 - օժանդակ տարրերի համակարգ; 4 - կատալիզատոր; 5 - վանդակավոր; 6 - կույր հատակ

Առաջարկվում է շառավղային գազի հոսք ունեցող սարք (Նկար 10), որը բաղկացած է մարմնի 1-ից և ամոնիակ-օդ խառնուրդ ներմուծող կցամասով ծածկույթից: Բնակարանի ստորին մասում կա ազոտային գազեր ներմուծելու կցամաս: Կատալիզատորի շղարշները գլանաձևի և կոնի տեսքով դասավորված են ուղղահայաց: Այնուամենայնիվ, այս սարքը նույնպես չի ապահովում կատալիզատորին գազերի միատեսակ մատակարարում:

Նկար 11 - Կոնտակտային սարք հատիկավոր կատալիզատորով. 1 գլանաձև մարմին; 2 - ծածկել կենտրոնական փոսով; 3, 4 - coaxial գլանաձեւ ծակոտկեն բաշխման ցանցեր; 5 - օղակաձև հատակ; 6 - ելքի կցամաս

Առաջարկվում է շառավղային գազի հոսքով և հատիկավոր կատալիզատորով սարքավորում: Որպես կատալիզատորներ, օգտագործվում են կրիչի վրա նստած պլատինե մետաղները կամ ոչ պլատինե կատալիզատորի հաբերը (Նկար 11):

Նկար 11-ի ապարատը բաղկացած է գլանաձև մարմնի 1-ից, որի վերին մասում ներմուծվում է ամոնիակ-օդ խառնուրդ, իսկ ստորին մասում հանվում են ազոտային գազերը: Ներսում կան երկու կոաքսիալ գլանաձև ծակոտկեն բաշխիչ ցանցեր 3 և 4, որոնց միջև դրված է հատիկավոր կատալիզատոր 7. կցամաս 6։

Ամոնիակ-օդ խառնուրդը ապարատի մուտքի մոտ բաժանված է երկու հոսքի. Հիմնական մասը անցնում է պատյանների և արտաքին բաշխիչ գլանների միջև ընկած օղակաձև բացվածքի մեջ և շառավղով մտնում է կատալիզատորի վրա: Երկրորդ, ավելի փոքր մասը անցնում է ծածկույթի անցքով և առանցքի երկայնքով մտնում է կատալիզատորը: Կատալիզատորում գազի խառնուրդի միատեսակ բաշխումն ապահովված չէ:

Այս դիզայնի թերությունը ամոնիակ-օդ խառնուրդի գերտաքացումն է 200-ից ավելի: կույր հատակի մոտ՝ գազի արագության զրոյի նվազման պատճառով: Գազի գերտաքացումն առաջացնում է կատալիզատորի շղարշների գերտաքացում և դրանց մաշվածության ավելացում:

Նկար 12 - ապարատ կատալիզատորով կոնի տեսքով. 1 - վերնաշապիկ գազի տաքացման համար; 2 - կատալիզատոր; 3 - աջակցության խողովակի սարք; 4 - ջրի բաճկոն

Սարքը (Նկար 12) պարունակում է կատալիզատոր՝ պլատինե ցանցի մի քանի շերտերի տեսքով, որը եռակցված է եռանկյունաձև ձևի կտորներից մոտ 60° գագաթային անկյունով կոն: Ցանցային փաթեթը հիմնված է կոնստրուկցիայի գեներատորի երկայնքով 6-12 խողովակներից բաղկացած կառուցվածքի վրա, որի միջով անցնում է հովացուցիչ նյութը: Կատալիզատորի այս ձևն ունի մեծ հատուկ մակերես (կապված ապարատի ծավալի հետ) համեմատած հարթ կատալիզատորի հետ, որը գտնվում է գազի հոսքի երկայնքով: Այնուամենայնիվ, գլանաձև կատալիզատորի համեմատ, նրա հատուկ մակերեսը ավելի փոքր է:

Նկար 13 - բարձր ճնշման տակ ամոնիակի օքսիդացման կոնտակտային սարք. 1 - բնակարան; 2 - ներքին կոն; 3 - անջատիչ; 4 - բռնկիչ; 5 - կատալիզատոր ցանցեր; 6 - գերտաքացուցիչ; 7 - գոլորշու կաթսաների փաթեթներ; 8 - էկոնոմիզատոր

Նկար 13-ը ցույց է տալիս 0,71 ՄՊա ճնշման տակ ամոնիակի օքսիդացման կոնտակտային սարք: Սարքը բաղկացած է երկու կոններից, որոնք տեղադրված են միմյանց մեջ: Ամոնիակ-օդ խառնուրդը ներքևից մտնում է ներքին և արտաքին կոնների միջև ընկած տարածություն, բարձրանում և այնտեղից իջնում ​​ներքին կոնով: Ցանցերի տեսքով պատրաստված պլատինե կատալիզատորի ճանապարհին խառնուրդը լավ խառնվում է Raschig օղակների բաշխման սարքում։

Մուտքային գազային խառնուրդի ջերմաստիճանը և փոխակերպման գործընթացը չափելու համար ապարատը հագեցած է ջերմազույգերով՝ չորսը կատալիզատորից առաջ և չորսը՝ դրանից հետո: Գազի նմուշառման համար կան գոլորշու նմուշառման խողովակներ՝ չորսը կատալիզատորից առաջ և չորսը՝ դրանից հետո: Կատալիզատորը բռնկվում է ազոտ-ջրածնի խառնուրդով, որը մատակարարվում է պտտվող այրիչի (վառիչի) միջոցով:

Նկար 14 - Grand Paroiss կոնտակտային ապարատ. 1 - պատյան; 2 վանդակավոր; 3 - պլատինե կատալիզատոր; 4 - զրահապատ ցանց; 5 - օղակների շերտ; 6 ծակոտկեն ափսե; 7 - գերտաքացուցիչ; 8 - թափոնների ջերմության կաթսա

0,40-0,50 ՄՊա միջին ճնշման տակ աշխատող սարքերից հետաքրքրություն է ներկայացնում Grande Paroiss ընկերության ապարատը՝ պատրաստված չժանգոտվող պողպատից (Նկար 14): Այն բաղկացած է մարմնից՝ վերևում փակված էլիպսաձև կափարիչով, գազային խառնուրդ ներմուծելու համար մուտքային կցամասով։ Ծածկույթի տակ ծակված կոն է, ապա՝ շղարշ։ Պլատինե ցանցերի վերևում տեղադրվում է բաշխիչ ցանց, որի վրա դրված է վեց ցանցից բաղկացած շերտ, որոնք գործում են որպես հոսքի արագության իմպուլսների կափույր: Սարքի թերությունը կատալիզատորի բարձր ջերմաստիճանների շրջանում լճացած գոտիների առկայությունն է, որտեղ մուտքային ամոնիակը կարող է քայքայվել։

6. ՈՉ խտացված ազոտական ​​թթվի ԱՐՏԱԴՐՈՒԹՅԱՆ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱԿԱՆ ՍԽԵՄԻ ԸՆՏՐՈՒԹՅՈՒՆԸ ԵՎ ՆԿԱՐԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆԸ.

Կախված արտադրական գործընթացի պայմաններից՝ առանձնանում են ազոտաթթվային համակարգերի հետևյալ տեսակները.

1) համակարգեր, որոնք աշխատում են մթնոլորտային ճնշման տակ.

2) համակարգեր, որոնք աշխատում են բարձր ճնշման տակ (4-8 ատմ);

3) համակցված համակարգեր, որոնցում ամոնիակի օքսիդացումն իրականացվում է ավելի ցածր ճնշմամբ, իսկ օքսիդների կլանումը` ավելի բարձր ճնշման դեպքում.

Դիտարկենք այս տեխնոլոգիական սխեմաները:

1) համակարգեր, որոնք աշխատում են մթնոլորտային ճնշման տակ.

Նկար 15 - Մթնոլորտային ճնշման տակ նոսր ազոտական ​​թթվի արտադրության տեղադրման սխեման. 1 - ջրի մաքրիչ; 2 - կտորի ֆիլտր; 3 - ամոնիակ-օդային օդափոխիչ; 4 - ստվարաթղթե ֆիլտր; 5 - փոխարկիչ; 6 - գոլորշու վերականգնման կաթսա; 7 - գերարագ սառնարան; 8 - սառնարան-կոնդենսատոր; 9 - ազոտային գազերի օդափոխիչ; 10 - ներծծող աշտարակներ; 11 - օքսիդացման աշտարակ; 12 - ալկալիների կողմից ազոտի օքսիդների կլանման աշտարակ; 13 - թթու սառնարան; 14, 15 - պոմպեր

Այս համակարգերը (Նկար 15) այլևս չեն գործում սարքավորումների մեծության (մեծ թվով թթու և ալկալային ներծծող աշտարակներ), ցածր արտադրողականության և որոշակի քանակությամբ քլորի կուտակման պատճառով, ինչը թթու և ալկալային կլանման համակարգերում է: ուժեղ քայքայիչ ազդեցություն ունի սարքավորումների վրա, որոնք անընդհատ պետք է փոխարինվեն, ինչը հանգեցնում է մեծ տնտեսական ծախսերի:

2) համակցված համակարգեր.

Նկար 16 - Համակցված մեթոդով ազոտական ​​թթվի ստացում. 1 - գերարագ սառնարան; 2 - սառնարան; 3 - տուրբոշարժիչի շարժիչ; 4 - կրճատիչ; 5 - ազոտային գազերի տուրբոկոմպրեսոր; 6 - արտանետվող գազերի ոռոգման տուրբին; 7 - օքսիդիչ; 8 - ջերմափոխանակիչ; 9 - սառնարան-կոնդենսատոր; 10 - կլանման սյունակ; 11 - թթվային փական; 12 - կոնդենսատի կոլեկտոր; 13, 14 - ազոտաթթվի կոլեկտորներ

Այս սխեմայի հիմնական առավելություններն են.

1. Այս համակարգերը (Նկար 16) գործում են առանց արտաքին էներգիայի սպառման, քանի որ ամոնիակի օքսիդացման և ազոտի օքսիդի օքսիդացման ջերմությունը բավարար է օդը և ազոտային գազերը պահանջվող ճնշումներին սեղմելու համար էներգիա ստանալու համար.

2. Սարքավորման կոմպակտություն.

3. Նման ագրեգատների արտադրողականությունը 1360 տոննա/օր է։

Սխեմայի թերությունները.

Այս սխեմայի հիմնական թերությունն այն է, որ երբ ամոնիակը օքսիդացվում է 9 ատմ ճնշման դեպքում, փոխակերպման աստիճանը 2–3%-ով պակաս է, քան մթնոլորտային ճնշման դեպքում, իսկ պլատինի կատալիզատորի կորուստը 2–3 անգամ ավելի մեծ է։ Այսպիսով, այս գործընթացն ավելի ձեռնտու է մթնոլորտային ճնշման տակ իրականացնել: Բայց ժամանակակից հզոր արտադրամասերի համար, որոնք արտադրում են ազոտական ​​թթու, այս դեպքում կպահանջվեն մեծ թվով մեծ չափի սարքեր և, հետևաբար, շինարարական և տեղադրման աշխատանքների արժեքի բարձրացում։ Այս նկատառումները ստիպում են դիմել ամոնիակի փոխակերպման գործընթացում ճնշման բարձրացմանը: Այս առումով ընդունելի է մոտ 2,5 ատմ ճնշում, քանի որ ապարատի ծավալը կրճատվում է 2,5 գործակցով՝ համեմատած մթնոլորտային ճնշման տակ աշխատող համակարգերի ծավալի հետ՝ ամոնիակի և կատալիզատորի չափավոր կորուստներով:

3) բարձր ճնշման տակ աշխատող համակարգեր.

Շղթայի առավելությունները (Նկար 17).

1. Միավորը կոմպակտ է, բոլոր սարքերը տեղափոխելի են: Բլոկի հոսանքի ցիկլը ինքնավար է և, երբ քիմիական արտադրությունն անջատված է, շարունակում է գործել մինչև այն անջատվի կառավարման վահանակից: Սա թույլ է տալիս արագորեն գործարկել միավորը քիմիական գործընթացի պատահական անջատումների դեպքում: Գործողության ռեժիմում միավորի կառավարումը ավտոմատացված է:

2. Ազոտական ​​թթվի փաստացի արժեքը և էներգիայի ինտենսիվությունը, որը արտադրվում է 0,716 ՄՊա մեկ ճնշման միավորների վրա, մնում է ամենացածրը՝ համեմատած AK-72 միավորի և համակցված սխեմայի համաձայն գործող ագրեգատի հետ:

3. Թափոնային ջերմային կաթսայի փոխարեն կոնտակտային ապարատի հետևում տեղադրվում է բարձր ջերմաստիճանի ջերմափոխանակիչ՝ տուրբինի դիմաց արտանետվող գազերը մինչև 1120 Կ տաքացնելու համար: Միևնույն ժամանակ, հզորության բարձրացման պատճառով գազատուրբին, հզորությունը ավելացել է 274-ով համեմատ AK-72 միավորի հետ:

4. Սխեմայում տեխնոլոգիական ապարատին զուգահեռ տեղադրվում է անընդհատ միացված այրման խցիկ, որը հնարավորություն է տալիս հաստոցային ագրեգատի աշխատանքը արտադրական գծից անկախ դարձնել, ինչպես նաև ապահովել աշխատանքից սահուն անցում. մեքենայի անգործության ռեժիմում մեքենայի աշխատանքին միացված տեխնոլոգիական գործընթացով:

Սխեմայի թերությունները.

1. Գործընթացն ընթանում է ագրեգատում բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը շատ մեծ բեռներ է դնում պալադիումի կատալիզատորի վրա և այն խափանում է: Ըստ գրականության՝ 1 տոննա ազոտական ​​թթվի դիմաց սպեցիֆիկ անդառնալի կորուստները կազմում են 40-45 մգ մթնոլորտային ճնշման ժամանակ գործընթացի համար, 100 մգ՝ 0,3-1,6 ՄՊա, և 130-180 մգ՝ 0,7-0,9 ՄՊա: Այսինքն՝ ճնշման տակ աշխատող բույսերում պլատինի կորուստը մեծանում է կատալիզի ավելի բարձր ջերմաստիճանների պատճառով՝ համեմատած մթնոլորտային ճնշման տակ աշխատող բույսերի ջերմաստիճանի հետ:

2. Նախքան գազատուրբին մտնելը անհրաժեշտ է օդի մաքրման շատ բարձր աստիճան, քանի որ կոմպրեսորի օդի հզորությունը կարող է կրճատվել մինչև 10%-ով, իսկ արդյունավետությունը՝ մինչև 6%-ով:

Այս դասընթացի նախագծում մանրամասնորեն դիտարկվում է գազի տուրբինի կողմից շարժվող կոմպրեսորով ճնշման տակ ազոտաթթվի արտադրության սխեման (Նկար 17):

Ազոտական ​​թթվի արտադրական հզորությունը 0,716 ՄՊա ճնշման տակ գործող սխեմայի համաձայն որոշվում է միավորների քանակով: Մեկ միավորի հզորությունը 120 հազար տոննա/տարի է (100% HNO3): Սխեմայի միավորների քանակը որոշվում է ազոտաթթվի վերամշակման խանութների անհրաժեշտությամբ:

Յուրաքանչյուր ագրեգատում իրականացվում է հետևյալը՝ ամոնիակ-օդ խառնուրդի պատրաստում (օդի մաքրում և սեղմում, հեղուկ ամոնիակի գոլորշիացում, գազային ամոնիակի և ամոնիակ-օդ խառնուրդի մաքրում); ամոնիակի փոխակերպում; ազոտի օքսիդների առաջացման ջերմության օգտագործում; ազոտային գազերի սառեցում; ազոտական ​​թթվի ստացում; գազային ջեռուցում; ազոտի օքսիդներից մաքրում և գազի էներգիայի վերականգնում գազատուրբինում և թափոնների ջերմային կաթսայում:

Բացի այդ, սխեման ներառում է սնուցման ջրի պատրաստման միավորներ՝ թափոնների ջերմային կաթսաները սնուցելու համար, հովացման կոնդենսատ կամ դեմինալացված ջուր՝ ներծծող սյուների ոռոգման համար, գոլորշին մինչև պահանջվող պարամետրերը իջեցնելու, առաջացած ազոտաթթվի պահպանման և սպառողներին բաշխելու համար:

Նկար 17 - գազի տուրբինից կոմպրեսորային շարժիչով ճնշման տակ ազոտական ​​թթվի արտադրության դիագրամ. 1 - օդային զտիչ; 2 - առաջին փուլի տուրբո լիցքավորիչ; 3 - միջանկյալ սառնարան; 4 - երկրորդ փուլի տուրբո լիցքավորիչ; 5 - գազային տուրբին; 6 - փոխանցումատուփ; 7 - շարժիչ-գեներատոր; 8 - օդային տաքացուցիչ; 9 - ամոնիակ խառնիչ օդով; 10 - օդային տաքացուցիչ; 11 - ծակոտկեն ֆիլտր; 12 - փոխարկիչ; 13 - թափոնների ջերմության կաթսա; 14 - ազոտային գազերի օքսիդացման անոթ; 15 - սառնարան - կոնդենսատոր; 16 - կլանման սյունակ; 17 - փոխարկիչ; 18 - թափոնների ջերմության կաթսա

Մթնոլորտային օդը ներծծվում է 1-ին զտիչով 2-րդ փուլի առաջին տուրբո լիցքավորիչով և սեղմվում մինչև 0,2-0,35 ՄՊա: Սեղմման շնորհիվ օդը տաքացվում է մինչև 175 . Սառչելուց հետո մինչև 30-45 Սառնարանում 3 օդը մտնում է երկրորդ փուլի 4 տուրբո լիցքավորիչը, որտեղ այն սեղմվում է մինչև 0,73 ՄՊա վերջնական ճնշում և տաքացվում է մինչև 125-135: . Օդի հետագա տաքացում մինչև 270 առաջանում է ջեռուցիչ 8-ում՝ փոխարկիչից դուրս եկող տաք ազոտային գազերի ջերմության պատճառով: Տաք օդը ավելի է մտնում խառնիչ 9:

Ամոնիակը 1,0-1,2 ՄՊա ճնշման տակ տաքացվում է մինչև 150 ջեռուցիչում 10 ջրային գոլորշիով և մտնում է խառնիչ 9, որտեղ խառնվում է օդի հետ։ Ստացված ամոնիակ-օդ խառնուրդը, որը պարունակում է 10-12% NH3, զտվում է պորոլիթի ֆիլտր 11-ում և մտնում է փոխարկիչ 12, որտեղ պլատին-ռոդիում կատալիզատորի վրա 890-900 ջերմաստիճանում ամոնիակը օքսիդացված է ազոտի օքսիդի: Փոխարկիչից դուրս եկող գազերի ջերմությունն օգտագործվում է թափոնների ջերմության կաթսայում 13 գոլորշի արտադրելու համար, մինչդեռ գազերը սառչում են մինչև 260 .

Այնուհետև գազերն անցնում են պլատինի թակարդի ֆիլտրով, որը գտնվում է դատարկ անոթի վերին մասում 14: 14-րդ անոթում NO օքսիդացվում է մինչև NO2 (օքսիդացման աստիճանը 80%), ինչի արդյունքում գազային խառնուրդը տաքացվում է մինչև 300-310 թթ և մտնում է օդատաքացուցիչ 8, որտեղ այն սառչում է մինչև 175 . Ազոտային գազերի ջերմության հետագա օգտագործումը դառնում է ոչ շահավետ, ուստի դրանք սառչում են ջրով սառնարանում 16-ից մինչև 50-55: . Սառնարանում 16 գազի սառեցման հետ միաժամանակ տեղի է ունենում ջրի գոլորշիների խտացում և ազոտի երկօքսիդի հետ ջրի փոխազդեցության արդյունքում ազոտաթթվի ձևավորում: Ստացված թթվի կոնցենտրացիան չի գերազանցում HNO3 52%-ը, բերքատվությունը կազմում է գործարանի ընդհանուր հզորության մոտ 50%-ը։

Սառուցիչ 15-ից ազոտային գազերը մաղով թիթեղներով մտնում են ներծծման սյունակ 16, որտեղ NO2-ը ներծծվում է ջրով՝ առաջացնելով ազոտաթթու (խտությունը մինչև 55%): Ներծծող սյունակի թիթեղների վրա դրված են 16 պարույրներ (սառնարանային տարրեր), որոնց միջով ջուրը շրջանառվում է՝ հեռացնելու ազոտական ​​թթվի առաջացման ժամանակ արձակված ջերմությունը։

Արտանետվող գազերը ազոտի օքսիդներից մաքրելու համար դրանք տաքացնում են մինչև 370-420 ° C, դրանց վրա ավելացվում է փոքր քանակությամբ բնական գազ և ուղարկվում է փոխարկիչ (ռեակտոր) 17: Այստեղ պալադիումի կատալիզատորի առկայության դեպքում՝ առաջանում են հետևյալ ռեակցիաները.

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

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

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

Քանի որ այս ռեակցիաները ընթանում են ջերմության արտանետմամբ, գազերի ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 700-730 . Այս գազերը 0,5-0,6 ՄՊա ճնշմամբ մտնում են 5 տուրբին, որը շարժում է 2 և 4 տուրբո լիցքավորիչները, որոնք սեղմում են օդը։ Դրանից հետո գազեր մոտ 400 ջերմաստիճանում մուտքագրեք թափոնների ջերմության կաթսա 19, որոնք ստանում են ցածր ճնշման գոլորշի:

Առաջին և երկրորդ փուլերի 2-րդ և 4-րդ փուլերի տուրբո լիցքավորիչները, ինչպես նաև գազատուրբին 5-ը մեկ միավոր են: Առաջին փուլի 2-ի տուրբինը և գազատուրբինը 5-ը տեղակայված են ընդհանուր լիսեռի վրա և միացված են փոխանցման տուփ 6-ով երկրորդ փուլի տուրբինային 4-ին և էլեկտրական շարժիչին 7: Այս միավորը թույլ է տալիս օգտագործել ծախսված էներգիայի մեծ մասը: սեղմելով օդը և դրանով իսկ զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի սպառումը:

7. ՌԵԱԿՏՈՐԻ ՆՅՈՒԹԱԿԱՆ ԵՎ ՋԵՐՄԱԿԱՆ ՄԱՇՆՈՐԴՆԵՐԻ ՀԱՇՎԱՐԿԸ.

7.1 Ռեակտորի նյութական հաշվեկշռի հաշվարկ

1) Հաշվել օդի պահանջվող ծավալը.

2) օդով մատակարարվող ծավալները, նմ3.

ա) ջրի գոլորշի

բ) չոր օդը

3) Հաշվել օդի հետ եկող թթվածնի, ազոտի և արգոնի ծավալները՝ ելնելով օդում դրանց տոկոսից.

) Գտե՛ք ռեակցիայի արդյունքում առաջացած ծավալները (14), նմ ³ /ժ:

ա) ազոտի օքսիդ

բ) ջրի գոլորշի

5) Որոշել ռեակցիայի արդյունքում առաջացած ծավալները (15), նմ ³ /ժ:

ա) ազոտ

բ) ջրի գոլորշի

գ) այս ռեակցիայի ընթացքում սպառված թթվածինը

6) Հաշվում ենք գազի մեջ ամոնիակի օքսիդացումից հետո ծավալները, նմ ³ /ժ:

ա) թթվածին

բ) ազոտ

գ) արգոն

դ) ջրի գոլորշի

7) Փաստացի նյութական հաշվեկշիռը կարող է հաշվարկվել, եթե կոնտակտային ապարատի մուտքի և դրա ելքի հոսքերի ծավալները վերահաշվարկվեն զանգվածների, մինչդեռ պետք է պահպանվի նյութական հաշվեկշիռը.

Գալիս:

Սպառումը:

Լրացնենք նյութական հաշվեկշռի աղյուսակը (Աղյուսակ 6):

Աղյուսակ 6

Եկամուտի հոսք բաղադրիչ Քանակ Բաղադրիչ Քանակ կգ/հմ ³ /հկգ/հմ ³ / chNH34477,6795900NO7348,6615487O215608,57110926O25367,8573757,5N250729,69140583,755N250987,81640790,255Ar929,116520,305Ar928520H2O1827,022273,625H2O8938,62711123,625Vsego73572,07760203,68Vsego73570,96161678,38

Հաշվեկշռի անհամապատասխանություն

7.2 Ռեակտորի ջերմային հաշվեկշռի հաշվարկ

Եկեք գտնենք tx ջերմաստիճանը, որին անհրաժեշտ է տաքացնել ամոնիակ-օդ խառնուրդը՝ ապահովելու ամոնիակի օքսիդացման գործընթացի ավտոջերմային բնույթը:

1) Հաշվել ամոնիակ-օդ խառնուրդի ընդհանուր ծավալը

) Որոշել ամոնիակ-օդ խառնուրդի բաղադրիչների կոնցենտրացիան,% (ծավ.).

ա) ամոնիակ

բ) չոր օդը

գ) ջրի գոլորշի

3) Հաշվե՛ք ամոնիակ-օդ խառնուրդի միջին ջերմունակությունը

Cav = 0.01 (35.8 Pam + 28.7 Psv + 32.6 PN2O) (59)

Сav = 0,01 (35,8 9,8 + 28,7 86,4 + 32,6 3,8) = 29,544 կՋ/(կմոլ Կ),

որտեղ 35.8; 28.7 և 32.6 - ամոնիակի, չոր օդի և ջրի գոլորշու ջերմային հզորությունները, կՋ/(կմոլ Կ):

) Որոշեք ամոնիակ-օդ խառնուրդով ներմուծվող ջերմությունը

) Հաշվում ենք (14) և (16) ռեակցիայի ընթացքում արձակված ջերմությունները.

կամ 17030 կՎտ, որտեղ 905800 և 126660 ազոտի օքսիդի և ազոտի առաջացման ընթացքում արտանետվող ջերմություններն են՝ ըստ (14) և (16) ռեակցիաների։

) Գտեք թափոնային ջերմային կաթսա մտնող ազոտային գազի ընդհանուր ծավալը

7) որոշել ազոտային գազի բաղադրամասերի կոնցենտրացիան,% (ծավ.).

ա) ազոտի օքսիդ

բ) թթվածին

գ) արգոն

դ) ազոտ

ե) ջրի գոլորշի

8) Հաշվել ազոտային գազի միջին ջերմային հզորությունը.

Snav = 0.01 (31.68 PNO + 32.3 P2 + 20.78 Steam 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 կՋ/(կմոլ Կ)

որտեղ 31.68; 32.3; 20.78; 30.8 և 37.4 - ազոտային գազի բաղադրիչների ջերմային հզորություններ 900 ջերմաստիճանում , կՋ/(կմոլ Կ).

9) 198-ից գոլորշու տաքացման համար մինչև 250 գերտաքացուցիչում անհրաժեշտ է հեռացնել ջերմությունը.

1880 կՎտ, որտեղ 800 10 ³ և 1082 10 ³ J/kg - գերտաքացած գոլորշու հատուկ էնթալպիաներ 198 ջերմաստիճանում և 250 եւ ճնշումները 1,5 ՄՊա եւ 3,98 ՄՊա:

10) ազոտային գազերի ջերմաստիճանը կոնտակտային ապարատի ելքի մոտ որոշվում է այս հատվածի ջերմային հաշվեկշռի հավասարումից.

6768 106 = 64631 1,66 10³ (900 - t2)

11) Հաշվում ենք ազոտային գազերով տարվող ջերմությունը: Դիտարկենք այն դեպքը, երբ կոնտակտային ապարատը և թափոնային ջերմության կաթսան տեղադրվում են որպես մեկ սարք.

12) Որոշել ջերմության կորուստը շրջակա միջավայրին

Ջերմության մուտքագրումը հավասարեցնելով հոսքի արագությանը, մենք կազմում ենք ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը և լուծում այն ​​tx-ի նկատմամբ.

Լրացրեք ջերմային հաշվեկշռի աղյուսակը (Աղյուսակ 7):

Աղյուսակ 7

Մուտք, կՎտ սպառում, կՎտ ջերմություն, որը ներմուծվում է ամոնիակ-օդ խառնուրդով6369.2Ջերմություն գերտաքացուցիչում ջրի գոլորշի տաքացնելու համար1880Ազոտային գազերով տարվող ջերմություն20584.3Ռեակցիայի ընթացքում արտանետվող ջերմություն (14) և (16)17030.6Կորուստներ շրջակա միջավայրին:394023

Հաշվեկշռի անհամապատասխանություն.

8. ԱՆՎՏԱՆԳՈՒԹՅՈՒՆ ԵՎ ԱՐԴՅՈՒՆԱԲԵՐԱԿԱՆ ՄԻՋԱՎԱՅՐ

Բարձր ճնշման տակ չխտացված ազոտաթթվի արտադրության մեջ անվտանգ աշխատանքի ռեժիմ ապահովելու համար անհրաժեշտ է խստորեն պահպանել տեխնոլոգիական կանոնակարգերը, աշխատատեղերի աշխատանքի պաշտպանության հրահանգները, բաժնի աշխատանքի պաշտպանության և արդյունաբերական անվտանգության հրահանգները, հրահանգները. աշխատանքի որոշակի տեսակներ.

Սպասարկող անձնակազմին թույլատրվում է աշխատել նորմատիվներով սահմանված աշխատանքային հագուստով և անվտանգության կոշիկներով, նրանք պարտավոր են իրենց հետ ունենալ սպասարկվող անհատական ​​պաշտպանության միջոցներ։ Պաշտպանիչ սարքավորումները (անհատական ​​հակագազ) պետք է ստուգվեն յուրաքանչյուր հերթափոխով, նախքան աշխատանքը սկսելը:

Մեխանիզմները սպասարկող անձինք պետք է իմանան Գոսգորտեխնաձորի կանոնները՝ կապված սպասարկվող սարքավորումների հետ։ Կաթսայատան հսկողության սարքավորումները սպասարկող անձինք՝ կաթսաների հսկողության կանոններ.

Կանխարգելել նորմալ տեխնոլոգիական ռեժիմի խախտումները գործընթացի բոլոր փուլերում.

Աշխատանքներ կատարեք միայն սպասարկվող սարքավորումներով, որոնք հագեցած են բոլոր անհրաժեշտ և պատշաճ գործող անվտանգության սարքերով, գործիքավորման և կառավարման սարքերով, ահազանգերով և կողպեքներով:

Սարքավորումները և հաղորդակցությունները վերանորոգման հանձնելիս, որոնցում հնարավոր է ամոնիակի կուտակում, մաքրեք սարքավորումները և հաղորդակցությունները ազոտով, մինչև մաքրող ազոտում այրվող նյութեր չլինեն:

Սարքավորումները և հաղորդակցությունները վերանորոգումից հետո ամոնիակով լցնելուց առաջ մաքրել ազոտով, մինչև մաքրող ազոտում թթվածնի պարունակությունը չլինի 3,0%-ից ավելի (հատոր):

Թույլ մի տվեք վերանորոգել հաղորդակցությունների, կցամասերի, սարքավորումների ճնշման տակ: Վերանորոգումը պետք է իրականացվի վերանորոգված տարածքը սեղմելուց և խցաններով փակելուց հետո: Վերանորոգման ենթակա սարքավորումները, հաղորդակցությունները պետք է փչվեն կամ լվացվեն:

Հիդրավլիկ ցնցումներից խուսափելու համար գոլորշին պետք է դանդաղ մատակարարվի սառը գոլորշու խողովակաշարերին՝ ապահովելով բավարար ջեռուցում կոնդենսատի արտանետմամբ խողովակաշարի ողջ երկարությամբ: Դրենաժից չոր գոլորշու ելքը ցույց է տալիս խողովակաշարի բավարար ջեռուցումը:

Մի միացրեք էլեկտրական սարքավորումները անսարք հիմնավորմամբ:

Թույլ մի տվեք էլեկտրական շարժիչով սարքավորումների վերանորոգումը՝ առանց էլեկտրական շարժիչներից լարումը հանելու։

Վերահսկիչ և չափիչ գործիքների և էլեկտրական սարքավորումների վերանորոգումը և կարգավորումը պետք է իրականացվեն միայն գլխավոր գործիքային օպերատորի բաժնի և էլեկտրիկների կողմից:

Արգելվում է բաց կրակ օգտագործել արտադրական և պահեստային օբյեկտներում. ծխելը թույլատրվում է այդ նպատակների համար նախատեսված վայրերում:

Սարքավորման բոլոր պտտվող մասերը (կցակցման կեսերը), պտտվող օդափոխիչների շարժիչները, էլեկտրական շարժիչների լիսեռների վրա պետք է ապահով կերպով ամրացվեն և ցանկապատվեն և ներկվեն կարմիր:

Թթվային գծերի ֆլանգավոր միացումները պետք է պաշտպանված լինեն պաշտպանիչ ծածկոցներով:

Խողովակաշարերի եզրային միացումների պտուտակները սեղմելը, ինչպես նաև ճնշման տակ գտնվող սարքավորումների վրա աշխատանքը չի թույլատրվում:

Ճնշման տակ աշխատող սարքերը պետք է համապատասխանեն ճնշման տակ աշխատող նավերի և հաղորդակցությունների նախագծման և անվտանգ շահագործման տեխնիկական բնութագրերով և կանոններով սահմանված պահանջներին:

Փակ անոթներում աշխատանքները պետք է իրականացվեն գազավտանգավոր աշխատանքների իրականացման համար աշխատանքային թույլտվության առկայության դեպքում:

Օդափոխումը պետք է լինի լավ վիճակում և մշտապես աշխատի:

Բարձրացնող մեխանիզմների, ճնշման անոթների սպասարկումն իրականացվում է միայն հատուկ վերապատրաստված և հատուկ վկայական ունեցող անձանց կողմից։

Արտակարգ իրավիճակների կաբինետների, հրդեհային դետեկտորների, հեռախոսների, հրշեջ սարքավորումների մոտեցումները չեն թույլատրվում խցանվել օտար առարկաներով, դրանք պետք է լինեն մաքուր և լավ վիճակում:

Առաստաղների, հարթակների, անցուղիների բաց բացվածքները պետք է ունենան 1 մ բարձրությամբ պարիսպներ, ցանկապատի ստորին մասում պետք է լինի 15 սմ բարձրությամբ կողային կամ պաշտպանիչ ժապավեն:

Բոլոր գործիքավորումը և ավտոմատացման և արգելափակման համակարգերը պետք է լավ վիճակում լինեն:

Սարքերի և խողովակաշարերի, ռոտորային շեղբերների, ազոտային գազի կոմպրեսորների և այլ մասերի ու ապարատների վրա նիտրիտ-նիտրատային աղերի նստվածքը կանխելու համար, կանխել կոնտակտային սարքերի երկարատև բռնկումը (ավելի քան 20 րոպե), նվազեցնելով կատալիզատորի ջերմաստիճանը: շղարշները, պատռելով դրանք, հանգեցնելով ամոնիակի սայթաքմանը, մակերեսների ոռոգման դադարեցմանը, ինչը հանգեցնում է նիտրիտ-նիտրատային աղերի նստվածքին:

Ժամանակին կատարել մաքրում, մաքրում սարքավորումները տեխնոլոգիական արտադրանքի արտահոսքից, յուղ լցնում պոմպի բեռնախցիկներում:

Վերանորոգման և այլ աշխատանքների համար նախատեսված աշխատատեղերը և դրանց անցումները 1,3 մ և ավելի բարձրության վրա պետք է ցանկապատված լինեն:

1,3 մ և ավելի բարձրության վրա աշխատանքի համար ցանկապատերի տեղադրման անհնարինության կամ անպատշաճության դեպքում, ինչպես նաև 1,3 մ-ից ավելի բարձրության վրա սանդուղքից աշխատելիս, անհրաժեշտ է օգտագործել անվտանգության գոտիներ, իսկ գտնվելու վայրում: աշխատել այնտեղ պետք է լինեն օժանդակ աշխատողներ, որոնք պատրաստ են օգնել աշխատողին. Կարաբինների ամրացման վայրը որոշվում է աշխատանքի ղեկավարի կողմից:

Անվտանգության գոտիները ստուգվում են նախքան շահագործման հանձնելը, ինչպես նաև շահագործման ընթացքում 6 ամիսը մեկ: Անվտանգության գոտու վրա պետք է նշվի գրանցման համարը և հաջորդ փորձարկման ամսաթիվը:

Ազոտական ​​թթվի հետ աշխատելիս (նմուշառում, կապի ստուգում, թթվային պոմպերի արտադրություն սկսելու և այլն) անհրաժեշտ է օգտագործել շնչառական և աչքերի անհատական ​​պաշտպանիչ միջոցներ (զտիչ գազի դիմակ M ապրանքանիշի տուփով, ռետինե կիս դիմակով ակնոց կամ պաշտպանիչ: վահան՝ պատրաստված պլեքսիգլասից կամ հակագազային սաղավարտից), ռետինե թթվակայուն ձեռնոցներ, հատուկ թթվակայուն հագուստ։

Սարքավորման աշխատանքի մեջ անսարքությունների, հենարանների, պատերի և այլնի թերությունների հայտնաբերման դեպքում: ժամանակին տեղեկացնել բաժնի պետին, խանութի մեխանիկին. Անհրաժեշտության դեպքում դադարեցրեք սարքավորումները և պատրաստեք այն վերանորոգման համար:

Վերանորոգման համար միավորի յուրաքանչյուր կանգառում բացեք օքսիդիչի ստորին լյուկը և բաշխիչ ցանցի վրա ամոնիումի աղերի առկայության դեպքում, պատերի և ներքևի երկայնքով, գոլորշիացրեք այն կենդանի գոլորշով, ցամաքեցրեք կոնդենսատը:

Գոլորշու, գոլորշու կոնդենսատի հետ աշխատանքը պետք է իրականացվի կոմբինեզոնով, կոշիկով, ձեռնոցներով:

Բաժանմունքում մասնագիտական ​​թունավորումների և հիվանդությունների կանխարգելման համար պետք է պահպանվեն հետևյալ սանիտարահիգիենիկ պահանջները.

ա) օդի ջերմաստիճանը պետք է լինի.

23- անցումային և ձմեռային շրջան;

18-27- ամառային շրջան.

բ) օդի հարաբերական խոնավությունը.

ամռանը `ոչ ավելի, քան 75%;

ձմռանը `ոչ ավելի, քան 65%:

գ) աղմուկ - ոչ ավելի, քան 65 դԲԱ ձայնամեկուսիչ խցիկներում, այլ վայրերում ոչ ավելի, քան 80 դԲԱ.

դ) թրթռում - ոչ ավելի, քան 75 դԲ ձայնամեկուսիչ խցիկներում, շարժիչի և կոնտակտային սենյակներում ոչ ավելի, քան 92 դԲ;

ե) աշխատատեղերի լուսավորություն.

ձայնամեկուսիչ խցիկներ - առնվազն 200 լյուքս;

կլանման սյուների վայրերում `առնվազն 50 լյուքս;

շարժիչի և կոնտակտային սենյակներում `առնվազն 75 լյուքս:

զ) տարածքի աշխատանքային տարածքի օդում վնասակար նյութերի առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան.

ամոնիակ - ոչ ավելի, քան 20 մգ / մ 3;

ազոտի օքսիդներ - ոչ ավելի, քան 5 մգ/մ3:

Բացի անհատական ​​հակագազերից, բաժանմունքն ունի ֆիլտրացնող և մեկուսիչ հակագազերի վթարային մատակարարում։

Գազի դիմակները պահվում են շտապ օգնության կաբինետներում։

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ

Դասընթացի աշխատանքների ընթացքում նախագծվել է ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացման ռեակտոր՝ ոչ խտացված ազոտական ​​թթվի արտադրության ժամանակ ազոտի օքսիդներ արտադրելու համար:

Դիտարկվել են գործընթացի ֆիզիկական և քիմիական հիմքերը: Տրված են սկզբնական հումքի և պատրաստի արտադրանքի բնութագրերը։

Օքսիդացման համար անհրաժեշտ օդի ծավալը հաշվարկվել է 5900 մ ³ /ժամ ամոնիակ, այն կազմել է 54304 մ ³ /ժ Օդի հետ մատակարարվող թթվածնի, ազոտի և արգոնի ծավալները հաշվարկվել են՝ ելնելով օդում դրանց տոկոսից: Հաշվարկվել են նաև ամոնիակի օքսիդացումից հետո գազում առկա թթվածնի, ազոտի, արգոնի և ջրի գոլորշու ծավալները։

Հաշվարկվել է ջերմային հաշվեկշիռը, որի արդյունքում հաշվարկվել են բոլոր ջերմային հոսքերը։ Հաշվարկվել է այն ջերմաստիճանը, որով անհրաժեշտ է տաքացնել ամոնիակ-օդ խառնուրդը՝ ապահովելու համար ամոնիակի օքսիդացման գործընթացի ավտոջերմային բնույթը, եղել է 288: . Գերտաքացուցիչից հետո ազոտային գազի ջերմաստիճանը հաշվարկվել է 836,7 . Որոշվում են շրջակա միջավայրի ջերմային կորուստները:

Գրականության վերանայում է արվել ոչ խտացված ազոտական ​​թթվի արտադրության ամենաարդյունավետ սխեմայի վերաբերյալ: Ընտրվել է բարձր ճնշման տակ աշխատող համակարգ, քանի որ այս ագրեգատը կոմպակտ է, բոլոր սարքերը տեղափոխելի են, ագրեգատի էներգետիկ ցիկլը ինքնավար է։ Դիտարկվող սխեմայում էլեկտրաէներգիան չի սպառվում տեխնոլոգիական կարիքների համար։ Էլեկտրաէներգիան փոքր քանակությամբ սպառվում է միայն թթու մղելու համար անհրաժեշտ պոմպերը քշելու համար՝ կաթսաներին սնուցող ջուր մատակարարելու համար։ Այս սխեմայի համաձայն աշխատանքն իրականացվում է առանց մթնոլորտ վնասակար գազերի արտանետումների:

Հղումներ

1. Ատրոշչենկո Վ.Ի., Կարգին Ս.Ի. Ազոտական ​​թթվի տեխնոլոգիա. Պրոց. Նպաստ բուհերին. - 3-րդ հրատ., վերանայված։ և լրացուցիչ - Մ.: Քիմիա, 1970. - 496 էջ.

Եգորով Ա.Պ. Շերեշևսկի Ա.Ի., Շմանենկո Ի.Վ. Անօրգանական նյութերի ընդհանուր քիմիական տեխնոլոգիա. Դասագիրք տեխնիկումի համար. - Էդ. 4-րդ վերանայում - Մոսկվա, Լենինգրադ, քիմիա, 1965 - 688 թթ.

Karavaev M.M., Zasorin A.P., Kleschev N.F. Ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացում / Ed. Կարավաևա Մ.Մ. - Մ.: Քիմիա, 1983. - 232 էջ.

Կատալիզատորներ ազոտի արդյունաբերության մեջ:/Ed. Ատրոշչենկո Վ.Ի. - Խարկով: Վիշչայի դպրոց, 1977. - 144 էջ.

Ընդհանուր քիմիական տեխնոլոգիա. Խմբագրությամբ պրոֆ. Ամելինա Ա.Գ. Մոսկվա: Քիմիա, 1977 թ. - 400 վ.

Պավլով Կ.Ֆ., Ռոմանկով Պ.Գ., Նոսկով Ա.Ա. Օրինակներ և առաջադրանքներ քիմիական տեխնոլոգիայի գործընթացների և ապարատների ընթացքում: Լ.: Քիմիա, 1976 - 552s.

Պերլով Է.Ի., Բաղդասարյան Վ.Ս. Ազոտական ​​թթվի արտադրության օպտիմիզացում: Մ.: Քիմիա, 1983. - 208 էջ.

Անօրգանական նյութերի տեխնոլոգիայի հաշվարկներ. Պրոց. Ձեռնարկ համալսարանների համար / Pozin M.E., Kopylev B.A., Belchenko G.V. և այլն; Էդ. Պոզինա Մ.Է. 2-րդ հրատ. վերանայված և լրացուցիչ - Լ.: Քիմիա: Լենինգրադ. բաժին, 1977 - 496 էջ.

Ռումյանցև Օ.Վ. Սարքավորումներ ազոտի արդյունաբերության բարձր ճնշման սինթեզի խանութների համար; Պրոց. համալսարանների համար - Մ.: Քիմիա, 1970 - 376 էջ.

10. Սոկոլով Ռ.Ս. Քիմիական տեխնոլոգիա: Դասագիրք. նպաստ ուսանողների համար. ավելի բարձր դասագիրք հաստատություններ. 2-ում T. - M .: Humanit ed. կենտրոն VLADOS, 2000. - V.1. Քիմիական արտադրությունը մարդածին գործունեության մեջ: Քիմիական տեխնոլոգիայի հիմնական հարցերը. Անօրգանական նյութերի արտադրություն. - 368 էջ.

Ազոտչիկի Ձեռնարկ./Խմբ. Մելնիկովա Է.Յա. - V.2. Ազոտական ​​թթվի արտադրություն: Ազոտական ​​պարարտանյութերի արտադրություն. Նյութեր և հիմնական հատուկ սարքավորումներ. Էներգիայի մատակարարում. Անվտանգության ճարտարագիտություն. - Մ.՝ Քիմիա - 1969. - 448 թ.

Անօրգանական նյութերի քիմիական տեխնոլոգիա՝ 2 գրքում. Գիրք 1. Դասագիրք / Թ.Գ. Ախմետով, Ռ.Գ. Պորֆիրիևա, Լ.Գ. Գիսին. - Մ.: Ավելի բարձր: դպրոց, 2002. 688s.: հիվանդ.

Կորոբոչկին Վ.Վ. Ազոտաթթվի տեխնոլոգիա. - Տոմսկի պոլիտեխնիկական համալսարանի հրատարակչություն: 2012 թ.