Iš ko gaminama salietra? Amonio nitrato gamyba

Amonio nitratas gaunamas neutralizuojant azoto rūgštį dujiniu amoniaku pagal reakciją:

NH 3 (g) + НNO 3 (l) NH 4 NO 3 +144,9 kJ

Ši beveik negrįžtama reakcija vyksta dideliu greičiu ir išsiskiria dideliu šilumos kiekiu. Paprastai tai atliekama esant artimam atmosferos slėgiui; kai kuriose šalyse neutralizavimo įrenginiai veikia esant 0,34 MPa slėgiui. Amonio salietros gamyboje naudojama praskiesta 47-60 % azoto rūgštis.

Neutralizacijos reakcijos šiluma naudojama vandeniui išgarinti ir tirpalui koncentruoti.

Pramoninė gamyba apima šiuos etapus: azoto rūgšties neutralizavimas dujiniu amoniaku ITN aparate (neutralizacijos šilumos panaudojimas); salietros tirpalo garinimas, salietros lydalo granuliavimas, granulių aušinimas, paviršinio aktyvumo granulių apdorojimas, salietros pakavimas, sandėliavimas ir pakrovimas, dujų išmetimas ir nuotekų valymas. Neutralizuojant azoto rūgštį, įvedami priedai.

1 paveiksle parodyta modernaus didelio tonažo AS-72 bloko, kurio našumas 1360 t/parą, schema.

Ryžiai. vienas.

1 - rūgšties šildytuvas; 2 - amoniako šildytuvas; 3 - ITN įrenginiai; 4 - neutralizatorius; 5 - garintuvas; 6 - slėgio bakas; 7, 8 - granuliatoriai; 9, 23-ventiliatoriai; 10 - plovimo šveitiklis; 11 - būgnas; 12.14 - konvejeriai; 13 - liftas; 15 skystųjų lovų aparatai; 16 - granuliavimo bokštas; 17 - kolekcija; 18, 20 - siurbliai; 19 - bakas plaukimui; 21-filtras plaukimui; 22 - oro šildytuvas

Įeinanti 58-60% azoto rūgštis kaitinama šildytuve 1 iki 70-80 o C sulčių garais iš aparato ITN 3 ir tiekiama neutralizuoti. Prieš 3 aparatą į azoto rūgštį įpilama terminės fosforo ir sieros rūgštys 0,3–0,5% P 2 O 5 ir 0,05–0,2% amonio sulfato, skaičiuojant nuo gatavo produkto.

Sieros ir fosforo rūgštys tiekiamos stūmokliniais siurbliais, kurių veikimas yra lengvai ir tiksliai reguliuojamas. Įrenginyje yra du lygiagrečiai veikiantys neutralizavimo įrenginiai. Čia taip pat tiekiamas dujinis amoniakas, kaitinamas šildytuve 2 garų kondensatu iki 120-130 ° C. Tiekiamos azoto rūgšties ir amoniako kiekis reguliuojamas taip, kad ITN aparato išleidimo angoje tirpale būtų nedidelis azoto rūgšties perteklius. , užtikrinant visišką amoniako absorbciją.

Apatinėje aparato dalyje yra rūgščių neutralizavimas 155-170°C temperatūroje, norint gauti tirpalą, kuriame yra 91-92% NH 4 NO 3. Viršutinėje aparato dalyje vandens garai (vadinamieji sulčių garai) nuplaunami nuo amonio nitrato ir HN0 3 garų purslų. Dalis sulčių garų šilumos panaudojama azoto rūgščiai pašildyti. Tada sulčių garai siunčiami valyti plovimo skruberiuose ir išleidžiami į atmosferą.

Rūgštinis amonio nitrato tirpalas siunčiamas į neutralizatorių 4, kur tiekiamas amoniakas, kurio reikia tirpalui neutralizuoti. Tada tirpalas tiekiamas į garintuvą 5 ant duparo, kuris yra praleidžiamas 1,4 MPa slėgio vandens garais ir oru, įkaitintu iki maždaug 180 °C. Gautas lydalas, kuriame yra 99,8–99,7% salietros, praeina per filtrą 21 esant 175 ° C temperatūrai ir išcentriniu panardinamuoju siurbliu 20 tiekiamas į slėgio baką 5, o po to į stačiakampį metalo granuliavimo bokštą 16, kurio ilgis 11 m, plotis 8 m, o viršaus aukštis iki kūgio 52,8 m.

Viršutinėje bokšto dalyje yra granuliatoriai 7 ir 8; į apatinę bokšto dalį tiekiamas oras, vėsinantys salietros lašai, kurie virsta granulėmis. Salietros dalelių kritimo aukštis yra 50–55 m. Granuliatorių konstrukcija užtikrina vienodos granulometrinės sudėties granulių gamybą su minimaliu smulkių granulių kiekiu, o tai sumažina dulkių patekimą iš bokšto oru. Granulių temperatūra prie bokšto išėjimo angoje yra 90--110°C, todėl jos siunčiamos aušinti į verdančio sluoksnio aparatą 15. Pseudo sluoksnio aparatas yra stačiakampis aparatas, turintis tris dalis ir su grotelėmis su skylutėmis. . Oras po grotelėmis tiekiamas ventiliatoriais, taip sukuriant 100--150 mm aukščio salietros granulių sluoksnį, kuris per konvejerį patenka iš granuliavimo bokšto. Vyksta intensyvus granulių aušinimas iki 40°C (bet ne aukštesnės kaip 50°C) temperatūros, atitinkančios IV modifikacijos egzistavimo sąlygas. Jei aušinimo oro temperatūra yra žemesnė nei 15°C, prieš patenkant į verdančio sluoksnio aparatą, oras šilumokaityje pašildomas iki 20°C. Šaltuoju laikotarpiu gali veikti 1-2 sekcijos.

Oras iš aparato 15 patenka į granuliavimo bokštą granulėms formuoti ir joms aušinti.

Amonio nitrato granulės iš verdančio sluoksnio aparato konvejeriu 14 tiekiamos paviršinio aktyvumo medžiagai apdoroti į besisukantį būgną 11. Čia granulės apipurškiamos išpurkštu 40 % vandeniniu NF dispergento tirpalu. Po to salietra praeina per elektromagnetinį separatorių, kad atskirtų atsitiktinai įstrigusius metalinius daiktus ir siunčiama į bunkerį, o po to sverti ir supakuoti į popierinius ar plastikinius maišelius. Krepšiai konvejeriu vežami pakrovimui į vagonus arba į sandėlį.

Oras, išeinantis iš viršutinės granuliavimo bokšto dalies, yra užterštas amonio salietros dalelėmis, o sulčių garuose iš neutralizatoriaus ir garų-oro mišinyje iš garintuvo yra nesureagavusio amoniako ir azoto rūgšties bei sunešto amonio salietros dalelių. Viršutinėje granuliavimo bokšto dalyje valymui sumontuoti šeši lygiagrečiai veikiantys plovimo plokštelinio tipo šveitikliai 10, drėkinami 20-30% amonio salietros tirpalu, kuris tiekiamas siurbliu 18 iš rezervuaro. Dalis šio tirpalo nukreipiama į ITN neutralizatorių sulčių garams plauti, o po to sumaišoma su amonio salietros tirpalu ir dėl to patenka į produktų gamybą.

Dalis tirpalo (20-30%) nuolat pašalinama iš ciklo, todėl ciklas išeikvojamas ir papildomas pridedant vandens. Kiekvieno skruberio išleidimo angoje yra sumontuotas 100 000 m 3 / h našumo ventiliatorius 9, kuris siurbia orą iš granuliavimo bokšto ir išleidžia jį į atmosferą.

Amonio nitratas arba amonio nitratas, NH 4 NO 3 yra balta kristalinė medžiaga, turinti 35% azoto amonio ir nitrato pavidalu, abi azoto formas augalai lengvai pasisavina. Granuliuotas amonio nitratas plačiai naudojamas prieš sėją ir visų tipų viršutiniam tręšimui. Mažesniu mastu jis naudojamas sprogmenims gaminti.

Amonio salietra gerai tirpsta vandenyje ir pasižymi dideliu higroskopiškumu (sugebėjimu sugerti drėgmę iš oro), todėl trąšų granulės pasklinda, praranda kristalinę formą, atsiranda trąšų sulipimas – biri medžiaga virsta vientisa monolitine mase.

Scheminė amonio nitrato gamybos schema

Norint gauti praktiškai nelipnantį amonio salietrą, naudojami įvairūs technologiniai metodai. Veiksminga priemonė sumažinti drėgmės sugėrimo greitį higroskopinėmis druskomis yra jų granuliavimas. Bendras vienalyčių granulių paviršius yra mažesnis nei to paties kiekio smulkios kristalinės druskos, todėl granuliuotos trąšos lėčiau sugeria drėgmę iš

Amonio fosfatai, kalio chloridas, magnio nitratas taip pat naudojami kaip panašiai veikiantys priedai. Amonio nitrato gamybos procesas pagrįstas nevienalyte dujinio amoniako sąveikos su azoto rūgšties tirpalu reakcija:

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

Cheminė reakcija vyksta dideliu greičiu; pramoniniame reaktoriuje jį riboja dujų ištirpimas skystyje. Reagentų maišymas yra labai svarbus siekiant sumažinti difuzijos sulėtėjimą.

Amonio salietros gamybos technologinis procesas, be azoto rūgšties neutralizavimo amoniaku etapo, apima salietros tirpalo garinimo, lydalo granuliavimo, granulių aušinimo, granulių apdorojimo paviršinio aktyvumo medžiagomis, pakavimo, sandėliavimo ir pakrovimo etapus. salietros, valymo dujų ir nuotekų. Ant pav. 8.8 parodyta modernaus didelio našumo amonio nitrato AS-72 gamybos įrenginio, kurio našumas yra 1360 tonų per dieną, schema. Originali 58-60% azoto rūgštis kaitinama šildytuve iki 70 - 80°C su sulčių garais iš aparato ITN 3 ir tiekiama neutralizuoti. Prieš 3 aparatą į azoto rūgštį įdedama fosforo ir sieros rūgščių tokiais kiekiais, kad gatavame produkte būtų 0,3–0,5 % P 2 O 5 ir 0,05–0,2 % amonio sulfato. Įrenginyje yra du lygiagrečiai veikiantys ITN įrenginiai. Be azoto rūgšties, į juos tiekiamas dujinis amoniakas, iš anksto įkaitintas šildytuve 2 su garų kondensatu iki 120-130°C. Tiekiamos azoto rūgšties ir amoniako kiekiai reguliuojami taip, kad ITN aparato išėjimo angoje tirpale būtų nedidelis rūgšties perteklius (2–5 g/l), kuris užtikrina visišką amoniako įsisavinimą.

Apatinėje aparato dalyje 155-170°C temperatūroje vyksta neutralizacijos reakcija; taip susidaro koncentruotas tirpalas, kuriame yra 91-92 % NH 4 NO 3. Viršutinėje aparato dalyje vandens garai (vadinamieji sulčių garai) nuplaunami nuo amonio salietros ir azoto rūgšties garų purslų. Dalis sulčių garų šilumos panaudojama azoto rūgščiai pašildyti. Tada sulčių garai siunčiami išvalyti ir išleidžiami į atmosferą.

8.8 pav. Amonio nitrato bloko AS-72 schema:

1 – rūgštinis šildytuvas; 2 – amoniako šildytuvas; 3 – ITN įrenginiai; 4 - papildomas neutralizatorius; 5 – garintuvas; 6 - slėgio bakas; 7,8 - granuliatoriai; 9.23 - ventiliatoriai; 10 – plovimo šveitiklis; 11 - būgnas; 12.14 - konvejeriai; 13 - liftas; 15 – verdančiojo sluoksnio aparatai; 16 - granuliavimo bokštas; 17 - kolekcija; 18, 20 - siurbliai; 19 - bakas plaukimui; 21 - filtras plaukimui; 22 - oro šildytuvas.

Į neutralizatorių 4 siunčiamas rūgštinis amonio salietros tirpalas; kur patenka amoniakas, būtinas sąveikai su likusia azoto rūgštimi. Tada tirpalas tiekiamas į garintuvą 5. Gautas lydalas, kuriame yra 99,7–99,8% nitrato, 175 ° C temperatūroje praeina per filtrą 21 ir išcentriniu panardinamuoju siurbliu 20 tiekiamas į slėgio baką 6, o po to į stačiakampį. metalo granuliavimo bokštas 16.

Viršutinėje bokšto dalyje yra granuliatoriai 7 ir 8, į kurių apatinę dalį tiekiamas oras, kuris aušina iš viršaus krentančius salietros lašus. Krintant salietrai iš 50-55 m aukščio, aplink jas tekant orui susidaro trąšų granulės. Granulių temperatūra prie bokšto išėjimo 90-110°C; karštos granulės atšaldomos verdančiojo sluoksnio aparate 15. Tai stačiakampis aparatas, turintis tris dalis ir su grotelėmis su skylutėmis. Ventiliatoriai tiekia orą po grotelėmis; taip sukuriamas nitratų granulių skystasis sluoksnis, einantis per konvejerį iš granuliavimo bokšto. Oras po aušinimo patenka į granuliavimo bokštą. Amonio nitrato konvejeris 14 granulės tiekiamos apdoroti paviršinio aktyvumo medžiagomis besisukančiame būgne. Tada paruoštos trąšos konvejeriu 12 siunčiamos į pakuotę.

Iš granuliavimo bokšto išeinantis oras yra užterštas amonio salietros dalelėmis, o sulčių garuose iš neutralizatoriaus ir garų-oro mišinyje iš garintuvo yra nesureagavusio amoniako ir azoto rūgšties, taip pat nunešto amonio nitrato dalelių.

Šiems srautams valyti viršutinėje granuliavimo bokšto dalyje yra įrengti šeši lygiagrečiai veikiantys plovimo plokšteliniai šveitikliai 10, drėkinami 20-30 % amonio salietros tirpalu, kuris tiekiamas siurbliu 18 iš 17 surinkimo. šis tirpalas nukreipiamas į ITN neutralizatorių sulčių garams plauti, o po to sumaišomas su salietros tirpalu ir todėl naudojamas gaminiams gaminti. Išvalytas oras ventiliatoriumi 9 išsiurbiamas iš granuliavimo bokšto ir išleidžiamas į atmosferą.

Amonio salietros gamybos technologinis procesas susideda iš šių pagrindinių etapų: azoto rūgšties neutralizavimo dujiniu amoniaku, amonio nitrato tirpalo išgarinimo, lydalo kristalizacijos ir granuliavimo.

Į aparatą ITP 3 patenka dujinis amoniakas iš kaitintuvo 1 ir azoto rūgštis iš šildytuvo 2, esant 80-90 0 C temperatūrai.. Siekiant sumažinti amoniako nuostolius, kartu su garais, reakcija vykdoma rūgšties perteklių. Amonio nitrato tirpalas iš aparato 3 neutralizuojamas antriniame neutralizatoriuje 4 amoniaku ir patenka į garintuvą 5 išgarinti į stačiakampį granuliavimo bokštą 16.

5.1 pav. Amonio salietros gamybos technologinė schema.

1 - amoniako šildytuvas, 2 - azoto rūgšties šildytuvas, 3 - ITN aparatas (naudojantis neutralizavimo šilumą), 4 - papildomas neutralizatorius, 5 - garintuvas, 6 - slėgio bakas, 7,8 - granuliatoriai, 9,23 - ventiliatoriai, 10 - plovimo šveitiklis, 11 būgnų, 12,14- konvejeriai, 13-elevatorius, 15-skysčių sluoksnių aparatas, 16-granuliavimo bokštas, 17-kolektorius, 18,20-siurbliai, 19-plūdinis bakas, 21-plūdinis filtras, 22- oro šildytuvas.

Viršutinėje bokšto dalyje yra granuliatoriai 7 ir 8, į kurių apatinę dalį tiekiamas oras, kuris aušina iš viršaus krentančius salietros lašus. Kritant salietros lašams iš 50-55 metrų aukščio, aplink juos tekant orui, susidaro granulės, kurios atšaldomos verdančio sluoksnio aparate 15. Tai stačiakampis aparatas, turintis tris dalis ir tinklelį su skylutėmis. Ventiliatoriai tiekia orą po grotelėmis. Iš granuliavimo bokšto per konvejerį susidaro salietros granulių verdantis sluoksnis. Oras po aušinimo patenka į granuliavimo bokštą.

Amonio nitrato konvejeris 14 granulės tiekiamos apdoroti paviršinio aktyvumo medžiagomis besisukančiame būgne 11. Tada paruoštas trąšų konvejeris 12 siunčiamas į pakuotę.

Iš granuliavimo bokšto išeinantis oras yra užterštas amonio salietra, o sulčių garuose iš neutralizatoriaus yra nesureagavusio amoniako ir azoto rūgšties, taip pat išnešioto amonio salietros dalelių. Šiems srautams valyti viršutinėje granuliavimo bokšto dalyje yra šeši lygiagrečiai veikiantys plovimo plokšteliniai šveitikliai 10, drėkinami 20-30% salietros tirpalu, kuris siurbliu 18 tiekiamas iš surinkimo 17. į tirpalą. salietros, todėl yra naudojamas gaminiams gaminti. Išvalytas oras ventiliatoriumi 9 išsiurbiamas iš granuliavimo bokšto ir išleidžiamas į atmosferą.

ĮVADAS

Azoto pramonė yra viena iš sparčiausiai augančių pramonės šakų.

Azoto rūgštis yra vienas iš pradinių produktų daugumos azoto turinčių medžiagų gamybai ir yra viena iš svarbiausių rūgščių.

Pagal gamybos mastą azoto rūgštis užima antrą vietą tarp įvairių rūgščių po sieros rūgšties. Dideli gamybos mastai paaiškinami tuo, kad azoto rūgštis ir jos druskos tapo labai svarbios šalies ūkyje.

Azoto rūgšties vartojimas neapsiriboja vien trąšų gamyba. Jis plačiai naudojamas visų tipų sprogmenų, daugelio techninių druskų gamyboje, organinės sintezės pramonėje, sieros rūgšties gamyboje, raketų technologijoje ir daugelyje kitų šalies ekonomikos šakų.

Pramoninė azoto rūgšties gamyba grindžiama kataliziniu amoniako oksidavimu atmosferos deguonimi, o vėliau susidariusius azoto oksidus absorbuoja vanduo.

Šio kursinio projekto tikslas – išnagrinėti pirmąjį azoto rūgšties gamybos etapą – kontaktinę amoniako oksidaciją, taip pat apskaičiuoti reaktoriaus medžiagų ir šilumos balansus.

Azoto rūgšties gamybos technologinėse schemose svarbus amoniako katalizinės oksidacijos procesas, nes jis lemia tris pagrindinius rodiklius - amoniako suvartojimą, investicijas ir platinos metalų nuostolius bei schemos energetines galimybes. Šiuo atžvilgiu azoto rūgšties ir apskritai mineralinių trąšų gamybai didelę reikšmę turi katalizinio amoniako oksidacijos proceso tobulinimas.

1. AZOTO RŪGŠTIES CHARAKTERISTIKOS

1.1 Azoto rūgšties veislės

Pramonėje naudojama 2 rūšių azoto rūgštis: praskiesta (silpnoji) su 30-60% HNO3 ir koncentruota, turinti 97-99% HNO3, taip pat palyginti nedidelis kiekis reaktyvios ir labai grynos azoto rūgšties. Pagamintos azoto rūgšties kokybė turi atitikti nustatytus standartus.

Pagal fizikinius ir cheminius parametrus koncentruota azoto rūgštis turi atitikti 1 lentelėje nurodytus standartus.

1 lentelė. Koncentruotos azoto rūgšties kokybės reikalavimai (GOST 701-89)

Pagamintos azoto rūgšties kokybė turi atitikti nustatytus standartus, nurodytus 2 ir 3 lentelėse.

2 lentelė. Nekoncentruotos azoto rūgšties kokybės reikalavimai (OST 6-03-270-76)

3 lentelė. Azoto rūgšties kokybės reikalavimai (GOST 4461-67)

Turinys%, ne daugiau 005sulfates (SO42) -0.00020.00050.002fosfatai (PO43-) 0.000020.00020.002chloridai (CL-) 0.000050.000.0005RON (FE) 0.000020.00010.0003calcium (CA) 0,00050 .00.002arsenic (kaip) 0.0000020. 0000030.00001Sunkieji metalai (Pb)0.000020.00050.0005

1.2 Azoto rūgšties naudojimas

Azoto rūgštis naudojama įvairiose veiklos srityse:

1)detalių cinkavimo ir chromavimo metu;

)mineralinių trąšų gamybai;

)gauti sprogmenų (karinė pramonė);

)vaistų (farmacijos) gamyboje;

)sidabro nitrato gavimas fotografijai;

)metalo formų ėsdinimui ir graviravimui;

)kaip žaliava koncentruotai azoto rūgščiai gauti;

)hidrometalurgijoje;

)papuošaluose - pagrindinis būdas nustatyti auksą aukso lydinyje;

)gauti aromatinius nitro junginius - dažiklių pirmtakus, farmakologinius preparatus ir kitus junginius, naudojamus smulkiojoje organinėje sintezėje;

)nitroceliuliozei gauti.

1.3 Azoto rūgšties savybės

3.1 Fizinės azoto rūgšties savybės

Azoto rūgštis yra viena iš stiprių vienabazių rūgščių, turinčių aštrų dusinantį kvapą, jautri šviesai ir ryškioje šviesoje skyla į vieną iš azoto oksidų (dar vadinamų rudosiomis dujomis – NO2) ir vandenį. Todėl pageidautina jį laikyti tamsiose talpyklose. Koncentruotas jis netirpsta aliuminio ir geležies, todėl gali būti laikomas atitinkamuose metaliniuose induose. Azoto rūgštis – yra stiprus elektrolitas (kaip ir daugelis rūgščių) ir labai stiprus oksidatorius. Jis dažnai naudojamas reakcijose su organinėmis medžiagomis.

Azotas azoto rūgštyje yra keturiavalentis, oksidacijos laipsnis +5. Azoto rūgštis yra bespalvis skystis, rūkantis ore, lydymosi temperatūra -41,59 , virimo temperatūra +82,6 su daliniu išsiplėtimu. Azoto rūgšties tirpumas vandenyje neribojamas. Vandeniniai HNO3 tirpalai, kurių masės dalis yra 0,95–0,98, vadinami „rūkstančia azoto rūgštimi“, kurių masės dalis yra 0,6–0,7 – koncentruota azoto rūgštimi. Su vandeniu sudaro azeotropinį mišinį (masės dalis 68,4%, d20 = 1,41 g/cm, Tvir. = 120,7 )

Kristalizuota iš vandeninių tirpalų, azoto rūgštis sudaro kristalinius hidratus:

) HNO3 H2O monohidratas, Tlytis = -37,62 ;

2) HNO3 3H2O trihidratas, Tlydymosi = -18,47 .

Azoto rūgštis, kaip ir ozonas, gali susidaryti atmosferoje žaibuojant. Azotas, kuris sudaro 78% atmosferos oro, reaguoja su atmosferos deguonimi ir susidaro azoto oksidas NO. Toliau oksiduodamasis ore šis oksidas virsta azoto dioksidu (rudomis dujomis NO2), kuris reaguoja su atmosferos drėgme (debesimis ir rūku), sudarydamas azoto rūgštį.

Tačiau toks mažas kiekis yra visiškai nekenksmingas žemės ekologijai ir gyviems organizmams. Vienas tūris azoto rūgšties ir trys tūriai druskos rūgšties sudaro junginį, vadinamą aqua regia. Jis gali ištirpinti metalus (platiną ir auksą), kurie netirpūs paprastose rūgštyse. Į šį mišinį įdėjus popieriaus, šiaudų, medvilnės, įvyks intensyvi oksidacija, net užsidegimas.

1.3.2 Azoto rūgšties cheminės savybės

Azoto rūgštis pasižymi skirtingomis cheminėmis savybėmis, priklausomai nuo koncentracijos ir medžiagos, su kuria ji reaguoja.

Jei azoto rūgštis yra koncentruota:

1) su metalais - geležimi (Fe), chromu (Cr), aliuminiu (Al), auksu (Au), platina (Pt), iridžiu (Ir), natriu (Na) - nesąveikauja dėl apsauginės medžiagos susidarymo. plėvelė ant jų paviršiaus , kuri neleidžia toliau oksiduotis metalui. Su visais kitais metalais<#"justify">HNO3 konc + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O (1)

2) su nemetalais<#"justify">HNO3 konc. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O (2)

Jei azoto rūgštis praskiesta:

1) sąveikaudamas su šarminiais žemės metalais, taip pat su cinku (Zn), geležimi (Fe), oksiduojasi į amoniaką (NH3) arba į amonio nitratą (NH4NO3). Pavyzdžiui, kai reaguoja su magniu (Mg):

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

Bet azoto oksidas (N2O) taip pat gali susidaryti, pavyzdžiui, reaguojant su magniu (Mg):

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

Reaguoja su kitais metalais, sudarydamas azoto oksidą (NO), pavyzdžiui, ištirpina sidabrą (Ag):

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

2) panašiai reaguoja su nemetalais, pavyzdžiui, siera<#"justify">HNO3 praskiestas + S = H2SO4 + 2NO (6)

Sieros oksidacija iki sieros rūgšties susidarymo ir dujų – azoto oksido – išsiskyrimo;

3) cheminė reakcija su metalų oksidais, pavyzdžiui, kalcio oksidu:

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

Susidaro druska (kalcio nitratas) ir vanduo;

) cheminė reakcija su hidroksidais (arba bazėmis), pavyzdžiui, su gesintomis kalkėmis:

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

Susidaro druska (kalcio nitratas) ir vanduo – neutralizacijos reakcija;

) cheminė reakcija su druskomis, pavyzdžiui, su kreida:

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

Susidaro druska (kalcio nitratas) ir kita rūgštis (šiuo atveju anglies rūgštis, kuri skyla į vandenį ir anglies dioksidą).

6) priklausomai nuo ištirpusio metalo, druskos skilimas temperatūroje vyksta taip:

a) bet koks metalas (žymimas kaip Me) iki magnio (Mg):

MeNO2 + O2 (10)

b) bet koks metalas nuo magnio (Mg) iki vario (Cu):

3 = MeO + NO2 + O2 (11)

c) bet koks metalas po vario (Cu):

3 = Me + NO2 + O2 (12)

2. AZOTO RŪGŠTIES GAVIMO METODAI

azoto rūgšties katalizatorius amoniakas

Pramoniniai praskiestos azoto rūgšties gamybos procesai apima šiuos etapus:

) azoto oksido (II) gavimas;

2) jo oksidacija į azoto oksidą (IV);

3) NO2 absorbcija vandeniu;

4) išmetamųjų dujų (kurių daugiausia yra molekulinio azoto) valymas iš azoto oksidų.

Koncentruota azoto rūgštis gaunama dviem būdais:

1) pirmasis metodas yra trijų komponentų mišinių, kurių sudėtyje yra azoto rūgšties, vandens ir vandenį šalinančių medžiagų (dažniausiai sieros rūgšties arba magnio nitrato), rektifikavimas. Dėl to gaunami 100% azoto rūgšties garai (kurie kondensuojasi) ir vandeniniai sausintuvo tirpalai, pastarieji išgarinami ir grąžinami į gamybą;

2) antrasis metodas pagrįstas reakcija:

N2O4(t) + 2H2O(l) + O2(g) = 4HNO3(l) + 78,8 kJ (13)

Esant 5 MPa slėgiui ir naudojant gryną O2, susidaro 97-98 % rūgštis, kurioje yra iki 30 % masės azoto oksidų. Tikslinis produktas gaunamas distiliuojant šį tirpalą. Didelio grynumo azoto rūgštis gaunama distiliuojant 97-98,5 % azoto rūgštimi silikatinio arba kvarcinio stiklo įrangoje. Priemaišų kiekis tokioje rūgštyje yra mažesnis nei 110-6% masės.

3. NEKONCENTRUOTOS AZOTO RŪGŠTIES GAMYBOS ŽALIAVOS PAGRINDAS

Pagrindinės žaliavos nekoncentruotos azoto rūgšties gamybai šiuo metu yra amoniakas, oras ir vanduo. Pagalbinės medžiagos ir energijos ištekliai yra amoniako oksidacijos ir išmetamųjų dujų valymo katalizatoriai, gamtinės dujos, garai ir elektra.

1. Amoniakas. Normaliomis sąlygomis tai yra bespalvės aštraus kvapo dujos, lengvai tirpios vandenyje ir kituose tirpikliuose, sudaro pus- ir monohidratus. Sintetinio amoniako gamybos plėtros lūžis buvo šiuo metu pramonėje dominuojančio vandenilio gamybos metodo panaudojimas gamtinėse dujose esantį metaną paverčiant susijusiomis naftos dujomis ir rafinuotais naftos produktais. Priemaišų kiekis skystame amoniake reguliuojamas GOST 6221-82. Būdingiausios priemaišos: vanduo, tepalinės alyvos, katalizatoriaus dulkės, nuosėdos, amonio karbonatas, ištirpusios dujos (vandenilis, azotas, metanas). Pažeidus GOST, amoniake esančios priemaišos gali patekti į amoniako ir oro mišinį ir sumažinti azoto oksido (II) išeigą, o vandenilis ir metanas gali pakeisti amoniako ir oro mišinio sprogumo ribas.

Oras. Techniniams skaičiavimams daroma prielaida, kad sausame ore yra [%, (tūris)]: N2 = 78,1, O2 = 21,0, Ar2 = 0,9, H2O = 0,1-2,8. Taip pat ore gali būti SO2, NH3, CO2 pėdsakų. Pramoninių objektų teritorijoje oras užterštas įvairios kilmės dulkėmis, taip pat įvairiais neorganizuotais dujų išmetimo komponentais (SO2, SO3, H2S, С2H2, Cl2 ir kt.). Dulkių kiekis ore yra 0,5-1,0 mg/m3.

3. Vanduo. Naudojama gaminant azoto rūgštį absorbcinės kolonėlės drėkinimui, garui generuoti atgaunant šilumą atliekų šilumos katiluose, aušinti reakcijos aparatus. Azoto oksidams sugerti dažniausiai naudojamas garų kondensatas ir chemiškai išgrynintas vanduo. Kai kuriose schemose leidžiama naudoti amonio nitrato sulčių garų kondensatą. Bet kokiu atveju kolonoms laistyti naudojamame vandenyje neturi būti laisvo amoniako ir kietų suspensijų, chlorido jonų turi būti ne daugiau kaip 2 mg/l, aliejuose ne daugiau 1 mg/l, NH4NO3 – ne daugiau 0,5 g/l . Chemiškai išgrynintas vanduo, skirtas panaudoti šilumos katilams, turi atitikti GOST 20995-75 reikalavimus. Procesinis vanduo, skirtas šilumai šalinti šilumokaičiuose ir įrenginių aušinimo įrenginiuose (cirkuliacinis vanduo), turi atitikti šiuos reikalavimus: karbonatinis kietumas ne didesnis kaip 3,6 mekv/kg, skendinčių dalelių kiekis ne didesnis kaip 50 mg/kg, pH vertė 6,5-8 ,5 .

4. Deguonis. Jis daugiausia naudojamas koncentruotos azoto rūgšties gamybai tiesioginės sintezės būdu. Kai kuriais atvejais jis naudojamas amoniako ir oro mišiniui praturtinti, kai gaunama nekoncentruota azoto rūgštis.

4. KONTAKTINIS AMONIAKO OKSIDAVIMAS

4.1 Fizikinės ir cheminės proceso bazės

Šiuolaikiniai azoto rūgšties gamybos metodai yra pagrįsti kontaktine amoniako oksidacija. Oksiduojant amoniaką ant įvairių katalizatorių ir priklausomai nuo sąlygų, vyksta šios reakcijos:

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

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

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

Be reakcijų (14-16), galimos ir kitos, vykstančios paviršiniuose katalizatoriaus sluoksniuose. Pavyzdžiui, NO skilimas, N2O, NO2 ir NH3 sąveika:

NE N2+O2 (17)

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

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

Natūralu, kad reakcija (14) bus „naudinga“. Termodinaminiai skaičiavimai rodo, kad reakcijos (14-16) praktiškai vyksta iki galo.

Pusiausvyros konstantos atvirkštinėms reakcijoms (14-16) esant 900 °C temperatūrai turi šias vertes

(20)

(21)

(22)

K1 = ,(23)

kur k1 - NO + H2O; k2 - NH3 + O2.

Prie 900 katalizinis amoniako pavertimas galutiniais produktais siekia 100%, t.y. procesas praktiškai negrįžtamas.

Tačiau (14-16) lygtys neatspindi tikrojo proceso mechanizmo, nes tokiu atveju reakcijoje (14) vienu metu turėtų susidurti devynios molekulės; reakcijoje (16) – septynios molekulės. Tai beveik neįtikėtina.

Buvo pasiūlyta keletas amoniako oksidacijos ant katalizatorių mechanizmų. Idėjų apie mechanizmus skirtumai yra tokie:

1) NO ir N2 susidarymas per katalizatoriaus tarpinę medžiagą;

2) ant katalizatoriaus susidaro NO, o ant katalizatoriaus ir dujų tūryje susidaro N2.

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau (apie pusiausvyros konstantą ir oksidacijos mechanizmus), galima teigti, kad pasirinktas katalizatorius turi būti didelio aktyvumo (didelis reakcijos greitis ir trumpas kontakto laikas: jam didėjant didėja N2 susidarymo tikimybė) ir selektyvumo atžvilgiu. į reakciją (14).

Tarp kelių mūsų ir užsienio mokslininkų pasiūlytų mechanizmų, L.K. Androsovas, G.K. Boreskovas, D.A. Epšteinas.

Mechanizmas gali būti pateiktas žingsnis po žingsnio taip:

1 etapas – platinos paviršiaus oksidacija. Susidaro peroksido katalizatoriaus-deguonies kompleksas (1 pav.).

1 pav. Peroksido katalizatoriaus-deguonies komplekso struktūra

etapas - amoniako difuzija ir adsorbcija ant platinos paviršiaus, padengto deguonimi. Susidaro katalizatoriaus – deguonies – amoniako kompleksas (2 pav.).

2 pav. Katalizatoriaus-deguonies ir amoniako komplekso struktūra

etapas – elektroninių obligacijų perskirstymas, senų obligacijų nutraukimas ir naujų obligacijų stiprinimas.

etapas - produktų desorbcija ir difuzija į dujų srautą (nuo paviršiaus pašalinami stabilūs NO ir H2O junginiai).

Išsilaisvinę centrai vėl adsorbuoja deguonį, nes deguonies difuzijos greitis yra didesnis nei amoniako ir pan. Mokslininkų teigimu, deguonis, patenkantis į katalizatoriaus gardelę (ne platinos kontaktas), nedalyvauja amoniako oksidacijos reakcijoje (įrodyta metodu). žymėtų atomų).

Amoniako pavertimas azotu, pasak I.I. Bergeris ir G.K. Boreskov, gali atsirasti dėl amoniako reakcijų tiek su deguonimi, tiek su azoto oksidu.

Yra proceso kinetinės, pereinamosios ir difuzinės sritys. Kinetinė sritis būdinga žemoms temperatūroms: ją riboja katalizatoriaus užsidegimo temperatūra, kuriai esant pastebimas greitas savaiminis jo paviršiaus įkaitimas, t.y. iki užsidegimo temperatūros greitį riboja cheminės reakcijos greitis. prie kontakto. Ties T > Tzazh jau difuzija kontroliuoja procesą – cheminė reakcija greita. Procesas pereina į difuzijos sritį. Būtent ši sritis (600–1000 ) būdingas stacionariam autoterminiam procesui pramoninėmis sąlygomis. Tai reiškia, kad būtina padidinti dujų tūrinį greitį ir sumažinti sąlyčio laiką.

Amoniako oksidacijos reakcija ant aktyvių katalizatorių prasideda anksčiau: ant paladžio (Pd) esant 100 , ant platinos (Pt) 145 , ant geležies (Fe) esant 230 , ant metalų oksidų, reakcijos pradžios temperatūra labai skiriasi. Tuo pačiu metu jis pasiekia pakankamą transformacijos greitį ir laipsnį, kai T > 600 .

4.2 Amoniako oksidacijos katalizatoriai

Beveik visos azoto rūgšties gamyklos naudoja platiną arba jos lydinius kaip amoniako oksidacijos katalizatorių.

Platina yra brangus katalizatorius, tačiau ilgą laiką išlaiko didelį aktyvumą, yra pakankamai stabilus ir mechaninis stiprumas, lengvai regeneruojamas. Galiausiai, naudojant šiuolaikinę tinklinę katalizatoriaus formą, naudojant platiną, galima naudoti paprasčiausią kontaktinį aparatą. Jis lengvai užsidega, o jo suvartojimas vienam produkcijos vienetui yra nereikšmingas.

Gaminant azoto rūgštį, platinos ir jos lydinių nešikliai nenaudojami, nes esant nešikliams, katalizatoriaus aktyvumas santykinai greitai sumažėja, o jo regeneracija pasunkėja. Šiuolaikinėse gamyklose platina katalizatoriams naudojama tinklelių pavidalu. Tinklo forma sukuria didelį katalizatoriaus paviršių kontaktiniame aparate, naudojant palyginti mažai platinos. Paprastai naudojami tinkleliai, kuriuose vielos skersmuo yra 0,045-0,09 mm, o matmenys ląstelės pusėje yra 0,22 mm. Tinklų, neužimtų vielų, plotas sudaro apie 50-60% viso jo ploto. Naudojant skirtingo skersmens siūlus, pynimų skaičius keičiamas taip, kad laisvas plotas, kurio neužima viela, liktų nurodytose ribose.

Kontaktiniuose įrenginiuose, veikiančiuose esant atmosferos slėgiui. įrengti nuo 2 iki 4 tinklelių, dažniausiai 3, o įrenginiuose, veikiančiuose esant slėgiui iki 8 atm - nuo 13 iki 16 tinklelių. Įrengus vieną tinklelį, kai kurios amoniako molekulės nesiliečia su katalizatoriumi, todėl sumažėja azoto oksido išeiga. Esant geriausioms sąlygoms, sąlyčio laipsnis gali siekti 86-90% ant vieno tinklelio, 95-97% ant dviejų akių ir 98% ant trijų akių. Dirbant esant atmosferos slėgiui, nenaudojamos daugiau nei 4 tinkleliai, nes esant daugybei tinklelių, nors kontaktinio aparato našumas didėja, atsparumas dujų srautui labai padidėja. Tinkleliai turi tvirtai priglusti vienas prie kito, nes priešingu atveju laisvoje erdvėje tarp tinklelių įvyksta eilė vienalyčių reakcijų, kurios sumažina azoto oksido išeigą.

Darbo metu platinos tinkleliai labai atlaisvinami. Jų lygūs ir blizgūs siūlai tampa purūs ir matiniai, elastingi tinklai tampa trapūs. Suformavus kempinę, atsilaisvinusį paviršių, padidėja siūlų storis. Visa tai sukuria labai išvystytą tinklo paviršių, kuris padidina platinos katalizinį aktyvumą. Tik apsinuodijus katalizatoriumi priemaišomis, patenkančiomis su dujomis, vėliau gali sumažėti jo aktyvumas.

Laikui bėgant platininių tinklelių paviršius atsipalaiduoja, stipriai suardo marlės, dėl ko prarandami dideli platinos nuostoliai.

Katalizatoriui gaminti skirtoje platinoje neturėtų būti geležies, kuri jau esant 0,2% žymiai sumažina azoto oksido išeigą.

Gryna platina greitai sunaikinama aukštoje temperatūroje, o mažiausios jos dalelės nunešamos kartu su dujų srautu. Kiti platinos grupės metalai gryna forma nenaudojami kaip katalizatoriai. Paladis greitai suyra. Iridis ir rodis nėra labai aktyvūs. Osmis lengvai oksiduojasi.

Buvo ištirti ir pritaikyti platinos lydiniai, kurie pasižymi didesniu stiprumu ir ne mažesniu aktyvumu nei gryna platina. Praktikoje naudojami platinos lydiniai su iridžiu arba rodžiu, o kartais ir su paladžiu. Tinkleliai, pagaminti iš platinos lydinio su 1% iridžio, esant aukštai temperatūrai, yra aktyvesni nei platininiai. Žymiai didesnis aktyvumas ir ypač mechaninis stiprumas būdingas platinos-rodžio lydiniams.

Geriausias azoto oksido išeiga gaunama dirbant su platinos lydiniais, kuriuose yra 10 % rodžio. Tačiau, atsižvelgiant į didesnę rodžio kainą, palyginti su platina, jo kiekis lydiniuose paprastai sumažinamas iki 7-5%.

Amoniaką oksiduojant slėgiu ant platinos-rodžio grotelių, gaunama žymiai didesnė azoto oksido išeiga nei ant grynos platinos grotelių.

Platininiai katalizatoriai yra jautrūs tam tikroms tiekiamose dujose esančioms priemaišoms. Taigi, 0,00002% fosfino (РН3) buvimas dujose sumažina konversijos laipsnį iki 80%. Mažiau galingi nuodai yra sieros vandenilio, acetileno garai, tepalinės alyvos, geležies oksidai ir kitos medžiagos. Tinkleliai regeneruojami 2 valandas apdorojant 10-15% druskos rūgšties tirpalu 60-70°C temperatūroje, po to grotelės kruopščiai nuplaunamos distiliuotu vandeniu, išdžiovinamos ir kaitinamos vandenilio liepsnoje. Eksploatacijos metu keičiasi tinklelių fizinė struktūra ir mažėja lydinio mechaninis stiprumas, todėl didėja metalo nuostoliai ir sutrumpėja katalizatoriaus tarnavimo laikas.

4.3 Dujų mišinio sudėtis. Optimalus amoniako kiekis amoniako ir oro mišinyje

Oras daugiausia naudojamas amoniakui oksiduoti. Deguonies suvartojimas amoniako oksidacijai pagal reakciją (24) su NO susidarymu gali būti apskaičiuojamas taip:

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

Pagal (24) reakciją 1 molis NH3 sudaro 1,25 molio O2 = , tada - NH3 kiekis gali būti išreikštas taip:

kur - su oru sumaišyto NH3 kiekis; 100 - bendras mišinio kiekis (%).

Tačiau tai teorinė. Praktiniais tikslais naudojamas tam tikras deguonies perteklius, tada amoniako koncentracija bus mažesnė nei 14,4% (tūrio).

Optimali amoniako koncentracija amoniako ir oro mišinyje yra didžiausias jo kiekis, kuriam esant O2:NH3 santykiui vis dar galimas didelis NO išeiga.< 2.

Sumažėjus O2:NH3 santykiui, pastebimas staigus konversijos laipsnio sumažėjimas< 1,7 и содержании NH3 в смеси равном 11,5 % (об.). Если увеличивать соотношение O2:NH3, например, >2, konversijos rodiklis žymiai padidėja.

Taigi svarbiausias dalykas yra:

1) viena vertus, padidėjus NH3 kiekiui amoniako ir oro mišinyje, t.y., sumažėjus O2:NH3 santykiui, sumažėja amoniako virsmo laipsnis;

2) kita vertus, padidėjus NH3 kiekiui amoniako ir oro mišinyje, sistemos temperatūra pakyla, nes pagal reakcijas (14-16) išsiskiria daugiau šilumos ir didėja konversijos laipsnis, kaip matyti iš 4 lentelės.

4 lentelė. Amoniako virsmo laipsnio priklausomybė nuo jo kiekio amoniako ir oro mišinyje (P = 0,65 MPa)

NH3 kiekis mišinyje, % (tūrio) O2:NH3 santykis Konversijos temperatūros, NH3 konversijos koeficientas, %9.531.9874391.8810.421.7878693.1610.501.7678993.3011.101.6782894.2111.531.5983495.30

Iš 4 lentelės matyti, kad temperatūros padidėjimas nuo 740 iki 830°C, kai O2:NH3 santykis yra 1,6-2 intervale, palankiai veikia procesą. Esant santykiui O2:NH3< 1,35 лимитирующая стадия процесса - диффузия кислорода.

O2 perteklius būtinas norint užtikrinti, kad platinos paviršius visada būtų padengtas deguonimi, kad oksidacijos procesas vyktų pagal anksčiau svarstytą mechanizmą ir būtų išvengta N2 ir N2O susidarymo (esant deguonies trūkumui). Jis turi būti didesnis nei 30%, t.y. O2:NH3 santykis > 1,62.

Dujų sudėtis taip pat priklausys nuo antrojo azoto rūgšties gavimo etapo (NO oksidacijos) srauto.

2NO + 1,5O2 + H2O = 2HNO3 (25)

Taip pat reikalingas deguonies perteklius:

1) sistemoms, veikiančioms esant slėgiui - 2,5%;

2) sistemoms, veikiančioms esant atmosferos slėgiui - 5 proc.

Bendra reakcija, kuri lemia deguonies poreikį azoto rūgšties gamybai, parašyta taip

NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O (26)

Yra dar viena aplinkybė, dėl kurios nepageidautina didinti amoniako koncentraciją virš 9,5 % (tūrio). Tokiu atveju dėl papildomo deguonies įvedimo (t.y. skiedžiamas NO) absorbcijos bokštuose sumažėja azoto oksidų koncentracija. Taigi 9,5 % (tūrio) yra optimalus amoniako kiekis visuose praskiestos azoto rūgšties gavimo etapuose.

Oksidacijai vietoj oro galite naudoti deguonį. Tada pagal bendrą reakciją (26) reikia padidinti amoniako koncentraciją iki 33,3% (tūrio). Tačiau čia reikia imtis atsargumo priemonių, nes tokios amoniako koncentracijos mišinys tampa sprogus (5 lentelė).

5 lentelė. Apatinė (LEL) ir viršutinė (URL) sprogumo ribos amoniako, deguonies ir azoto mišiniams

Didėjant dujų drėgmei, susiaurėja sprogumo ribos, t.y. galima naudoti amoniako konversiją garais-deguonimi.

Amoniako ir deguonies mišiniai užsidega sprogimu (Tflax = 700-800 ). Šiose temperatūros ribose savaiminis užsidegimas įvyksta esant bet kokiam amoniako kiekiui amoniako ir deguonies mišinyje.

Praktiškai naudojami amoniako-oro mišiniai (amoniako koncentracija 9,5-11,5 % (tūrio)) nėra sprogūs (5 lentelė). Amoniako ir oro mišinio sprogumo ribos priklauso nuo amoniako ir deguonies kiekio esant įvairiems slėgiams.

Tačiau reikia pažymėti, kad sprogimo plitimo greitis yra mažas, o amoniako-oro mišiniui yra 0,3-0,5 m/s. Tai yra, norint pašalinti sprogimo plitimo galimybę, būtina sukurti didesnį nei ši vertė (0,5 m/s) dujų greitį. Būtent tai pasiekiama procese naudojant aktyvius platinoidinius katalizatorius, kur kontakto laikas yra 10-4 sek., o dėl to tiesinis greitis yra didesnis nei 1,5 m/s.

4.4 Amoniako oksidacija esant slėgiui

Slėgio tikslas yra:

1) poreikis padidinti proceso greitį;

2) kompaktiški įrenginiai.

Termodinamiškai įrodyta, kad net esant aukštam slėgiui NO išeiga yra beveik 100%. Konverterio našumas didėja didėjant slėgiui ir didėjant platinoidinio katalizatoriaus tinklelių skaičiui. Didėjant slėgiui, proceso temperatūra taip pat pakyla virš 900 laipsnių . Tačiau didėjant slėgiui, norint pasiekti aukštą NH3 konversijos laipsnį, būtina padidinti dujų buvimo keitiklyje laiką.

o tai savo ruožtu lemia tinklelių skaičiaus padidėjimą.

Pagrindinis trūkumas yra padidėjęs platinos (Pt) katalizatoriaus nuostolis esant aukštai temperatūrai. Šiuos trūkumus (platinos praradimą, konversijos laipsnio sumažėjimą) galima pašalinti taikant kombinuotą gamybos schemą, t. y. vykdant NH3 oksidacijos procesą esant atmosferos slėgiui arba arti jo, o NO oksidacijos ir absorbcijos esant padidintam slėgiui. . Šis požiūris dažnai įgyvendinamas daugelio šalių technologinėse schemose. Tuo pačiu metu energijos sąnaudos dujų kondicionavimui padidina azoto rūgšties kainą.

4.5 Optimalios amoniako oksidacijos sąlygos

Temperatūra. Amoniako reakcija su platina prasideda nuo 145 , tačiau vyksta maža NO išeiga ir susidaro daugiausia elementinis azotas. Padidėjus temperatūrai, padidėja azoto oksido išeiga ir padidėja reakcijos greitis. 700-1000 diapazone NO derlių galima padidinti iki 95-98%. Kontakto laikas, kai temperatūra padidėja nuo 650 iki 900 sumažinamas maždaug penkis kartus (nuo 5 10-4 iki 1,1 10-4 sek.). Reikiamą proceso temperatūros režimą galima palaikyti oksidacijos reakcijų šiluma. Sausam amoniako ir oro mišiniui, kuriame yra 10 % NH3, esant 96 % konversijos koeficientui, teorinis dujų temperatūros kilimas yra maždaug 705 arba apie 70 kiekvienam amoniako procentui pradiniame mišinyje. Naudojant amoniako ir oro mišinį, kuriame yra 9,5 % amoniako, dėl reakcijos terminio poveikio galima pasiekti apie 600 laipsnių temperatūrą. , norint dar labiau padidinti konversijos temperatūrą, reikia iš anksto pašildyti orą arba amoniako-oro mišinį. Reikėtų nepamiršti, kad amoniako ir oro mišinį galima kaitinti tik iki ne aukštesnės kaip 150-200 laipsnių temperatūros. kai šildymo dujų temperatūra ne aukštesnė kaip 400 . Priešingu atveju galimas amoniako disociacija arba vienalytė jo oksidacija, susidarant elementiniam azotui.

Viršutinė kontaktinės amoniako oksidacijos temperatūros padidėjimo riba nustatoma pagal platinos katalizatoriaus praradimą. Jei iki 920 Kadangi platinos praradimą tam tikru mastu kompensuoja katalizatoriaus aktyvumo padidėjimas, tai aukštesnėje nei šios temperatūros katalizatoriaus nuostolių padidėjimas žymiai viršija reakcijos greičio padidėjimą.

Gamyklos duomenimis, optimali amoniako konversijos temperatūra esant atmosferos slėgiui yra apie 800 laipsnių ; įrenginiuose, veikiančiuose esant 9 atm slėgiui, jis yra lygus 870–900 .

Slėgis. Padidinto slėgio naudojimas praskiestos azoto rūgšties gamyboje daugiausia susijęs su noru padidinti azoto oksido oksidacijos greitį ir susidariusį azoto dioksidą perdirbti į azoto rūgštį.

Termodinaminiai skaičiavimai rodo, kad net esant padidintam slėgiui pusiausvyros NO išeiga yra artima 100%. Tačiau aukštas kontakto laipsnis šiuo atveju pasiekiamas tik naudojant daug katalizatorių ir aukštesnę temperatūrą.

Neseniai pramoninėmis sąlygomis ant daugiasluoksnių katalizatorių, kruopščiai išvalant dujas ir 900 laipsnių temperatūroje pavyko padidinti amoniako konversijos laipsnį iki 96%. Renkantis optimalų slėgį, reikia turėti omenyje, kad padidėjus slėgiui didėja platinos nuostoliai. Tai paaiškinama katalizės temperatūros padidėjimu, daugiasluoksnių tinklų naudojimu ir padidėjusiu jų mechaniniu sunaikinimu, veikiant dideliam dujų greičiui.

3. Amoniako kiekis mišinyje. Amoniakui oksiduoti dažniausiai naudojamas oras, todėl amoniako kiekį mišinyje lemia deguonies kiekis ore. Esant stechiometriniam santykiui O2:NH3 = 1,25 (amoniako kiekis mišinyje su oru 14,4%), azoto oksido išeiga nėra reikšminga. Norint padidinti NO išeigą, reikalingas tam tikras deguonies perteklius, todėl amoniako kiekis mišinyje turi būti mažesnis nei 14,4%. Gamyklos praktikoje amoniako kiekis mišinyje palaikomas 9,5-11,5% ribose, o tai atitinka santykį O2:NH3 = 21,7.

Bendra reakcija (26), kuri lemia deguonies poreikį amoniaką perdirbant į azoto rūgštį, duoda santykį O2:NH3 = 2, kuris atitinka amoniako kiekį pradiniame mišinyje 9,5%. Tai rodo, kad amoniako koncentracijos mišinyje padidėjimas virš 9,5 % galiausiai nepadidės NO koncentracija, nes tokiu atveju į adsorbcijos sistemą reikės įvesti papildomo oro. Jei kaip pradiniai reagentai naudojamas amoniako ir deguonies mišinys, tai pagal bendros reakcijos lygtį būtų galima padidinti amoniako koncentraciją jame iki 33,3%. Tačiau naudoti didelės koncentracijos amoniaką sunku, nes tokie mišiniai yra sprogūs.

Priemaišų įtaka. Platinos lydiniai yra jautrūs priemaišoms, esančioms amoniako ir oro mišinyje. Dujų mišinyje esant 0,0002% vandenilio fosfido, amoniako konversijos laipsnis sumažinamas iki 80%. Mažiau stiprūs kontaktiniai nuodai yra sieros vandenilis, acetilenas, chloras, tepalų garai, dulkės, kuriose yra geležies oksidų, kalcio oksidas, smėlis ir kt.

Preliminarus dujų išvalymas padidina katalizatoriaus veikimo laiką. Tačiau laikui bėgant katalizatorius pamažu apsinuodija ir NO išeiga mažėja. Norint pašalinti nuodus ir teršalus, tinkleliai periodiškai regeneruojami apdorojant jas 10-15% druskos rūgšties tirpalu.

5. Susisiekimo laikas. Optimalų sąlyčio laiką lemia amoniako oksidacijos greitis. Dažniausiai oksidacijos greitis apibrėžiamas kaip oksiduoto amoniako kiekis (kg) ploto vienete (m2) per dieną (katalizatoriaus intensyvumas). Dujų sąlyčio su katalizatoriumi trukmė arba sąlyčio laikas nustatomas pagal lygtį:

Vsv / W

čia t – dujų buvimo katalizatoriaus zonoje laikas, sek. Vw – laisvas katalizatoriaus tūris, m3; W - tūrinis greitis sąlyčio sąlygomis m3 sek-1.

Didžiausias amoniako pavertimo azoto oksidu laipsnis pasiekiamas tiksliai apibrėžtu dujų sąlyčio su katalizatoriumi metu. Optimaliu sąlyčio laiku reikėtų laikyti ne tą, kai pasiekiamas didžiausias NO išeiga, o kiek trumpesnį, nes ekonomiškai naudinga dirbti didesniu našumu net ir sumažėjus produkto išeigai. Praktinėmis sąlygomis amoniako sąlyčio su katalizatoriumi laikas svyruoja nuo 1 10-4 iki 2 10-4 sek.

Amoniako maišymas su oru. Visiškas amoniako ir oro mišinio, patenkančio į kontaktinę zoną, homogeniškumas yra viena iš pagrindinių sąlygų norint gauti didelį azoto oksido išeigą. Geras dujų maišymas yra labai svarbus ne tik siekiant užtikrinti aukštą kontakto laipsnį, bet ir apsaugoti nuo sprogimo pavojaus. Maišytuvo konstrukcija ir tūris turi visiškai užtikrinti gerą dujų susimaišymą ir užkirsti kelią amoniako slydimui atskiromis srovėmis ant katalizatoriaus.

5. KONTAKTINIAI PRIETAISAI

Sudėtingiausias ir reikšmingiausias patobulinimas yra pats kontaktinio aparato dizainas.

3 pav. Ostwald kontaktinis aparatas: 1 - amoniako ir oro mišinio rinktuvas; 2 - platinos spiralė; 3 - apžvalgos langas; 4 - azoto dujų kolektorius

Pirmasis pramoninis kontaktinis aparatas buvo Ostvaldo aparatas (3 pav.), susidedantis iš dviejų koncentrinių vamzdžių: išorinio ketaus vamzdžio, kurio skersmuo 100 mm, emaliuoto iš vidaus, ir vidinio, pagaminto iš nikelio, kurio skersmuo 65 mm. Amoniako-oro mišinys iš apačios per išorinį vamzdį pateko į aparatą ir nukrito ant katalizatoriaus, esančio viršutinėje vidinio vamzdžio dalyje. Azoto dujos buvo nukreiptos žemyn per vidinį vamzdį į kolektorių, atiduodamos šilumą įeinančiam mišiniui.

Katalizatorių sudarė 0,01 mm storio ir 20 mm pločio platinos folijos juostelės, susuktos į spiralę. Viena iš juostų lygi, antra – gofruota 1 mm įlinkiais. Amoniako virsmo laipsnis siekė 90-95%, mišinyje su oru buvo NH3 8% (t.), aparato našumas 100 kg azoto rūgšties per parą.

Tokia katalizatoriaus forma neleido padidinti aparato našumo didinant jo dydį. Ostvaldo aparate nebuvo užtikrintas tolygus dujų mišinio padavimas, nes prieš patekdamas į katalizatorių dujų srautas keitė kryptį 180° ir tik tada į jį patekdavo. Be to, aparato konstrukcija neleido greitai pašalinti azoto (II) oksidų iš aukštos temperatūros zonos.

Vėlesnėse kontaktinio aparato konstrukcijose katalizatorius buvo naudojamas 0,06 mm skersmens gijų tinklelio pavidalu.

4 pav. – Andrejevo kontaktinis aparatas: 1 – platininiai tinkleliai; 2 - apžvalgos langas

Pirmoji azoto rūgšties gamyba Rusijoje buvo aprūpinta Andrejevo kontaktiniu aparatu, kuris per dieną pagamindavo 386 kg azoto rūgšties ir buvo laikomas pažangiausiu pasaulyje. 300 mm skersmens ir 450 mm aukščio cilindrinis aparatas buvo pagamintas iš ketaus. Dujų mišinys atėjo iš apačios (4 pav.). Platinos katalizatoriaus tinklelis buvo skersai aparato, jo viduryje.

Ketaus naudojimas šio aparato gamybai turėjo nemažai trūkumų: atsirado šalutinių reakcijų, platinos užteršimas nuosėdomis. Konversijos laipsnis jame neviršijo 87%.

5 pav. Fišerio kontaktinis aparatas: 1 - antgalis; 2 - platinos tinklelis; 3 - izoliacija

Fišerio aparatas buvo pagamintas iš aliuminio, jo skersmuo 1000 mm, aukštis 2000 mm (5 pav.). Iš apačios aparatas buvo užpildytas porcelianiniais Raschig žiedais, o viršutinė dalis išklota ugniai atspariomis plytomis. Aparato konstrukcija neužtikrino vienodo amoniako-oro mišinio tiekimo į katalizatorių, oksidų išeiga buvo 89-92%, esant 700-720°C kontaktinei temperatūrai. Prietaiso našumas ant amoniako 600-700 kg/dieną. Ugniai atsparių plytų dalelės, nukritusios ant katalizatoriaus, sumažino jo aktyvumą.

6 paveikslas – „Bamag“ aparatas: 1 – antgalis; 2 - platinos tinklelis; 3 - apžvalgos langas

Bamag pasiūlytas aparatas (6 pav.) susideda iš dviejų nupjautų kūgių, sujungtų plačiais pagrindais, tarp kurių buvo dedamos katalizatoriaus tinkleliai. Aparato skersmuo plačiausioje dalyje buvo 1,1 m arba 2,0 m.

Amoniako ir oro mišinys buvo tiekiamas į aparatą iš apačios. Iš pradžių aparatas buvo pagamintas iš aliuminio, vėliau jo viršutinė, karštoji dalis – iš nerūdijančio plieno. Kad mišinys geriau susimaišytų, į apatinę aparato dalį buvo suberti Raschig žiedai.

Pagrindinis šių prietaisų trūkumas buvo dujų mišinio nukreipimas ant katalizatoriaus iš apačios, o tai lėmė tinklelių vibraciją ir padidino platinos praradimą.

Kontaktinio aparato konstrukcijos tyrimai parodė, kad dujų mišinio kryptis iš viršaus į apačią stabilizuoja katalizatorių tinklų veikimą, sumažina brangaus riboto platinos katalizatoriaus nuostolius, padidina konversijos laipsnį 1,0-1,5 % ir leidžia dviejų pakopų katalizatoriaus naudojimas, kai antroje pakopoje naudojamas oksidinis ne platininis katalizatorius.

Kai į aparatą tiekiamas dujų mišinys iš viršaus, jo apatinėje dalyje gali būti dedamas izoliacinės medžiagos sluoksnis, garo katilo ir perkaitintuvo gyvatukai, nerizikuojant katalizatoriaus užteršimui ugniai atspariomis dulkėmis ir geležimi. skalė. Tai sumažina reakcijos šilumos nuostolius aplinkai.

Temperatūros pasiskirstymo katalizatoriaus paviršiuje tyrimas parodė, kad katalizatoriaus kraštai, esantys greta sienelių, turi žemesnę temperatūrą, atitinkamai mažėja sąlyčio laipsnis, todėl sumažėja bendra azoto oksido (II) išeiga. Šiuo atžvilgiu didelę reikšmę turi kontaktinio aparato įleidimo dalies geometrija, kuri turi būti sklandžiai besiskiriantis kūgis, kurio kampas viršuje yra ne didesnis kaip 30°.

7 paveikslas – Parsonso aparatas: 1 – cilindrinis platinos tinklelis; 2 kvarco dugnas; 3 - apžvalgos langas; 4 - izoliacija

Jungtinėse Amerikos Valstijose buvo sukurtas Parsons aparatas su vertikaliu katalizatoriaus tinklelio išdėstymu, susuktu į keturių sluoksnių 33 cm aukščio ir 29 cm skersmens cilindrą (7 pav.). Platininis cilindras buvo dedamas į metalinį korpusą, išklotą ugniai atspariomis plytomis, kas užtikrino gerą šilumos mainą su karštu katalizatoriumi. Tokio aparato našumas siekė iki 1 tonos amoniako per dieną, konversijos laipsnis – 95-96%.

Šio įrenginio privalumas – didelis katalizatoriaus paviršius lyginant su įrenginio tūriu. Jo trūkumas yra netolygus amoniako ir oro mišinio tiekimas į katalizatorių. Daugiau mišinio teka per sieto katalizatoriaus apačią nei per viršų.

Buvo išbandyta daugybė įvairių formų įtaisų: dviejų pusrutulių, kūgio ir pusrutulio formos su dujų srauto kryptimi iš apačios į viršų. Šie prietaisai neturėjo ypatingų pranašumų net tada, kai procesas buvo vykdomas iki 0,51 MPa, konversijos laipsnis neviršijo 90%.

8 paveikslas – Dupont aparatas: 1 – platininiai tinkleliai; 2 - grotelės; 3 - vandens striukė

Atliekant procesą esant padidintam slėgiui, plačiai paplito DuPont aparatas (8 pav.), susidedantis iš kūgių: viršutinis – iš nikelio, o apatinis – iš karščiui atsparaus plieno. Apatinis korpusas buvo aprūpintas vandens apvalkalu aušinimui. Katalizatorius, dedamas ant grotelių, yra pagamintas iš stačiakampių tinklelių paketo.

Dabar visame pasaulyje projektuojami ir statomi atskiestos azoto rūgšties gamybos agregatai, kurių vieneto našumas – iki 400-600 tonų per metus. Tokių agregatų kontaktiniai įtaisai su plokščiais tinklelių sluoksniais arba granuliuotos medžiagos sluoksniu, esančiu skersai dujų srauto, turėtų būti didelio skersmens iki 5–7 m. Tačiau padidėjus aparato skersmeniui, padidės vienodumas. blogėja amoniako ir oro mišinio pasiskirstymas per aparato skerspjūvį, didėja metalo sąnaudos vienam produktyvumo vienetui, didėja sunkumų sandarinant flanšines jungtis. Didelio skersmens (virš 4 m) aparatai negali būti gabenami geležinkeliu, jų gamyba gamykloje yra susijusi su rimtais sunkumais.

Šiuo atžvilgiu perspektyviausias yra keitiklis su radialiniu dujų mišinio srautu per katalizatorių, pagamintas cilindro arba kūgio pavidalu. Su tokiu katalizatoriaus išdėstymu galima, nekeičiant aparato skersmens, padidinti jo aukštį ir atitinkamai padidinti našumą.

Įtaisų su cilindriniu katalizatoriaus išdėstymu konstrukcijos žinomos jau seniai (Parsons įrenginiai), tačiau jų našumui padidėjus nuo 4,5 kg/h iki 14,3 t/h amoniako, kilo problemų paskirstant dujų mišinį. srautai, šilumos perdavimas, katalizatoriaus tvirtinimas ir kt.

9 pav. – Parsonso patobulintas aparatas: 1 – korpusas; 2 - dangteliai; 3 - aušinimo skysčio kolektorius; 4 - atraminis įrenginys; 5 - azoto dujų išleidimo armatūra; 6 - katalizatoriaus tinkleliai; 7 - šaltnešio kanalai; 8 - kanalai dujoms

Vienas iš naujų įrenginių – patobulintas Parsons aparatas (9 pav.). Jį sudaro korpusas su dangčiais, jungiamosios detalės, skirtos amoniako ir oro mišinio įvedimui ir azoto dujų išleidimui. Katalizatorius yra platinos tinkleliai, išdėstyti vertikaliai išilgai cilindrinio paviršiaus ir pritvirtinti po dangteliais. Tinkleliai ištempti ant keraminio atraminio įtaiso, kuriame yra horizontalūs kanalai amoniako-oro mišiniui tiekti į kontaktines groteles ir vertikalius kanalus aušinimo skysčiui tiekti. Tokio atraminio įtaiso trūkumas yra į katalizatorių patenkančių dujų pasiskirstymas atskirų purkštukų pavidalu, dėl to katalizatoriaus plotas neveikia visiškai.

10 pav. Kontaktinis aparatas su radialiniu dujų srautu: 1 - korpusas; 2 - dangtelis; 3 - atraminių elementų sistema; 4 - katalizatorius; 5 - grotelės; 6 - aklas dugnas

Siūlomas prietaisas su radialiniu dujų srautu (10 pav.), kurį sudaro korpusas 1 ir dangtis su jungtimi amoniako ir oro mišiniui įvesti. Apatinėje korpuso dalyje yra armatūra azoto dujoms įvesti. Katalizatoriaus marlės cilindro ir kūgio pavidalu yra išdėstytos vertikaliai. Tačiau šis prietaisas taip pat neužtikrina vienodo dujų tiekimo katalizatoriui.

11 pav. Kontaktinis įtaisas su granuliuotu katalizatoriumi: 1 cilindrinis korpusas; 2 - dangtelis su centrine skyle; 3, 4 - bendraašiai cilindriniai perforuoti paskirstymo tinkleliai; 5 - žiedinis dugnas; 6 - išleidimo anga

Siūlomas aparatas su radialiniu dujų srautu ir granuliuotu katalizatoriumi. Kaip katalizatoriai naudojami platinos metalai, nusodinti ant nešiklio arba neplatininio katalizatoriaus tabletės (11 pav.).

11 paveiksle pavaizduotas aparatas susideda iš cilindrinio korpuso 1, kurio viršutinėje dalyje įvedamas amoniako ir oro mišinys, o apatinėje dalyje pašalinamos azoto dujos. Viduje yra dvi koaksialinės cilindrinės perforuotos paskirstymo grotelės 3 ir 4, tarp kurių dedamas granuliuoto katalizatoriaus sluoksnis 7. Jungtis 6.

Amoniako ir oro mišinys prie įėjimo į aparatą yra padalintas į du srautus. Pagrindinė dalis patenka į žiedinį tarpą tarp korpuso sienelių ir išorinio paskirstymo cilindro ir radialiai patenka į katalizatorių. Antroji, mažesnė dalis, praeina per dangtelio angą ir išilgai ašies patenka į katalizatorių. Neužtikrinamas tolygus dujų mišinio pasiskirstymas katalizatoriuje.

Šių konstrukcijų trūkumas yra amoniako ir oro mišinio perkaitimas virš 200 netoli aklo dugno dėl dujų greičio sumažėjimo iki nulio. Dujų perkaitimas sukelia katalizatoriaus tinklelių perkaitimą ir padidėjusį jų susidėvėjimą.

12 pav. Aparatas su katalizatoriumi kūgio pavidalu: 1 - marškinėliai dujoms šildyti; 2 - katalizatorius; 3 - atraminio vamzdžio įtaisas; 4 - vandens striukė

Įrenginyje (12 pav.) yra katalizatorius, sudarytas iš kelių platinos tinklelio sluoksnių, suvirintų iš trikampio formos gabalėlių į kūgį, kurio viršūnės kampas yra apie 60°. Tinklelio paketas yra pagrįstas konstrukcija, susidedančia iš 6-12 vamzdžių išilgai kūgio generatoriaus, per kurį praeina aušinimo skystis. Šios formos katalizatorius turi didelį specifinį paviršių (palyginti su aparato tūriu), palyginti su plokščiu katalizatoriumi, esančiu skersai dujų srauto. Tačiau, palyginti su cilindriniu katalizatoriumi, jo savitasis paviršiaus plotas yra mažesnis.

13 pav. Kontaktinis aparatas amoniakui oksiduoti esant aukštam slėgiui: 1 - korpusas; 2 - vidinis kūgis; 3 - skirstomieji įrenginiai; 4 - uždegiklis; 5 - katalizatoriaus tinkleliai; 6 - perkaitintuvas; 7 - garo katilų paketai; 8 - ekonomaizeris

13 paveiksle parodytas kontaktinis aparatas, skirtas amoniakui oksiduoti esant 0,71 MPa slėgiui. Aparatas susideda iš dviejų vienas į kitą įkištų kūgių. Amoniako ir oro mišinys iš apačios patenka į tarpą tarp vidinio ir išorinio kūgio, pakyla ir iš ten nusileidžia vidiniu kūgiu. Pakeliui į platininį katalizatorių, pagamintą tinklelių pavidalu, mišinys gerai išmaišomas Raschig žiedų paskirstymo įrenginyje.

Įeinančio dujų mišinio temperatūroms ir konversijos procesui matuoti aparate sumontuotos termoporos: keturios prieš katalizatorių ir keturios po jo. Dujų mėginiams imti yra garų mėginių ėmimo vamzdeliai: keturi prieš katalizatorių ir keturi po jo. Katalizatorius uždegamas azoto ir vandenilio mišiniu, tiekiamu sukamuoju degikliu (uždegikliu).

14 paveikslas – Grand Paroiss kontaktinis aparatas: 1 – dėklas; 2 grotelės; 3 - platinos katalizatorius; 4 - šarvuotas tinklelis; 5 - žiedų sluoksnis; 6 perforuota plokštė; 7 - perkaitintuvas; 8 - atliekų šilumos katilas

Iš prietaisų, veikiančių esant vidutiniam 0,40-0,50 MPa slėgiui, domina įmonės Grande Paroiss aparatai, pagaminti iš nerūdijančio plieno (14 pav.). Jį sudaro korpusas, iš viršaus uždarytas elipsiniu dangteliu, su įleidimo anga, skirta dujų mišiniui įvesti. Po dangteliu yra perforuotas kūgis, tada pertvara. Virš platininių grotelių yra paskirstymo tinklelis, ant kurio guli šešių tinklelių sluoksnis, kuris veikia kaip srauto greičio pulsacijų slopintuvas. Prietaiso trūkumas yra sustingusių zonų buvimas aukštos katalizatoriaus temperatūros srityje, kur patenkantis amoniakas gali suskaidyti.

6. NEKONCENTRUOTOS AZOTO RŪGŠTIES GAMYBOS TECHNOLOGINĖS SCHEMOS PARINKIMAS IR APRAŠYMAS

Atsižvelgiant į gamybos proceso sąlygas, išskiriami šie azoto rūgšties sistemų tipai:

1) sistemos, veikiančios esant atmosferos slėgiui;

2) sistemos, veikiančios esant padidintam slėgiui (4-8 atm);

3) kombinuotos sistemos, kuriose amoniako oksidacija vykdoma esant mažesniam slėgiui, o oksidų absorbcija – aukštesniu slėgiu.

Apsvarstykite šias technologines schemas.

1) sistemos, veikiančios esant atmosferos slėgiui;

15 pav. - Atskiestos azoto rūgšties gamybos esant atmosferos slėgiui įrenginio schema: 1 - vandens ploviklis; 2 - audinio filtras; 3 - amoniako-oro ventiliatorius; 4 - kartoninis filtras; 5 - keitiklis; 6 - garo rekuperacinis katilas; 7 - greitas šaldytuvas; 8 - šaldytuvas-kondensatorius; 9 - azoto dujų ventiliatorius; 10 - absorbciniai bokštai; 11 - oksidacijos bokštas; 12 - azoto oksidų sugėrimo šarmais bokštas; 13 - rūgšties šaldytuvas; 14, 15 - siurbliai

Šios sistemos (15 pav.) nebeveikia dėl įrangos tūrio (daug rūgščių ir šarmų sugėrimo bokštų), mažo našumo, susikaupusio tam tikro chloro kiekio, kuris rūgščių ir šarminių sugėrimo sistemose. turi stiprų korozinį poveikį įrangai, kurią nuolat reikia keisti, o tai lemia dideles ekonomines išlaidas.

2) kombinuotos sistemos;

16 pav. – Azoto rūgšties gavimas kombinuotu būdu: 1 – greitaeigis šaldytuvas; 2 - šaldytuvas; 3 - turbokompresoriaus variklis; 4 - reduktorius; 5 - azoto dujų turbokompresorius; 6 - turbina išmetamųjų dujų drėkinimui; 7 - oksidatorius; 8 - šilumokaitis; 9 - šaldytuvas-kondensatorius; 10 - absorbcijos kolonėlė; 11 - rūgšties vožtuvas; 12 - kondensato kolektorius; 13, 14 - azoto rūgšties rinktuvai

Pagrindiniai šios schemos pranašumai yra šie:

1. Šios sistemos (16 pav.) veikia be išorinių energijos sąnaudų, kadangi amoniako oksidacijos ir azoto oksido oksidacijos šilumos pakanka energijai gauti oro ir azoto dujų suspaudimui iki reikiamo slėgio;

2. Įrangos kompaktiškumas.

3. Tokių blokų našumas – 1360 tonų/parą.

Schemos trūkumai:

Pagrindinis šios schemos trūkumas yra tas, kad oksiduojant amoniaką esant 9 atm slėgiui, konversijos laipsnis yra 2–3% mažesnis nei esant atmosferos slėgiui, o platinos katalizatoriaus nuostoliai yra 2–3 kartus didesni. Taigi šį procesą naudingiau atlikti esant atmosferos slėgiui. Tačiau šiuolaikinėms galingoms parduotuvėms, gaminančioms azoto rūgštį, šiuo atveju reikės daugybės didelių gabaritų prietaisų ir dėl to padidės statybos ir montavimo darbų kaina. Dėl šių priežasčių būtina padidinti slėgį amoniako konversijos procese. Šiuo atžvilgiu priimtinas maždaug 2,5 atm slėgis, nes aparato tūris sumažėja 2,5 karto, palyginti su tūriu sistemose, veikiančiose esant atmosferos slėgiui, su nedideliais amoniako ir katalizatoriaus nuostoliais.

3) sistemos, veikiančios esant aukštam slėgiui.

Grandinės privalumai (17 pav.):

1. Įrenginys kompaktiškas, visi įrenginiai transportuojami. Įrenginio maitinimo ciklas yra autonominis ir, išjungus cheminių medžiagų gamybą, veikia tol, kol išjungiamas iš valdymo pulto. Tai leidžia greitai pradėti eksploatuoti įrenginį atsitiktinai išjungus cheminį procesą. Įrenginio valdymas darbo režimu yra automatizuotas.

2. Faktinės azoto rūgšties, pagamintos ant vienetų, kurių slėgis yra 0,716 MPa, sąnaudos ir energijos intensyvumas išlieka mažiausi, palyginti su agregatu AK-72 ir agregatu, veikiančiu pagal kombinuotą schemą.

3. Vietoj atliekų šilumos katilo už kontaktinio aparato įrengiamas aukštos temperatūros šilumokaitis, skirtas išmetamosioms dujoms prieš turbiną pašildyti iki 1120 K. Tuo pačiu metu dėl padidėjusios galios dujų turbinos, galia padidėjo 274 lyginant su AK-72 bloku.

4. Schemoje lygiagrečiai su technologiniu aparatu sumontuota nuolat įjungiama degimo kamera, kuri leidžia mašinos bloko veikimą padaryti nepriklausomą nuo gamybos linijos, taip pat užtikrinti sklandų perėjimą nuo eksploatacijos. mašinos tuščiosios eigos režimu, kad mašina veiktų, kai įjungtas technologijos procesas.

Schemos trūkumai:

1. Procesas vyksta esant aukštesnei įrenginio temperatūrai, todėl paladžio katalizatorius labai apkraunamas ir jis sugenda. Literatūros duomenimis, 1 tonai azoto rūgšties specifiniai negrįžtami nuostoliai yra 40-45 mg proceso esant atmosferos slėgiui, 100 mg, kai 0,3-1,6 MPa ir 130-180 mg, esant 0,7-0,9 MPa. Tai yra, platinos nuostoliai gamyklose, veikiančiose esant slėgiui, didėja dėl aukštesnės katalizės temperatūros, palyginti su temperatūra gamyklose, veikiančiose esant atmosferos slėgiui.

2. Prieš patenkant į dujų turbiną reikalingas labai aukštas oro gryninimo laipsnis, kadangi kompresoriaus oro talpa gali sumažėti iki 10%, o efektyvumas – iki 6%.

Šiame kursiniame projekte detaliai nagrinėjama azoto rūgšties gamybos slėgiu su dujų turbinos varomu kompresoriumi schema (17 pav.).

Azoto rūgšties gamybos pajėgumą pagal schemą, veikiančią esant 0,716 MPa slėgiui, lemia vienetų skaičius. Vieno bloko našumas – 120 tūkst. t/metus (100 % HNO3). Vienetų skaičius schemoje nustatomas pagal azoto rūgšties perdirbimo cechų poreikį.

Kiekviename bloke atliekami: amoniako-oro mišinio paruošimas (oro valymas ir suspaudimas, skysto amoniako išgarinimas, dujinio amoniako ir amoniako-oro mišinio valymas); amoniako konversija; azoto oksidų susidarymo šilumos panaudojimas; azoto dujų aušinimas; azoto rūgšties gavimas; šildymas dujomis; valymas iš azoto oksidų ir dujų energijos atgavimas dujų turbinoje ir atliekų šilumos katile.

Be to, schemoje numatyti agregatai, skirti tiekiamojo vandens ruošimui panaudoti šilumos katilams maitinti, aušinti kondensatą arba demineralizuotą vandenį absorbcinių kolonėlių drėkinimui, garų sumažinimui iki reikiamų parametrų, susidariusios azoto rūgšties kaupimui ir paskirstymui vartotojams.

17 paveikslas – Slėgio azoto rūgšties gamybos kompresoriaus pavara iš dujų turbinos diagrama: 1 – oro filtras; 2 - pirmosios pakopos turbokompresorius; 3 - tarpinis šaldytuvas; 4 - antrojo etapo turbokompresorius; 5 - dujų turbina; 6 - pavarų dėžė; 7 - variklis-generatorius; 8 - oro šildytuvas; 9 - amoniako maišytuvas su oru; 10 - oro šildytuvas; 11 - akytas filtras; 12 - keitiklis; 13 - atliekų šilumos katilas; 14 - indas azoto dujų oksidacijai; 15 - šaldytuvas - kondensatorius; 16 - absorbcijos kolonėlė; 17 - keitiklis; 18 - atliekinės šilumos katilas

Atmosferos oras per filtrą 1 įsiurbiamas pirmos pakopos 2 turbokompresoriumi ir suspaudžiamas iki 0,2-0,35 MPa. Dėl suspaudimo oras įkaista iki 175 . Atvėsus iki 30-45 šaldytuve 3 oras patenka į antrojo pakopos 4 turbokompresorių, kur suspaudžiamas iki galutinio 0,73 MPa slėgio ir pašildomas iki 125-135 . Tolesnis oro pašildymas iki 270 atsiranda šildytuve 8 dėl karštų azoto dujų, išeinančių iš keitiklio, šilumos. Karštas oras patenka toliau į maišytuvą 9.

Amoniakas, esant 1,0–1,2 MPa slėgiui, kaitinamas iki 150 laipsnių šildytuve 10 su vandens garais ir patenka į maišytuvą 9, kur susimaišo su oru. Gautas amoniako-oro mišinys, kuriame yra 10-12% NH3, filtruojamas per porėtą filtrą 11 ir patenka į konverterį 12, kur ant platinos-rodžio katalizatoriaus 890-900 laipsnių temperatūroje. amoniakas oksiduojamas iki azoto oksido. Iš keitiklio išeinančių dujų šiluma panaudojama atliekų šilumos katile 13 garui gaminti, o dujos atšaldomos iki 260 laipsnių. .

Toliau dujos praeina per platinos gaudymo filtrą, esantį viršutinėje tuščio indo 14 dalyje. 14 inde NO oksiduojamas iki NO2 (oksidacijos laipsnis 80%), dėl ko dujų mišinys pašildomas iki 300-310 ir patenka į oro šildytuvą 8, kur jis atšaldomas iki 175 . Tolesnis azoto dujų šilumos panaudojimas tampa nuostolingas, todėl jos šaldomos vandeniu šaldytuve 16 iki 50-55 . Kartu su dujų aušinimu šaldytuve 16 vyksta vandens garų kondensacija ir azoto rūgšties susidarymas dėl vandens sąveikos su azoto dioksidu. Susidariusios rūgšties koncentracija neviršija 52% HNO3, išeiga apie 50% viso augalo pajėgumo.

Iš aušintuvo 15 azoto dujos su sieto plokštelėmis patenka į absorbcinę kolonėlę 16, kur vandens absorbuojamas NO2 susidaro azoto rūgštis (koncentracija iki 55%). Ant absorbcinės kolonėlės 16 plokščių dedami gyvatukai (šaldymo elementai), per kuriuos cirkuliuoja vanduo, pašalindamas azoto rūgšties susidarymo metu išsiskiriančią šilumą.

Norint išvalyti išmetamąsias dujas nuo azoto oksidų, jos įkaitinamos iki 370-420 °C, į jas įpilamas nedidelis kiekis gamtinių dujų ir siunčiamas į konverterį (reaktorių) 17. Čia, esant paladžio katalizatoriui, atsiranda šios reakcijos:

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

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

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

Kadangi šios reakcijos vyksta išsiskiriant šiluma, dujų temperatūra pakyla iki 700-730 . Šios dujos patenka į turbiną 5 esant 0,5-0,6 MPa slėgiui, kuri varo 2 ir 4 turbokompresorius, kurie suspaudžia orą. Po to dujos maždaug 400 laipsnių temperatūroje įeiti į atliekinės šilumos katilą 19, į kurį patenka žemo slėgio garai.

Pirmojo ir antrojo 2 ir 4 pakopų turbokompresoriai, taip pat 5 dujų turbina yra vienas vienetas. Pirmosios pakopos 2 turbina ir dujų turbina 5 yra ant bendro veleno ir yra sujungtos pavarų dėže 6 su antrosios pakopos turbina 4 ir elektros varikliu 7. Šis įrenginys leidžia panaudoti didžiąją dalį energijos, sunaudojamos suspausti orą ir taip žymiai sumažinti energijos sąnaudas.

7. REAKTORIAUS MEDŽIAGŲ IR ŠILUMINIŲ BALANSŲ APSKAIČIAVIMAS

7.1 Reaktoriaus medžiagų balanso apskaičiavimas

1) Apskaičiuokite reikiamą oro tūrį:

2) Tiekiamas oras, nm3:

a) vandens garai

b) sausas oras

3) Apskaičiuokite deguonies, azoto ir argono kiekius, patenkančius su oru, remiantis jų procentine dalimi ore

) Raskite reakcijos (14) susidariusius tūrius, nm ³ /h:

a) azoto oksidas

b) vandens garai

5) Nustatykite (15) reakcijos metu susidariusius tūrius, nm ³ /h:

a) azotas

b) vandens garai

c) šios reakcijos metu sunaudotas deguonis

6) Apskaičiuojame tūrius dujose po amoniako oksidacijos, nm ³ /h:

a) deguonis

b) azotas

c) argonas

d) vandens garai

7) Faktinį medžiagų balansą galima apskaičiuoti, jei srautų tūriai kontaktinio aparato įėjime ir jo išleidimo angoje perskaičiuojami į mases, laikantis medžiagų balanso.

Atvyksta:

Vartojimas:

Užpildykime medžiagų balanso lentelę (6 lentelė).

6 lentelė

Pajamų srautas Komponentas Kiekis Komponentas Kiekis kg/hm ³ /hkg/hm ³ / chNH34477,6795900NO7348,6615487O215608,57110926O25367,8573757,5N250729,69140583,755N250987,81640790,255Ar929,116520,305Ar928520H2O1827,022273,625H2O8938,62711123,625Vsego73572,07760203,68Vsego73570,96161678,38

Balanso neatitikimas

7.2 Reaktoriaus šilumos balanso apskaičiavimas

Raskime temperatūrą tx, iki kurios reikia pašildyti amoniako-oro mišinį, kad būtų užtikrintas amoniako oksidacijos proceso autoterminis pobūdis.

1) Apskaičiuokite bendrą amoniako ir oro mišinio tūrį

) Nustatykite amoniako ir oro mišinio komponentų koncentraciją, % (tūrio):

a) amoniakas

b) sausas oras

c) vandens garai

3) Apskaičiuokite vidutinę amoniako ir oro mišinio šiluminę galią

Cav = 0,01 (35,8 Pm + 28,7 Psv + 32,6 PN2O) (59)

Сav = 0,01 (35,8 9,8 + 28,7 86,4 + 32,6 3,8) = 29,544 kJ/(kmol K),

kur 35,8; 28,7 ir 32,6 - amoniako, sauso oro ir vandens garų šiluminės talpos, kJ/(kmol K).

) Nustatykite amoniako ir oro mišinio įneštą šilumą

) Apskaičiuojame reakcijos metu išsiskiriančias šilumą (14) ir (16)

arba 17030 kW, kur 905800 ir 126660 yra šiluma, išsiskirianti susidarant azoto oksidui ir azotui pagal reakcijas (14) ir (16).

) Raskite bendrą azoto dujų, patenkančių į nuotekų šilumos katilą, tūrį

7) Nustatykite azoto dujų komponentų koncentraciją, % (tūrio):

a) azoto oksidas

b) deguonis

c) argonas

d) azotas

e) vandens garai

8) Apskaičiuokite vidutinę azoto dujų šiluminę galią:

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 kJ/(kmol K)

kur 31,68; 32,3; 20,78; 30,8 ir 37,4 - azoto dujų komponentų šiluminės talpos 900 laipsnių temperatūroje , kJ/(kmol K).

9) Šildymui garais nuo 198 iki 250 perkaitintuve būtina nuimti šilumą:

1880 kW, kur 800 10 ³ ir 1082 10 ³ J/kg – specifinės perkaitintų garų entalpijos esant 198 laipsnių temperatūrai ir 250 ir slėgis 1,5 MPa ir 3,98 MPa.

10) Azoto dujų temperatūra kontaktinio aparato išėjimo angoje nustatoma pagal šios sekcijos šilumos balanso lygtį:

6768 106 = 64631 1,66 10³ (900 – t2)

11) Apskaičiuojame šilumą, kurią nuneša azoto dujos. Apsvarstykite atvejį, kai kontaktinis aparatas ir atliekų šilumos katilas yra sumontuoti kaip vienas aparatas:

12) Nustatykite šilumos nuostolius į aplinką

Prilygindami šilumos įvadą srautui, sudarome šilumos balanso lygtį ir išsprendžiame ją atsižvelgiant į tx:

Užpildykite šilumos balanso lentelę (7 lentelė).

7 lentelė

Įvadas, kWSunaudojimas, kWAmoniako ir oro mišinio įnešama šiluma6369.2Šiluma vandens garams šildyti perkaitintuve1880Šiluma, kurią nuneša azoto dujos20584.3Reakcijos metu išsiskirianti šiluma (14) ir (16)17030.6Nuostoliai aplinkai9235.2948Iš viso294.

Balanso neatitikimas:

8. SAUGA IR PRAMONINĖ APLINKA

Siekiant užtikrinti saugų darbo režimą nekoncentruotos azoto rūgšties gamyboje esant aukštam slėgiui, būtina griežtai laikytis technologinių normų, darbo vietų darbo apsaugos instrukcijų, skyriaus darbo saugos ir pramonės saugos instrukcijų, instrukcijų. tam tikrų rūšių darbus.

Aptarnaujančiam personalui leidžiama dirbti su normų nustatytais darbo drabužiais ir apsauginiais batais, su savimi privaloma turėti tinkamas naudoti asmenines apsaugos priemones. Apsauginės priemonės (individuali dujokaukė) turi būti tikrinamos kiekvieną pamainą prieš pradedant darbą.

Mechanizmus aptarnaujantys asmenys turi žinoti Gosgortekhnadzor taisykles, susijusias su aptarnaujama įranga. Asmenys, aptarnaujantys katilų priežiūros įrangą – katilų priežiūros taisyklės.

Užkirsti kelią įprasto technologinio režimo pažeidimams visuose proceso etapuose.

Darbus atlikti tik su tinkama įranga, turinčia visus reikiamus ir tinkamai veikiančius saugos įtaisus, prietaisus ir valdymo įtaisus, signalizacijas ir blokavimo įtaisus.

Perduodant remontui įrangą ir komunikacijas, kuriose galimas amoniako kaupimasis, įrangą ir komunikacijas praplauti azotu tol, kol išvalomame azote neliks degiųjų medžiagų.

Prieš užpildydami aparatus ir komunikacijas po jų remonto amoniaku, praplaukite azotu, kol deguonies kiekis prapūtimo azote bus ne didesnis kaip 3,0 % (tūrio).

Neleisti remontuoti komunikacijų, jungiamųjų detalių, slėginės įrangos. Remontas turi būti atliktas pašalinus slėgį ir uždarius remontuojamą vietą kištukais. Remontuotini įrenginiai, komunikacijos turi būti išpūsti arba nuplauti.

Siekiant išvengti hidraulinių smūgių, garai į šalto garo vamzdynus turi būti tiekiami lėtai, užtikrinant pakankamą šildymą ir kondensato išleidimą per visą dujotiekio ilgį. Sauso garo išėjimas iš drenažo rodo pakankamą dujotiekio šildymą.

Neįjunkite elektros įrangos su netinkamu įžeminimu.

Neleiskite remontuoti įrangos su elektrine pavara, neatjungę elektros variklių įtampos.

Valdymo ir matavimo prietaisų bei elektros įrangos remontą ir reguliavimą turėtų atlikti tik vyriausiojo prietaisų operatoriaus ir elektrikų skyriaus tarnybos.

Gamybos ir sandėliavimo patalpose naudoti atvirą ugnį draudžiama: rūkyti galima tam skirtose vietose.

Visos besisukančios įrangos dalys (movos pusės), besisukančių ventiliatorių sparnuotės, ant elektros variklių velenų turi būti tvirtai pritvirtintos ir aptvertos bei nudažytos raudonai.

Rūgščių linijų flanšinės jungtys turi būti apsaugotos apsauginiais gaubtais.

Draudžiama priveržti vamzdynų flanšinių jungčių varžtus, taip pat dirbti su slėginiais įrenginiais.

Aparatai, veikiantys esant slėgiui, turi atitikti techninėse specifikacijose ir slėginių indų bei komunikacijų projektavimo ir saugaus eksploatavimo taisyklėse nustatytus reikalavimus.

Darbai uždaruose induose turėtų būti atliekami turint leidimą dirbti pavojingiems dujoms darbams atlikti.

Vėdinimas turi būti geros būklės ir nuolat veikti.

Kėlimo mechanizmų, slėginių indų techninę priežiūrą atlieka tik specialiai apmokyti ir turintys specialų sertifikatą asmenys.

Prieigos prie avarinių spintų, gaisro detektorių, telefonų, gaisrinės įrangos negalima užgriozdinti pašaliniais daiktais, jie turi būti švarūs ir geros būklės.

Atvirose angose ​​lubose, platformose, takuose turi būti 1 m aukščio tvoros.Tvoros apačioje turi būti šoninė arba 15 cm aukščio apsauginė juosta.

Visi prietaisai ir automatikos bei blokavimo sistemos turi būti geros būklės.

Siekiant išvengti nitritų-nitratų druskų nusėdimo ant vidinių aparatų ir vamzdynų paviršių, rotoriaus menčių, azotinių dujų kompresorių sienelių ir kitų dalių bei aparatų, užkirsti kelią ilgalaikiam kontaktinių aparatų užsidegimui (daugiau nei 20 minučių), mažinant katalizatoriaus temperatūrą. marlės, jų plyšimas, dėl ko nuslysta amoniakas, nutrūksta paviršių drėkinimas, dėl kurio nusėda nitritinės-nitratinės druskos.

Laiku atlikti valymą, valyti įrangą nuo technologinių produktų išsiliejimo, alyvos papildymą siurblio karteriuose.

Darbo vietos remontui ir kitiems darbams bei praėjimai į jas 1,3 m ir didesniame aukštyje turi būti aptverti.

Jei neįmanoma arba netikslinga įrengti tvoras darbui 1,3 m ir aukštesniame aukštyje, taip pat dirbant nuo kopėčių didesniame nei 1,3 m aukštyje, būtina prisisegti saugos diržus, o darbo vietoje dirbti turi būti pagalbiniai darbininkai, pasiruošę padėti darbuotojui.aukštai. Karabino tvirtinimo vietą nustato darbo vadovas.

Saugos diržai tikrinami prieš pradedant eksploatuoti, taip pat eksploatacijos metu kas 6 mėnesius. Ant saugos diržo turi būti nurodytas registracijos numeris ir kito bandymo data.

Dirbant su azoto rūgštimi (ėminių ėmimas, komunikacijų tikrinimas, gamybos rūgšties siurblių paleidimas ir kt.), būtina naudoti individualias kvėpavimo takų ir akių apsaugos priemones (filtruojanti dujokaukė su „M“ markės dėžute, akiniai su gumine puskauke arba apsauginis skydas iš organinio stiklo, arba dujokaukės šalmas), gumines rūgščiai atsparias pirštines, specialius rūgščių nepralaidžius drabužius.

Jei nustatomi įrangos veikimo sutrikimai, atramų, sienų ir kt. laiku informuoti skyriaus vedėją, parduotuvės mechaniką. Jei reikia, sustabdykite įrangą ir paruoškite ją pristatyti remontui.

Kiekviename įrenginio sustojime remontui atidarykite apatinį oksidatoriaus liuką ir, esant amonio druskoms ant paskirstymo tinklelio, palei sienas ir dugną, garinkite jį gyvais garais, išleiskite kondensatą.

Darbas su garais, garų kondensatu turi būti atliekamas su kombinezonu, avalyne, pirštinėmis.

Siekiant išvengti profesinių apsinuodijimų ir ligų skyriuje, reikia laikytis šių sanitarinių ir higienos reikalavimų:

a) oro temperatūra turi būti:

23- pereinamasis ir žiemos laikotarpis;

18-27- vasaros laikotarpis.

b) santykinė oro drėgmė:

vasarą - ne daugiau kaip 75%;

žiemą – ne daugiau kaip 65 proc.

c) triukšmas - ne daugiau kaip 65 dBA garsui nepralaidžiose kabinose, kitose vietose ne daugiau kaip 80 dBA;

d) vibracija – ne daugiau 75 dB garsui nepralaidžiose kabinose, variklių ir kontaktinėse patalpose ne daugiau 92 dB;

e) darbo vietų apšvietimas:

garso nepraleidžiančios kabinos - ne mažiau kaip 200 liuksų;

absorbcinių kolonų vietose - ne mažiau kaip 50 liuksų;

variklių ir kontaktinėse patalpose – ne mažiau kaip 75 liuksai.

f) didžiausia leistina kenksmingų medžiagų koncentracija patalpų darbo zonos ore:

amoniakas - ne daugiau kaip 20 mg/m3;

azoto oksidų – ne daugiau 5 mg/m3.

Be individualių dujokaukių, skyriuje yra avarinis filtravimo ir izoliavimo dujokaukių tiekimas.

Avarinės dujokaukės laikomos avarinėse spintelėse.

IŠVADA

Kursinio darbo metu buvo suprojektuotas amoniako katalizinio oksidavimo reaktorius, skirtas azoto oksidams gaminti nekoncentruotos azoto rūgšties gamyboje.

Buvo apsvarstyti fiziniai ir cheminiai proceso pagrindai. Pateikiamos pradinės žaliavos ir gatavo produkto charakteristikos.

Oksidacijai reikalingas oro tūris buvo apskaičiuotas 5900 m ³ / h amoniako, jis siekė 54304 m ³ /val Su oru tiekiamo deguonies, azoto ir argono tūriai buvo apskaičiuoti pagal jų procentinę dalį ore. Taip pat apskaičiuoti deguonies, azoto, argono ir vandens garų kiekiai dujose po amoniako oksidacijos.

Buvo skaičiuojamas šilumos balansas, dėl kurio buvo suskaičiuoti visi šilumos srautai. Apskaičiuota temperatūra, iki kurios reikia pašildyti amoniako ir oro mišinį, kad būtų užtikrintas autoterminis amoniako oksidacijos proceso pobūdis, buvo 288 . Apskaičiuota azoto dujų temperatūra po perkaitintuvo, ji buvo 836,7 . Nustatomi šilumos nuostoliai į aplinką.

Buvo atlikta literatūros apžvalga apie efektyviausią nekoncentruotos azoto rūgšties gamybos schemą. Pasirinkta sistema, veikianti esant aukštam slėgiui, kadangi šis įrenginys yra kompaktiškas, visi įrenginiai yra transportuojami, įrenginio energijos ciklas yra autonomiškas. Nagrinėjamoje schemoje elektra technologinėms reikmėms nevartojama. Elektros mažai sunaudojama tik siurbliams, reikalingiems rūgščiai siurbti, tiekiant katilus tiekiamo vandens tiekimui. Darbai pagal šią schemą atliekami be kenksmingų dujų išmetimo į atmosferą.

NUORODOS

1. Atroščenka V.I., Karginas S.I. Azoto rūgšties technologija: Proc. Pašalpa universitetams. - 3 leidimas, pataisytas. ir papildomas - M.: Chemija, 1970. - 496 p.

Egorovas A.P. Shereshevsky A.I., Shmanenko I.V. Bendroji neorganinių medžiagų cheminė technologija: Vadovėlis technikumui. - Red. 4-oji peržiūra - Maskva, Leningradas: chemija, 1965 - 688 m.

Karavajevas M.M., Zasorinas A.P., Kleschevas N.F. Katalizinė amoniako oksidacija / Red. Karavaeva M.M. - M.: Chemija, 1983. - 232 p.

Katalizatoriai azoto pramonėje./Red. Atroščenka V.I. - Charkovas: Viščios mokykla, 1977. - 144 p.

Bendroji cheminė technologija. Redaguojant prof. Amelina A.G. Maskva: chemija, 1977 m. - 400 s.

Pavlovas K.F., Romankovas P.G., Noskovas A.A. Cheminės technologijos procesų ir aparatų eigos pavyzdžiai ir užduotys. L .: Chemija, 1976 - 552s.

Perlovas E.I., Bagdasaryanas V.S. Azoto rūgšties gamybos optimizavimas. M.: Chemija, 1983. - 208 p.

Neorganinių medžiagų technologijos skaičiavimai: Proc. Vadovas universitetams / Pozin M.E., Kopylev B.A., Belchenko G.V. ir kt.; Red. Pozina M.E. 2-asis leidimas peržiūrėjo ir papildomas - L.: Chemija. Leningradas. skyrius, 1977 - 496 p.

Rumjantsevas O.V. Aukšto slėgio sintezės cechų įranga azoto pramonėje; Proc. universitetams.- M.: Chemija, 1970 - 376 p.

10. Sokolovas R.S. Cheminė technologija: vadovėlis. pašalpa studentams. aukštesnė vadovėlis institucijos: In 2 T. - M .: Humanit ed. centras VLADOS, 2000. - V.1: Cheminė gamyba antropogeninėje veikloje. Pagrindiniai cheminės technologijos klausimai. Neorganinių medžiagų gamyba. - 368 p.

Azočiko vadovas / Red. Melnikova E.Ya. - V.2: Azoto rūgšties gamyba. Azoto trąšų gamyba. Medžiagos ir pagrindinė specialioji įranga. Energijos tiekimas. Saugos inžinerija. - M.: Chemija - 1969. - 448s.

Neorganinių medžiagų cheminė technologija: 2 knygose. 1 knyga. Vadovėlis / T.G. Akhmetovas, R.G. Porfiryeva, L.G. Gysin. - M.: Aukštesnis. mokykla, 2002. 688s.: iliustr.

Korobočkinas V.V. Azoto rūgšties technologija. - Tomsko politechnikos universiteto leidykla. 2012 m.