Z czego jest zrobiona saletra? Produkcja saletry amonowej

Azotan amonu otrzymuje się przez neutralizację kwasu azotowego gazowym amoniakiem według reakcji:

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

Ta prawie nieodwracalna reakcja przebiega z dużą szybkością i wydzielaniem znacznej ilości ciepła. Zwykle odbywa się to pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego; w niektórych krajach instalacje neutralizacji pracują pod ciśnieniem 0,34 MPa. Do produkcji saletry amonowej stosuje się rozcieńczony 47-60% kwas azotowy.

Ciepło reakcji neutralizacji jest wykorzystywane do odparowania wody i zatężenia roztworu.

Produkcja przemysłowa obejmuje następujące etapy: neutralizację kwasu azotowego gazowym amoniakiem w aparacie ITN (wykorzystanie ciepła neutralizacji); odparowanie roztworu saletry, granulacja stopionej saletry, chłodzenie granulatu, przetwarzanie granulatu środka powierzchniowo czynnego, pakowanie, przechowywanie i załadunek saletry, emisja gazów i oczyszczanie ścieków. Dodatki są wprowadzane podczas neutralizacji kwasu azotowego.

Rysunek 1 przedstawia schemat nowoczesnej wielkotonażowej jednostki AS-72 o wydajności 1360 t/dobę.

Ryż. jeden.

1 - podgrzewacz kwasowy; 2 - grzejnik amoniakalny; 3 - urządzenia ITN; 4 - neutralizator; 5 - parownik; 6 - zbiornik ciśnieniowy; 7, 8 - granulatory; 9, 23-fanów; 10 - płuczka myjąca; 11 - bęben; 12.14 - przenośniki; 13 - winda; aparat z 15 złożem fluidalnym; 16 - wieża granulacyjna; 17 - kolekcja; 18, 20 - pompy; 19 - zbiornik do pływania; 21-filtr do pływania; 22 - nagrzewnica powietrza

Wchodzący 58-60% kwas azotowy jest podgrzewany w podgrzewaczu 1 do 70-80 o C parami soku z aparatu ITN 3 i podawany do neutralizacji. Przed aparatem 3 do kwasu azotowego dodaje się termiczny kwas fosforowy i siarkowy w ilości 0,3-0,5% P2O5 i 0,05-0,2% siarczanu amonu, licząc na gotowy produkt.

Kwas siarkowy i fosforowy dostarczane są przez pompy nurnikowe, których wydajność jest łatwo i precyzyjnie regulowana. Urządzenie wyposażone jest w dwa urządzenia neutralizujące pracujące równolegle. Doprowadzany jest tu również gazowy amoniak, podgrzewany w podgrzewaczu 2 przez kondensat pary do 120-130 °C. Ilość dostarczanego kwasu azotowego i amoniaku jest regulowana tak, aby roztwór miał niewielki nadmiar kwasu azotowego na wylocie aparatu ITN , zapewniając całkowitą absorpcję amoniaku.

W dolnej części aparatu następuje neutralizacja kwasów w temperaturze 155-170°C do roztworu zawierającego 91-92% NH 4 NO 3 . W górnej części aparatu para wodna (tzw. para soku) jest wypłukiwana z rozprysków azotanu amonu i pary HN03. Część ciepła z pary soku jest wykorzystywana do ogrzewania kwasu azotowego. Następnie para soku jest kierowana do oczyszczenia w płuczkach myjących, a następnie wypuszczana do atmosfery.

Kwaśny roztwór azotanu amonu przesyłany jest do neutralizatora 4, gdzie dostarczany jest amoniak w ilości niezbędnej do zneutralizowania roztworu. Następnie roztwór jest podawany do wyparki 5 na doupar, który jest prowadzony przez parę wodną pod ciśnieniem 1,4 MPa i powietrze ogrzane do około 180°C. Powstały stop, zawierający 99,8-99,7% saletry, przechodzi przez filtr 21 w temperaturze 175°C i jest podawany odśrodkową pompą zanurzeniową 20 do zbiornika ciśnieniowego 5, a następnie do prostokątnej metalowej wieży granulacyjnej 16 o długości 11 m , szerokość 8m i wysokość blatu do stożka 52,8m.

W górnej części wieży znajdują się granulatory 7 i 8; powietrze jest dostarczane do dolnej części wieży, schładzając krople saletry, które zamieniają się w granulki. Wysokość spadku cząstek saletry wynosi 50-55m. Konstrukcja granulatorów zapewnia produkcję granul o jednolitym składzie granulometrycznym z minimalną zawartością drobnych granulek, co zmniejsza porywanie pyłu z wieży przez powietrze. Temperatura granulek na wylocie z wieży wynosi 90-110°C, więc są one kierowane do schłodzenia do aparatu ze złożem fluidalnym 15. Aparat ze złożem fluidalnym jest aparatem prostokątnym posiadającym trzy sekcje i wyposażonym w ruszt z otworami . Powietrze dostarczane jest pod ruszt przez wentylatory, tworząc w ten sposób sfluidyzowaną warstwę granulek saletry o wysokości 100-150 mm, które wychodzą przez przenośnik z wieży granulacyjnej. Następuje intensywne chłodzenie granulek do temperatury 40°C (ale nie wyższej niż 50°C), odpowiadającej warunkom istnienia modyfikacji IV. Jeżeli temperatura powietrza chłodzącego jest poniżej 15°C, to przed wejściem do aparatu ze złożem fluidalnym powietrze jest podgrzewane w wymienniku ciepła do 20°C. W zimnym okresie mogą działać 1-2 sekcje.

Powietrze z aparatu 15 wchodzi do wieży granulacyjnej w celu utworzenia granulek i ich chłodzenia.

Granulki azotanu amonu z aparatu ze złożem fluidalnym są podawane przez przenośnik 14 do obróbki środkiem powierzchniowo czynnym do obracającego się bębna 11. Tutaj granulki natryskuje się natryskiwanym 40% wodnym roztworem środka dyspergującego NF. Następnie saletra przechodzi przez separator elektromagnetyczny w celu oddzielenia przypadkowo uwięzionych metalowych przedmiotów i trafia do bunkra, a następnie do ważenia i pakowania w papierowe lub foliowe worki. Worki transportowane są przenośnikiem do załadunku na wagony lub do magazynu.

Powietrze opuszczające górną część wieży granulacyjnej jest zanieczyszczone cząsteczkami azotanu amonu, a pary soku z neutralizatora oraz mieszanina para-powietrze z wyparki zawierają nieprzereagowany amoniak i kwas azotowy oraz cząsteczki porwanej saletry amonowej. Do czyszczenia górnej części wieży granulacyjnej zainstalowano sześć równolegle pracujących płuczek płytowych 10, nawadnianych 20-30% roztworem azotanu amonu, który jest dostarczany przez pompę 18 ze zbiornika. Część tego roztworu kierowana jest do neutralizatora ITN w celu wypłukania pary soku, a następnie mieszana z roztworem saletry amonowej i tym samym trafia do produkcji wyrobów.

Część roztworu (20-30%) jest w sposób ciągły usuwana z cyklu, więc cykl jest wyczerpywany i uzupełniany dodatkiem wody. Na wylocie każdego skrubera zainstalowany jest wentylator 9 o wydajności 100 000 m3/h, który zasysa powietrze z wieży granulacyjnej i wypuszcza je do atmosfery.

Saletra amonowa, czyli inaczej saletra amonowa, NH 4 NO 3 to biała substancja krystaliczna zawierająca 35% azotu w formie amonowej i azotanowej, obie formy azotu są łatwo przyswajalne przez rośliny. Saletra amonowa granulowana jest stosowana na dużą skalę przed siewem oraz do wszelkiego rodzaju pogłównie. Na mniejszą skalę wykorzystywany jest do produkcji materiałów wybuchowych.

Saletra amonowa dobrze rozpuszcza się w wodzie i ma wysoką higroskopijność (zdolność do pochłaniania wilgoci z powietrza), co powoduje, że granulki nawozu rozsiewają się, tracą swój krystaliczny kształt, dochodzi do zbrylania się nawozu – materiał sypki zamienia się w stałą monolityczną masę.

Schemat ideowy produkcji saletry amonowej

W celu uzyskania praktycznie nie zbrylającego się azotanu amonu stosuje się szereg metod technologicznych. Skutecznym sposobem zmniejszenia szybkości wchłaniania wilgoci przez sole higroskopijne jest ich granulacja. Całkowita powierzchnia jednorodnych granulek jest mniejsza niż powierzchnia tej samej ilości drobnokrystalicznej soli, dlatego nawozy granulowane wolniej wchłaniają wilgoć z

Jako dodatki o podobnym działaniu stosuje się również fosforany amonu, chlorek potasu, azotan magnezu. Proces produkcji azotanu amonu oparty jest na niejednorodnej reakcji oddziaływania gazowego amoniaku z roztworem kwasu azotowego:

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

Reakcja chemiczna przebiega z dużą szybkością; w reaktorze przemysłowym ogranicza go rozpuszczanie gazu w cieczy. Mieszanie reagentów ma ogromne znaczenie dla zmniejszenia opóźnienia dyfuzji.

Proces technologiczny produkcji saletry amonowej obejmuje, oprócz etapu neutralizacji kwasu azotowego amoniakiem, etapy odparowywania roztworu saletry, granulowanie wytopu, chłodzenie granulatu, obróbkę granulatu środkami powierzchniowo czynnymi, pakowanie, magazynowanie i załadunek saletra, oczyszczające emisje gazów i ścieki. Na ryc. 8.8 przedstawia schemat nowoczesnej wielkowydajnej jednostki do produkcji saletry amonowej AS-72 o wydajności 1360 ton/dobę. Pierwotny 58-60% kwas azotowy jest podgrzewany w podgrzewaczu do 70 - 80°C za pomocą pary soku z aparatu ITN 3 i podawany do neutralizacji. Przed aparatem 3 kwasy fosforowy i siarkowy dodaje się do kwasu azotowego w takich ilościach, aby gotowy produkt zawierał 0,3-0,5% P2O5 i 0,05-0,2% siarczanu amonu. Jednostka wyposażona jest w dwa urządzenia ITN pracujące równolegle. Oprócz kwasu azotowego dostarczany jest do nich gazowy amoniak podgrzany w podgrzewaczu 2 kondensatem pary do 120-130°C. Ilości dostarczanego kwasu azotowego i amoniaku są regulowane w taki sposób, aby na wylocie aparatu ITN w roztworze znajdował się niewielki nadmiar kwasu (2–5 g/l), co zapewnia całkowitą absorpcję amoniaku.

W dolnej części aparatu w temperaturze 155-170°C zachodzi reakcja neutralizacji; daje to stężony roztwór zawierający 91-92% NH4NO3. W górnej części aparatu para wodna (tzw. para soku) jest wypłukiwana z rozprysków azotanu amonu i oparów kwasu azotowego. Część ciepła pary soku jest wykorzystywana do ogrzewania kwasu azotowego. Następnie para soku jest wysyłana do oczyszczenia i uwalniana do atmosfery.

Rys. 8.8 Schemat instalacji saletry amonowej AS-72:

1 – podgrzewacz kwasu; 2 – podgrzewacz amoniaku; 3 – urządzenia ITN; 4 - dopalacz; 5 – parownik; 6 - zbiornik ciśnieniowy; 7,8 - granulatory; 9.23 - wentylatory; 10 – płuczka myjąca; 11 - bęben; 12.14 - przenośniki; 13 - winda; 15 – aparat ze złożem fluidalnym; 16 - wieża granulacyjna; 17 - kolekcja; 18, 20 - pompy; 19 - zbiornik do pływania; 21 - filtr do pływania; 22 - nagrzewnica powietrza.

Kwaśny roztwór azotanu amonu jest przesyłany do neutralizatora 4; gdzie wchodzi amoniak, niezbędny do interakcji z pozostałym kwasem azotowym. Następnie roztwór podaje się do parownika 5. Powstały stop, zawierający 99,7-99,8% azotanu, przechodzi przez filtr 21 w 175°C i jest podawany do zbiornika ciśnieniowego 6 za pomocą odśrodkowej pompy zanurzeniowej 20, a następnie do prostokątnego wieża do granulacji metalu 16.

W górnej części wieży znajdują się granulatory 7 i 8, których dolna część jest zasilana powietrzem schładzającym spadające z góry krople saletry. Podczas opadania kropli saletry z wysokości 50-55 m, podczas opływania ich powietrzem, tworzą się granulki nawozu. Temperatura peletów na wylocie wieży wynosi 90-110°C; gorące granulki schładza się w aparacie ze złożem fluidalnym 15. Jest to aparat prostokątny posiadający trzy sekcje i wyposażony w ruszt z otworami. Wentylatory dostarczają powietrze pod ruszt; w ten sposób powstaje fluidalne złoże granulek azotanów wychodzących przez przenośnik z wieży granulacyjnej. Powietrze po schłodzeniu dostaje się do wieży granulacyjnej. Granulat przenośnika saletry amonowej 14 służy do obróbki środkami powierzchniowo czynnymi w bębnie obrotowym. Następnie gotowy nawóz przesyłany jest do opakowania przenośnikiem 12.

Powietrze opuszczające wieżę granulacyjną jest zanieczyszczone cząsteczkami saletry amonowej, a para sokowa z neutralizatora oraz mieszanina para-powietrze z parownika zawierają nieprzereagowany amoniak i kwas azotowy oraz cząsteczki uniesionej saletry amonowej.

Do oczyszczenia tych strumieni w górnej części wieży granulacyjnej służy sześć równolegle pracujących płuczek płytowych 10, nawadnianych 20-30% roztworem azotanu amonu, który jest dostarczany przez pompę 18 ze zbioru 17. roztwór ten kierowany jest do neutralizatora ITN do mycia parą soków, a następnie mieszany z roztworem saletry i w związku z tym wykorzystywany do wytwarzania produktów. Oczyszczone powietrze jest odsysane z wieży granulacyjnej przez wentylator 9 i uwalniane do atmosfery.

Proces technologiczny produkcji saletry amonowej składa się z następujących głównych etapów: neutralizacja kwasu azotowego gazowym amoniakiem, odparowanie roztworu saletry amonowej, krystalizacja i granulacja wytopu.

Gazowy amoniak z podgrzewacza 1 i kwas azotowy z podgrzewacza 2 o temperaturze 80-90 0 C dostają się do aparatu ITP 3. W celu zmniejszenia strat amoniaku wraz z parą reakcję prowadzi się w nadmiarze kwasu. Roztwór azotanu amonu z urządzenia 3 jest neutralizowany amoniakiem w zobojętniaczu końcowym 4 i wchodzi do wyparki 5 w celu odparowania do prostokątnej wieży granulacyjnej 16.

Rys.5.1. Schemat technologiczny produkcji saletry amonowej.

1 - podgrzewacz amoniaku, 2 - podgrzewacz kwasu azotowego, 3 - aparat ITN (wykorzystujący ciepło neutralizacji), 4 - dodatkowy neutralizator, 5 - parownik, 6 - zbiornik ciśnieniowy, 7,8 - granulatory, 9,23 - wentylatory, 10 - płuczka myjąca, 11-bębnowy, 12,14-przenośniki, 13-elewator, 15-aparat ze złożem fluidalnym, 16-wieża granulacyjna, 17-kolektor, 18,20-pompy, 19-zbiornik pływakowy, 21-filtr pływakowy, 22-nagrzewnica powietrza.

W górnej części wieży znajdują się granulatory 7 i 8, których dolna część jest zasilana powietrzem schładzającym spadające z góry krople saletry. Podczas opadania kropli saletry z wysokości 50-55 metrów, gdy opływa je powietrze, tworzą się granulki, które są chłodzone w aparacie fluidalnym 15. Jest to aparat prostokątny o trzech sekcjach i siatce z otworami. Wentylatory dostarczają powietrze pod ruszt. Powstaje fluidalne złoże granulek saletry, spływające z wieży granulacyjnej przez przenośnik. Powietrze po schłodzeniu dostaje się do wieży granulacyjnej.

Granulat przenośnika 14 saletry amonowej służy do obróbki środkami powierzchniowo czynnymi w obracającym się bębnie 11. Następnie gotowy przenośnik 12 nawozu trafia do opakowania.

Powietrze opuszczające wieżę granulacyjną jest zanieczyszczone saletrą amonową, a para soku z neutralizatora zawiera nieprzereagowany amoniak i kwas azotowy oraz cząstki unoszonej saletry amonowej. Do czyszczenia tych strumieni w górnej części wieży granulacyjnej służy sześć równolegle pracujących płuczek płytowych 10, nawadnianych 20-30% roztworem saletry, która jest dostarczana pompą 18 ze zbioru 17 do roztworu. saletry, a zatem służy do wytwarzania produktów. Oczyszczone powietrze jest odsysane z wieży granulacyjnej przez wentylator 9 i uwalniane do atmosfery.

WPROWADZENIE

Przemysł azotowy jest jedną z najszybciej rozwijających się gałęzi przemysłu.

Kwas azotowy jest jednym z produktów wyjściowych do produkcji większości substancji zawierających azot i jest jednym z najważniejszych kwasów.

Pod względem skali produkcji kwas azotowy zajmuje drugie miejsce wśród różnych kwasów po kwasie siarkowym. Dużą skalę produkcji tłumaczy fakt, że kwas azotowy i jego sole stały się bardzo ważne w gospodarce narodowej.

Zużycie kwasu azotowego nie ogranicza się do produkcji nawozów. Znajduje szerokie zastosowanie w produkcji wszelkiego rodzaju materiałów wybuchowych, szeregu soli technicznych, w przemyśle syntezy organicznej, w produkcji kwasu siarkowego, w technologii rakietowej oraz w wielu innych gałęziach gospodarki narodowej.

Przemysłowa produkcja kwasu azotowego opiera się na katalitycznym utlenianiu amoniaku tlenem atmosferycznym, a następnie absorpcji powstałych tlenków azotu przez wodę.

Celem tego projektu kursu jest rozważenie pierwszego etapu produkcji kwasu azotowego - kontaktowego utleniania amoniaku, a także obliczenie bilansów materiałowych i cieplnych reaktora.

W schematach technologicznych do produkcji kwasu azotowego ważny jest proces katalitycznego utleniania amoniaku, ponieważ określa on trzy główne wskaźniki - zużycie amoniaku, inwestycje i straty metali platynowych, a także możliwości energetyczne systemu. W związku z tym doskonalenie procesu katalitycznego utleniania amoniaku ma duże znaczenie dla produkcji kwasu azotowego i ogólnie nawozów mineralnych.

1. CHARAKTERYSTYKA KWASU AZOTOWEGO

1.1 Odmiany kwasu azotowego

W przemyśle stosuje się 2 gatunki kwasu azotowego: rozcieńczony (słaby) o zawartości 30-60% HNO3 i stężony, zawierający 97-99% HNO3, a także stosunkowo niewielką ilość reaktywnego i bardzo czystego kwasu azotowego. Jakość produkowanego kwasu azotowego musi spełniać ustalone normy.

Zgodnie z parametrami fizykochemicznymi stężony kwas azotowy musi spełniać normy podane w tabeli 1.

Tabela 1 - Wymagania dotyczące jakości stężonego kwasu azotowego (GOST 701-89)

Jakość produkowanego kwasu azotowego musi być zgodna z ustalonymi normami wskazanymi w tabelach 2 i 3.

Tabela 2 - Wymagania jakościowe dla niestężonego kwasu azotowego (OST 6-03-270-76)

Tabela 3 - Wymagania dotyczące jakości kwasu azotowego (GOST 4461-67)

Zawartość w %, nie więcej 005Siarczany (SO42)-0.00020.00050.002Fosforany (PO43-)0.000020.00020.002Chlorki (Cl-)0.000050.00010.0005Żelazo (Fe)0.000020.000100.0003Wapń (Ca)0.00050 .0010.002Arsen (As)0.0000020. 0000030.00001Metale ciężkie (Pb)0.000020.000500.0005

1.2 Stosowanie kwasu azotowego

Kwas azotowy znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach działalności:

1)przy cynkowaniu i chromowaniu detali;

)do produkcji nawozów mineralnych;

)pozyskiwanie materiałów wybuchowych (przemysł wojskowy);

)w produkcji leków (farmaceutyków);

)pozyskiwanie azotanu srebra do fotografii;

)do trawienia i grawerowania form metalowych;

)jako surowiec do otrzymywania stężonego kwasu azotowego;

)w hydrometalurgii;

)w biżuterii - główny sposób określania złota w stopie złota;

)otrzymywanie nitrozwiązków aromatycznych - prekursorów barwników, preparatów farmakologicznych i innych związków stosowanych w drobnej syntezie organicznej;

)w celu uzyskania nitrocelulozy.

1.3 Właściwości kwasu azotowego

3.1 Właściwości fizyczne kwasu azotowego

Kwas azotowy jest jednym z mocnych kwasów jednozasadowych o ostrym, duszącym zapachu, jest wrażliwy na światło iw jasnym świetle rozkłada się na jeden z tlenków azotu (zwany również gazem brunatnym - NO2) oraz wodę. Dlatego pożądane jest przechowywanie go w ciemnych pojemnikach. W stanie skoncentrowanym nie rozpuszcza aluminium i żelaza, dzięki czemu można go przechowywać w odpowiednich metalowych pojemnikach. Kwas azotowy - jest silnym elektrolitem (jak wiele kwasów) i bardzo silnym utleniaczem. Jest często stosowany w reakcjach z substancjami organicznymi.

Azot w kwasie azotowym jest czterowartościowy, stopień utlenienia +5. Kwas azotowy jest bezbarwną cieczą dymiącą w powietrzu, temperatura topnienia -41,59 , temperatura wrzenia +82,6 z częściowym rozszerzeniem. Rozpuszczalność kwasu azotowego w wodzie nie jest ograniczona. Wodne roztwory HNO3 o udziale masowym 0,95-0,98 nazywane są „dymiącym kwasem azotowym”, o ułamku masowym 0,6-0,7 - stężony kwas azotowy. Tworzy mieszaninę azeotropową z wodą (ułamek masowy 68,4%, d20 = 1,41 g/cm, Tboil = 120,7 )

Po krystalizacji z roztworów wodnych kwas azotowy tworzy krystaliczne hydraty:

) monohydrat HNO3 H2O, Ttop. = -37,62 ;

2) trihydrat HNO3 3H2O, Ttopnienie = -18,47 .

Kwas azotowy, podobnie jak ozon, może tworzyć się w atmosferze podczas wyładowań atmosferycznych. Azot, który stanowi 78% powietrza atmosferycznego, reaguje z tlenem atmosferycznym tworząc tlenek azotu NO. Po dalszym utlenianiu w powietrzu tlenek ten zamienia się w dwutlenek azotu (brązowy gaz NO2), który reaguje z wilgocią atmosferyczną (chmury i mgła), tworząc kwas azotowy.

Ale tak niewielka ilość jest całkowicie nieszkodliwa dla ekologii ziemi i organizmów żywych. Jedna objętość kwasu azotowego i trzy objętości kwasu solnego tworzą związek zwany wodą królewską. Jest w stanie rozpuszczać metale (platynę i złoto), które są nierozpuszczalne w zwykłych kwasach. Gdy do tej mieszanki wprowadzi się papier, słomę, bawełnę, nastąpi intensywne utlenianie, a nawet zapłon.

1.3.2 Właściwości chemiczne kwasu azotowego

Kwas azotowy wykazuje różne właściwości chemiczne w zależności od stężenia i substancji, z którą reaguje.

Jeżeli kwas azotowy jest stężony:

1) z metalami - żelazem (Fe), chromem (Cr), aluminium (Al), złotem (Au), platyną (Pt), irydem (Ir), sodem (Na) - nie oddziałuje ze względu na tworzenie się ochronnej film na ich powierzchni, który nie pozwala na dalsze utlenianie się metalu. Ze wszystkimi innymi metalami<#"justify">Stęż. HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O (1)

2) z niemetalami<#"justify">Stężenie HNO3 + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O (2)

Jeśli kwas azotowy jest rozcieńczony:

1) w interakcji z metalami ziem alkalicznych, a także z cynkiem (Zn), żelazem (Fe) utlenia się do amoniaku (NH3) lub do azotanu amonu (NH4NO3). Na przykład podczas reakcji z magnezem (Mg):

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

Ale podtlenek azotu (N2O) może również powstać, na przykład podczas reakcji z magnezem (Mg):

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

Reaguje z innymi metalami tworząc tlenek azotu (NO), na przykład rozpuszcza srebro (Ag):

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

2) podobnie reaguje z niemetalami, np. siarką<#"justify">HNO3 rozcieńczony + S = H2SO4 + 2NO (6)

Utlenianie siarki do powstania kwasu siarkowego i uwolnienia gazu – tlenku azotu;

3) reakcja chemiczna z tlenkami metali, np. tlenkiem wapnia:

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

Powstaje sól (azotan wapnia) i woda;

) reakcja chemiczna z wodorotlenkami (lub zasadami), na przykład z wapnem gaszonym:

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

Powstaje sól (azotan wapnia) i woda - reakcja neutralizacji;

) reakcja chemiczna z solami, np. kredą:

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

Powstaje sól (azotan wapnia) i inny kwas (w tym przypadku kwas węglowy, który rozkłada się na wodę i dwutlenek węgla).

6) w zależności od rozpuszczonego metalu rozkład soli w temperaturze przebiega następująco:

a) dowolny metal (oznaczony jako Me) aż do magnezu (Mg):

MeNO2 + O2 (10)

b) dowolny metal od magnezu (Mg) do miedzi (Cu):

3 = MeO + NO2 + O2 (11)

c) dowolny metal po miedzi (Cu):

3 = ja + NO2 + O2(12)

2. METODY OTRZYMANIA KWASU AZOTOWEGO

amoniak katalizatora kwasu azotowego

Przemysłowe metody wytwarzania rozcieńczonego kwasu azotowego obejmują następujące etapy:

) otrzymywanie tlenku azotu (II);

2) jego utlenianie do tlenku azotu (IV);

3) absorpcja NO2 przez wodę;

4) oczyszczanie spalin (zawierających głównie azot cząsteczkowy) z tlenków azotu.

Stężony kwas azotowy uzyskuje się na dwa sposoby:

1) pierwsza metoda polega na rektyfikacji trójskładnikowych mieszanin zawierających kwas azotowy, wodę i substancje odwodnione (zwykle kwas siarkowy lub azotan magnezu). W efekcie powstają pary 100% kwasu azotowego (kondensującego) oraz wodne roztwory środka odwadniającego, który jest odparowywany i zawracany do produkcji;

2) druga metoda oparta jest na reakcji:

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

Pod ciśnieniem 5 MPa i przy użyciu czystego O2 powstaje kwas 97-98%, zawierający do 30% wagowych tlenków azotu. Produkt docelowy otrzymuje się przez destylację tego roztworu. Kwas azotowy o wysokiej czystości jest otrzymywany przez destylację z 97-98,5% kwasem azotowym w aparaturze krzemianowej lub ze szkła kwarcowego. Zawartość zanieczyszczeń w takim kwasie jest mniejsza niż 110-6% wag.

3. BAZA SUROWCOWA DO PRODUKCJI NIESKONCENTROWONEGO KWASU AZOTOWEGO

Głównymi surowcami do produkcji niestężonego kwasu azotowego są obecnie amoniak, powietrze i woda. Materiały pomocnicze i źródła energii to katalizatory do utleniania amoniaku i oczyszczania spalin, gazu ziemnego, pary i elektryczności.

1. Amoniak. W normalnych warunkach jest to bezbarwny gaz o ostrym zapachu, łatwo rozpuszczalny w wodzie i innych rozpuszczalnikach, tworzący hemi- i monohydraty. Przełomowym momentem w rozwoju produkcji amoniaku syntetycznego było zastosowanie dominującej obecnie w przemyśle metody produkcji wodoru poprzez konwersję zawartego w gazie ziemnym metanu na towarzyszące gazy ropopochodne i produkty rafinacji ropy naftowej. Zawartość zanieczyszczeń w ciekłym amoniaku reguluje GOST 6221-82. Najbardziej typowymi zanieczyszczeniami są: woda, oleje smarowe, pył katalizatora, zgorzelina, węglan amonu, rozpuszczone gazy (wodór, azot, metan). W przypadku naruszenia GOST zanieczyszczenia zawarte w amoniaku mogą dostać się do mieszaniny amoniak-powietrze i zmniejszyć wydzielanie tlenku azotu (II), a wodór i metan mogą zmienić granice wybuchowości mieszaniny amoniak-powietrze.

Powietrze. Do obliczeń technicznych przyjmuje się, że suche powietrze zawiera [%, (obj.)]: N2 = 78,1, O2 = 21,0, Ar2 = 0,9, H2O = 0,1-2,8. W powietrzu mogą również znajdować się śladowe ilości SO2, NH3, CO2. Na terenie zakładów przemysłowych powietrze zanieczyszczone jest pyłami różnego pochodzenia, a także różnymi składnikami emisji niezorganizowanych gazów (SO2, SO3, H2S, С2H2, Cl2 itp.). Ilość pyłu w powietrzu wynosi 0,5-1,0 mg/m3.

3. Woda. Wykorzystywany jest w produkcji kwasu azotowego do nawadniania kolumny absorpcyjnej, do wytwarzania pary przy odzysku ciepła w kotłach odzysknicowych, do chłodzenia aparatów reakcyjnych. Do absorpcji tlenków azotu najczęściej stosuje się kondensat pary wodnej i chemicznie oczyszczoną wodę. W niektórych schematach dozwolone jest stosowanie kondensatu parowego soku z azotanu amonu. W każdym przypadku woda używana do nawadniania kolumn nie powinna zawierać wolnego amoniaku i zawiesin stałych, zawartość jonów chlorkowych nie powinna przekraczać 2 mg/l, olejów nie więcej niż 1 mg/l, NH4NO3 - nie więcej niż 0,5 g/l . Chemicznie oczyszczona woda do kotłów odzysknicowych musi spełniać wymagania GOST 20995-75. Woda procesowa przeznaczona do odprowadzania ciepła w wymiennikach ciepła i chłodzeniu urządzeń (woda obiegowa) musi spełniać następujące wymagania: twardość węglanowa nie większa niż 3,6 mq/kg, zawartość zawiesiny nie większa niż 50 mg/kg, wartość pH 6,5-8,5 .

4. Tlen. Stosowany jest głównie w produkcji stężonego kwasu azotowego metodą bezpośredniej syntezy. W niektórych przypadkach służy do wzbogacenia mieszaniny amoniak-powietrze przy otrzymywaniu niestężonego kwasu azotowego.

4. KONTAKTOWE UTLENIANIE AMONIAKU

4.1 Fizyczne i chemiczne podstawy procesu

Nowoczesne metody produkcji kwasu azotowego opierają się na kontaktowym utlenianiu amoniaku. Podczas utleniania amoniaku na różnych katalizatorach i w zależności od warunków zachodzą następujące reakcje:

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

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

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

Oprócz reakcji (14-16) możliwe są również inne, zachodzące w przypowierzchniowych warstwach katalizatora. Na przykład rozkład NO, oddziaływanie N2O, NO2 i NH3:

NIE N2+O2 (17)

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

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

Oczywiście reakcja (14) będzie „użyteczna”. Obliczenia termodynamiczne pokazują, że reakcje (14-16) praktycznie dobiegają końca.

Stałe równowagi dla reakcji odwrotnych (14-16) w temperaturze 900°C mają następujące wartości

(20)

(21)

(22)

K1 = ,(23)

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

Za 900 katalityczna konwersja amoniaku do produktów końcowych sięga 100%, czyli proces jest praktycznie nieodwracalny.

Jednak równania (14-16) nie odzwierciedlają faktycznego mechanizmu tego procesu, ponieważ w tym przypadku w reakcji musiałoby zderzać się jednocześnie dziewięć cząsteczek (14); w reakcji (16) - siedem cząsteczek. To prawie niewiarygodne.

Zaproponowano kilka mechanizmów utleniania amoniaku na katalizatorach. Różnice w poglądach na temat mechanizmów są następujące:

1) tworzenie NO i N2 przez produkt pośredni na katalizatorze;

2) tworzenie NO następuje na katalizatorze, a tworzenie N2 na katalizatorze iw objętości gazu.

Na podstawie powyższego (o stałej równowagi i mechanizmach utleniania) można stwierdzić, że wybrany katalizator musi charakteryzować się wysoką aktywnością (duża szybkość reakcji i krótki czas kontaktu: wraz ze wzrostem zwiększa się prawdopodobieństwo powstania N2) i selektywnością w odniesieniu do na reakcję (14).

Wśród kilku mechanizmów zaproponowanych przez naszych i zagranicznych naukowców, mechanizm zaproponowany przez L.K. Androsow, G.K. Boreskov, D.A. Epsteina.

Mechanizm można przedstawić krok po kroku w następujący sposób:

Etap 1 - utlenianie powierzchni platyny. Powstaje kompleks katalizator-tlen nadtlenkowy (Rysunek 1).

Rysunek 1 - Struktura nadtlenkowego kompleksu katalizator-tlen

etap - dyfuzja i adsorpcja amoniaku na powierzchni platyny pokrytej tlenem. Powstaje kompleks katalizator-tlen-amoniak (Rysunek 2).

Rysunek 2 - Struktura kompleksu katalizator-tlen-amoniak

etapem jest redystrybucja wiązań elektronicznych, zerwanie starych wiązań i wzmocnienie nowych wiązań.

etap - desorpcja produktów i dyfuzja do strumienia gazu (stabilne związki NO i H2O są usuwane z powierzchni).

Uwolnione centra ponownie adsorbują tlen, ponieważ szybkość dyfuzji tlenu jest wyższa niż amoniaku itp. Według naukowców tlen wchodzący do sieci katalizatora (kontakt nieplatynowy) nie uczestniczy w reakcji utleniania amoniaku (udowodniono metodą znakowanych atomów).

Konwersja amoniaku do azotu, zgodnie z I.I. Berger i G.K. Boreskov może wystąpić w objętości w wyniku reakcji amoniaku, zarówno z tlenem, jak iz tlenkiem azotu.

Istnieją obszary kinetyczne, przejściowe i dyfuzyjne tego procesu. Obszar kinetyczny jest charakterystyczny dla niskich temperatur: jest ograniczony temperaturą zapłonu katalizatora, przy której następuje gwałtowne samorzutne nagrzewanie się jego powierzchni, tj. do temperatury zapłonu szybkość jest ograniczona szybkością reakcji chemicznej w kontakcie. W T > Tzazh już dyfuzja kontroluje proces - reakcja chemiczna jest szybka. Proces przechodzi w obszar dyfuzji. To jest ten obszar (600-1000 ) jest typowe dla stacjonarnego procesu autotermicznego w warunkach przemysłowych. Oznacza to niezbędny wzrost prędkości objętościowej gazu i skrócenie czasu kontaktu.

Reakcja utleniania amoniaku na katalizatorach aktywnych rozpoczyna się wcześniej: na palladzie (Pd) przy 100 , na platynie (Pt) w 145 , na żelazie (Fe) w 230 , na tlenkach metali temperatura początku reakcji jest bardzo zróżnicowana. Jednocześnie osiąga wystarczającą szybkość i stopień przekształcenia przy T > 600 .

4.2 Katalizatory utleniania amoniaku

Prawie wszystkie zakłady produkujące kwas azotowy wykorzystują platynę lub jej stopy jako katalizator utleniania amoniaku.

Platyna jest drogim katalizatorem, ale przez długi czas zachowuje wysoką aktywność, ma wystarczającą stabilność i wytrzymałość mechaniczną oraz łatwo się regeneruje. Wreszcie, dzięki nowoczesnej postaci sieciowej katalizatora, zastosowanie platyny umożliwia zastosowanie najprostszego typu aparatu kontaktowego. Łatwo się rozpala, a jego zużycie na jednostkę produkcji jest znikome.

W produkcji kwasu azotowego nie stosuje się nośników platyny i jej stopów, gdyż w obecności nośników aktywność katalizatora stosunkowo szybko spada i jego regeneracja staje się utrudniona. W nowoczesnych zakładach platynę na katalizatory stosuje się w postaci siatek. Forma siatki tworzy dużą powierzchnię katalizatora w aparacie kontaktowym przy stosunkowo niskim zużyciu platyny. Stosowane są zwykle siatki, w których średnica drutu wynosi 0,045-0,09 mm przy wymiarach po stronie ogniwa 0,22 mm. Powierzchnia sieci niezajętych drutem wynosi około 50-60% jej całkowitej powierzchni. Przy stosowaniu nici o innej średnicy zmienia się liczba splotów, tak aby wolna powierzchnia niezajęta przez drut pozostawała w określonych granicach.

W urządzeniach kontaktowych pracujących pod ciśnieniem atmosferycznym. instalować od 2 do 4 siatek, najczęściej 3, aw urządzeniach pracujących pod ciśnieniem do 8 atm - od 13 do 16 siatek. Po zainstalowaniu jednej kratki niektóre cząsteczki amoniaku nie wchodzą w kontakt z katalizatorem, co zmniejsza wydajność tlenku azotu. W najlepszych warunkach stopień kontaktu może osiągnąć 86-90% na jednym oczku, 95-97% na dwóch oczkach i 98% na trzech oczkach. Podczas pracy pod ciśnieniem atmosferycznym nie stosuje się więcej niż 4 siatek, ponieważ przy dużej liczbie siatek, chociaż wydajność aparatu kontaktowego wzrasta, opór przepływu gazu znacznie wzrasta. Kratki powinny ściśle do siebie pasować, ponieważ w przeciwnym razie w wolnej przestrzeni między kratkami zachodzi szereg jednorodnych reakcji, które zmniejszają wydzielanie tlenku azotu.

W trakcie pracy siatki platynowe są znacznie poluzowane. Ich gładkie i lśniące nici stają się gąbczaste i matowe, a elastyczne siateczki stają się kruche. Powstawanie gąbczastej, rozluźnionej powierzchni zwiększa grubość nici. Wszystko to tworzy silnie rozwiniętą powierzchnię sieci, która zwiększa aktywność katalityczną platyny. Dopiero zatrucie katalizatora zanieczyszczeniami pochodzącymi z gazów może następnie spowodować spadek jego aktywności.

Rozluźnienie powierzchni gazy platynowej z czasem prowadzi do silnego zniszczenia gazy, co powoduje duże ubytki platyny.

Platyna przeznaczona do produkcji katalizatora nie powinna zawierać żelaza, które już na poziomie 0,2% znacznie obniża wydajność tlenku azotu.

Czysta platyna jest szybko niszczona w wysokich temperaturach, a jej najmniejsze cząsteczki są unoszone wraz ze strumieniem gazu. Inne metale z grupy platynowców w czystej postaci nie są stosowane jako katalizatory. Pallad szybko się rozkłada. Iryd i rod są mało aktywne. Osm łatwo się utlenia.

Badano i stosowano stopy platyny, które mają większą wytrzymałość i nie mniejszą aktywność niż czysta platyna. W praktyce stosuje się stopy platyny z irydem lub z rodem, a czasem z palladem. Siatki wykonane ze stopu platyny z 1% irydem w wysokich temperaturach są bardziej aktywne niż platynowe. Stopy platynowo-rodowe charakteryzują się znacznie większą aktywnością, a zwłaszcza wytrzymałością mechaniczną.

Najlepszą wydajność tlenku azotu uzyskuje się pracując na stopach platyny, które zawierają 10% rodu. Jednak ze względu na wyższy koszt rodu w porównaniu z platyną jego zawartość w stopach jest zwykle redukowana do 7-5%.

W przypadku utleniania amoniaku pod ciśnieniem na siatkach platynowo-rodowych uzyskuje się znacznie wyższą wydajność tlenku azotu niż na siatkach z czystej platyny.

Katalizatory platynowe są wrażliwe na niektóre zanieczyszczenia zawarte w gazie zasilającym. Zatem obecność 0,00002% fosfiny (РН3) w gazie zmniejsza stopień konwersji do 80%. Mniej silne trucizny to siarkowodór, opary acetylenu, oleje smarowe, tlenki żelaza i inne substancje. Siatki regeneruje się przez traktowanie ich 10-15% roztworem kwasu solnego w temperaturze 60-70°C przez 2 h. Następnie siatki są dokładnie myte wodą destylowaną, suszone i kalcynowane w płomieniu wodorowym. W trakcie eksploatacji zmienia się struktura fizyczna siatek i zmniejsza się wytrzymałość mechaniczna stopu, co zwiększa ubytki metalu i skraca żywotność katalizatora.

4.3 Skład mieszanki gazowej. Optymalna zawartość amoniaku w mieszaninie amoniak-powietrze

Powietrze służy głównie do utleniania amoniaku. Zużycie tlenu do utleniania amoniaku zgodnie z reakcją (24) z powstawaniem NO można obliczyć w następujący sposób:

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

Zgodnie z reakcją (24), 1 mol NH3 odpowiada 1,25 mola O2 = , to - zawartość NH3 można wyrazić w następujący sposób:

gdzie - ilość NH3 zmieszanego z powietrzem; 100 - całkowita ilość mieszaniny (%).

Jest to jednak teoretyczne. Ze względów praktycznych stosuje się pewien nadmiar tlenu, wtedy stężenie amoniaku będzie mniejsze niż 14,4% (obj.).

Optymalne stężenie amoniaku w mieszaninie amoniak-powietrze to jego najwyższa zawartość, przy której nadal możliwa jest wysoka emisja NO przy stosunku O2:NH3< 2.

Obserwowany jest gwałtowny spadek stopnia konwersji wraz ze spadkiem stosunku O2:NH3< 1,7 и содержании NH3 в смеси равном 11,5 % (об.). Если увеличивать соотношение O2:NH3, например, >2, współczynnik konwersji znacznie wzrasta.

Więc ważne jest, aby:

1) z jednej strony wzrost zawartości NH3 w mieszaninie amoniak-powietrze, czyli zmniejszenie stosunku O2:NH3, prowadzi do zmniejszenia stopnia konwersji amoniaku;

2) z drugiej strony wraz ze wzrostem zawartości NH3 w mieszaninie amoniak-powietrze wzrasta temperatura układu, gdyż zgodnie z reakcjami (14-16) uwalniane jest więcej ciepła, a stopień konwersji wzrasta, jak widać z tabeli 4.

Tabela 4 - Zależność stopnia konwersji amoniaku od jego zawartości w mieszaninie amoniak-powietrze (P = 0,65 MPa)

Zawartość NH3 w mieszaninie, % (obj.) Stosunek O2:NH3 Temperatury konwersji, Współczynnik konwersji NH3, %9,531,9874391,8810,421,7878693,1610,501,7678993,3011,101,6782894.2111,531,5983495,30

Z tabeli 4 wynika, że ​​wzrost temperatury od 740 do 830°C przy stosunku O2:NH3 w zakresie 1,6-2 korzystnie wpływa na proces. W stosunku O2:NH3< 1,35 лимитирующая стадия процесса - диффузия кислорода.

Nadmiar O2 jest niezbędny do tego, aby powierzchnia platyny była zawsze pokryta tlenem, aby przeprowadzić proces utleniania zgodnie z wcześniej omówionym mechanizmem i wykluczyć powstawanie N2 i N2O (przy braku tlenu). Musi być powyżej 30%, czyli stosunek O2:NH3 > 1,62.

Skład gazu będzie również zależał od przepływu drugiego etapu otrzymywania kwasu azotowego (utlenianie NO)

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

Wymaga również nadmiaru tlenu:

1) dla systemów pracujących pod ciśnieniem - 2,5%;

2) dla systemów pracujących pod ciśnieniem atmosferycznym - 5%.

Ogólna reakcja, która określa zapotrzebowanie tlenu do produkcji kwasu azotowego, jest zapisana w następujący sposób:

NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O (26)

Jest jeszcze jedna okoliczność, przez którą niepożądane jest zwiększanie stężenia amoniaku powyżej 9,5% (obj.). W tym przypadku następuje spadek stężenia tlenków azotu w wieżach absorpcyjnych z powodu wprowadzenia dodatkowego tlenu (tj. NO jest rozcieńczany). Zatem 9,5% (obj.) to optymalna zawartość amoniaku na wszystkich etapach otrzymywania rozcieńczonego kwasu azotowego.

Do utleniania można użyć tlenu zamiast powietrza. Następnie, zgodnie z ogólną reakcją (26), konieczne jest zwiększenie stężenia amoniaku do 33,3% (obj.). W grę wchodzą jednak środki ostrożności, ponieważ mieszanina o takim stężeniu amoniaku staje się wybuchowa (tabela 5).

Tabela 5 — Dolne (DGW) i górne (URL) granice wybuchowości dla mieszanin amoniak-tlen-azot

Wraz ze wzrostem wilgotności gazu zawężają się granice wybuchowości, tzn. możliwe jest zastosowanie parowo-tlenowej konwersji amoniaku.

Mieszaniny amoniaku z tlenem zapalają się z wybuchem (Tflax = 700-800 ). W tych granicach temperatur samozapłon następuje przy dowolnej zawartości amoniaku w mieszaninie amoniak-tlen.

Praktycznie stosowane mieszaniny amoniak-powietrze (stężenie amoniaku 9,5-11,5% (obj.)) nie są wybuchowe (tabela 5). Istnieją zależności granic wybuchowości mieszaniny amoniak-powietrze od zawartości amoniaku i tlenu przy różnych ciśnieniach.

Należy jednak zauważyć, że prędkość propagacji wybuchu jest niewielka i dla mieszaniny amoniak-powietrze wynosi 0,3-0,5 m/s. To znaczy, aby wyeliminować możliwość propagacji wybuchu, konieczne jest wytworzenie prędkości gazu większej od tej wartości (0,5 m/s). Właśnie to osiąga się stosując w procesie aktywne katalizatory platynoidowe, w których czas kontaktu wynosi 10-4 s, a w konsekwencji prędkość liniowa przekracza 1,5 m/s.

4.4 Utlenianie amoniaku pod ciśnieniem

Celem zwiększania ciśnienia jest:

1) potrzeba zwiększenia szybkości procesu;

2) instalacje kompaktowe.

Udowodniono termodynamicznie, że nawet przy wysokich ciśnieniach wydajność NO jest bliska 100%. Wydajność konwertera wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia i wzrostem liczby siatek katalizatora platynoidowego. Wraz ze wzrostem ciśnienia temperatura procesu również wzrasta powyżej 900 . Jednak wraz ze wzrostem ciśnienia w celu uzyskania wysokiego stopnia konwersji NH3 konieczne jest zwiększenie czasu przebywania gazu w konwertorze

co z kolei prowadzi do wzrostu liczby siatek.

Główną wadą jest zwiększona utrata katalizatora platynowego (Pt) w wysokich temperaturach. Wady te (utrata platyny, spadek stopnia konwersji) można wyeliminować stosując łączony schemat produkcji, czyli prowadzenie procesu utleniania NH3 pod ciśnieniem atmosferycznym lub bliskim, a utleniania NO i absorpcji pod podwyższonym ciśnieniem. . Takie podejście jest często wdrażane w schematach technologicznych wielu krajów. Jednocześnie koszty energii do kondycjonowania gazu zwiększają koszt kwasu azotowego.

4.5 Optymalne warunki utleniania amoniaku

Temperatura. Reakcja amoniaku na platynę zaczyna się przy 145 , ale przebiega z niską wydajnością NO i tworzeniem głównie pierwiastkowego azotu. Wzrost temperatury prowadzi do wzrostu wydajności tlenku azotu i zwiększenia szybkości reakcji. W zakresie 700-1000 Wydajność NO można zwiększyć do 95-98%. Czas kontaktu przy wzroście temperatury z 650 do 900 zmniejsza się o około pięć razy (z 5 10-4 do 1,1 10-4 s). Wymagany reżim temperaturowy procesu może być utrzymywany przez ciepło reakcji utleniania. Dla suchej mieszaniny amoniak-powietrze zawierającej 10% NH3, przy stopniu konwersji 96%, teoretyczny wzrost temperatury gazu wynosi około 705 czyli około 70 dla każdego procentu amoniaku w początkowej mieszaninie. Stosując mieszaninę amoniak-powietrze zawierającą 9,5% amoniaku, dzięki termicznemu efektowi reakcji, możliwe jest osiągnięcie temperatury około 600 , aby jeszcze bardziej zwiększyć temperaturę konwersji, konieczne jest wstępne podgrzanie powietrza lub mieszaniny amoniak-powietrze. Należy pamiętać, że mieszankę amoniak-powietrze można podgrzać tylko do temperatury nieprzekraczającej 150-200 przy temperaturze gazu grzewczego nie wyższej niż 400 . W przeciwnym razie możliwa jest dysocjacja amoniaku lub jego jednorodne utlenianie z utworzeniem azotu pierwiastkowego.

Górną granicę wzrostu temperatury kontaktowego utleniania amoniaku wyznacza utrata katalizatora platynowego. Jeśli do 920 Ponieważ ubytek platyny jest w pewnym stopniu kompensowany wzrostem aktywności katalizatora, to powyżej tej temperatury wzrost strat katalizatora znacznie przewyższa wzrost szybkości reakcji.

Według danych fabrycznych optymalna temperatura konwersji amoniaku pod ciśnieniem atmosferycznym wynosi około 800 ; na instalacjach pracujących pod ciśnieniem 9 atm wynosi 870-900 .

Ciśnienie. Zastosowanie podwyższonego ciśnienia w produkcji rozcieńczonego kwasu azotowego wiąże się głównie z chęcią zwiększenia szybkości utleniania tlenku azotu i przetwarzania powstałego dwutlenku azotu w kwas azotowy.

Z obliczeń termodynamicznych wynika, że ​​nawet przy podwyższonym ciśnieniu równowagowy uzysk NO jest bliski 100%. Jednak wysoki stopień kontaktu w tym przypadku uzyskuje się tylko przy dużej liczbie siatek katalizatora i wyższej temperaturze.

Ostatnio w warunkach przemysłowych na katalizatorach wielowarstwowych z dokładnym oczyszczaniem gazu i temperaturze 900 udało się doprowadzić stopień konwersji amoniaku do 96%. Przy wyborze optymalnego ciśnienia należy pamiętać, że wzrost ciśnienia prowadzi do wzrostu strat platyny. Tłumaczy się to wzrostem temperatury katalizy, wykorzystaniem sieci wielowarstwowych i wzrostem ich mechanicznego zniszczenia pod wpływem dużej prędkości gazu.

3. Zawartość amoniaku w mieszaninie. Powietrze jest zwykle używane do utleniania amoniaku, więc zawartość amoniaku w mieszaninie zależy od zawartości tlenu w powietrzu. Przy stosunku stechiometrycznym O2:NH3 = 1,25 (zawartość amoniaku w mieszaninie z powietrzem wynosi 14,4%), wydajność tlenku azotu nie jest znacząca. Aby zwiększyć wydajność NO, potrzebny jest pewien nadmiar tlenu, dlatego zawartość amoniaku w mieszaninie powinna być mniejsza niż 14,4%. W praktyce fabrycznej zawartość amoniaku w mieszaninie utrzymuje się w zakresie 9,5-11,5%, co odpowiada stosunkowi O2:NH3 = 21,7.

Całkowita reakcja (26), która określa zapotrzebowanie na tlen podczas przetwarzania amoniaku do kwasu azotowego, daje stosunek O2:NH3 = 2, co odpowiada zawartości amoniaku w początkowej mieszaninie 9,5%. Sugeruje to, że wzrost stężenia amoniaku w mieszaninie powyżej 9,5% ostatecznie nie doprowadzi do wzrostu stężenia NO, gdyż w tym przypadku do układu adsorpcyjnego będzie trzeba wprowadzić dodatkowe powietrze. Jeżeli jako odczynniki wyjściowe stosuje się mieszaninę amoniak-tlen, to zgodnie z równaniem całej reakcji możliwe byłoby zwiększenie w niej stężenia amoniaku do 33,3%. Jednak stosowanie wysokich stężeń amoniaku jest trudne, ponieważ takie mieszaniny są wybuchowe.

Wpływ zanieczyszczeń. Stopy platyny są wrażliwe na zanieczyszczenia zawarte w mieszaninie amoniak-powietrze. W obecności 0,0002% fosforowodoru w mieszaninie gazów stopień konwersji amoniaku zmniejsza się do 80%. Mniej silne trucizny kontaktowe to siarkowodór, acetylen, chlor, opary oleju smarowego, pyły zawierające tlenki żelaza, tlenek wapnia, piasek itp.

Wstępne oczyszczenie gazów wydłuża czas działania katalizatora. Jednak z biegiem czasu katalizator stopniowo się zatruwa, a wydajność NO spada. W celu usunięcia trucizn i zanieczyszczeń kratki są okresowo regenerowane, traktując je 10-15% roztworem kwasu solnego.

5. Czas kontaktu. Optymalny czas kontaktu zależy od szybkości utleniania amoniaku. Najczęściej szybkość utleniania definiuje się jako ilość utlenionego amoniaku (kg) na jednostkę powierzchni (m2) na dzień (intensywność katalizatora). Czas kontaktu gazu z katalizatorem lub czas kontaktu określa równanie:

Vsv / W

gdzie t jest czasem przebywania gazu w strefie katalizatora, sek; Vw to wolna objętość katalizatora, m3; W - prędkość objętościowa w warunkach kontaktowych m3 sek-1.

Maksymalny stopień przemiany amoniaku w tlenek azotu osiąga się w ściśle określonym czasie kontaktu gazu z katalizatorem. Za optymalny czas kontaktu należy uważać nie ten, przy którym osiąga się maksymalną wydajność NO, ale nieco krótszy, ponieważ ekonomicznie korzystna jest praca z wyższą wydajnością nawet kosztem spadku wydajności produktu. W warunkach praktycznych czas kontaktu amoniaku z katalizatorem waha się od 1 10-4 do 2 10-4 sek.

Mieszanie amoniaku z powietrzem. Całkowita jednorodność mieszaniny amoniak-powietrze wchodzącej do strefy kontaktu jest jednym z głównych warunków uzyskania wysokiej wydajności tlenku azotu. Dobre wymieszanie gazów ma ogromne znaczenie nie tylko dla zapewnienia wysokiego stopnia kontaktu, ale także dla zabezpieczenia przed ryzykiem wybuchu. Konstrukcja i objętość mieszalnika muszą w pełni zapewniać dobre mieszanie gazu i wykluczać przedostawanie się amoniaku w oddzielnych strumieniach na katalizator.

5. KONTAKT Z URZĄDZENIAMI

Najbardziej złożonym i poddanym znaczącym ulepszeniom jest konstrukcja samego aparatu kontaktowego.

Rysunek 3 - Aparat kontaktowy Ostwalda: 1 - kolektor mieszaniny amoniak-powietrze; 2 - spirala platynowa; 3 - okno podglądu; 4 - kolektor gazu podazotowego

Pierwszym przemysłowym aparatem kontaktowym był aparat Ostwalda (rys. 3), składający się z dwóch koncentrycznych rurek: zewnętrznej żeliwnej o średnicy 100 mm, od wewnątrz emaliowanej, oraz wewnętrznej z niklu o średnicy 65 mm. Mieszanina amoniak-powietrze wchodziła do aparatu od dołu przez rurę zewnętrzną i spadała na katalizator znajdujący się w górnej części rury wewnętrznej. Gazy azotowe były kierowane w dół przez wewnętrzną rurę do kolektora, oddając ciepło do wchodzącej mieszaniny.

Katalizator składał się z pasków folii platynowej o grubości 0,01 mm i szerokości 20 mm zwiniętych razem w spiralę. Jedna z taśm jest gładka, druga pofałdowana z zagięciem 1 mm. Stopień przemiany amoniaku sięgał 90-95%, mieszanina z powietrzem zawierała NH3 8% (obj.), wydajność aparatu wynosiła 100 kg kwasu azotowego na dobę.

Ta postać katalizatora nie pozwalała na zwiększenie wydajności aparatu poprzez zwiększenie jego rozmiarów. W aparacie Ostwalda nie było zapewnione równomierne dostarczanie mieszaniny gazowej, gdyż przed wejściem do katalizatora przepływ gazu zmieniał kierunek o 180° i dopiero potem do niego wchodził. Ponadto konstrukcja aparatu nie pozwalała na szybkie usuwanie tlenków azotu(II) ze strefy wysokiej temperatury.

W kolejnych konstrukcjach aparatu kontaktowego zastosowano katalizator w postaci siatki włókien o średnicy 0,06 mm.

Rysunek 4 - Aparat kontaktowy Andreeva: 1 - siatki platynowe; 2 - okno podglądu

Pierwsza produkcja kwasu azotowego w Rosji została wyposażona w aparat kontaktowy Andreeva, który wytwarzał 386 kg kwasu azotowego dziennie i był uważany za najbardziej zaawansowany na świecie. Cylindryczny aparat o średnicy 300 mm i wysokości 450 mm został wykonany z żeliwa. Mieszanina gazów pochodziła od dołu (rysunek 4). Siatka katalizatora platynowego znajdowała się w poprzek aparatu, w jego środku.

Zastosowanie żeliwa do produkcji tego aparatu miało szereg wad: występowanie reakcji ubocznych, zanieczyszczenie platyny zgorzeliną. Stopień konwersji w nim nie przekraczał 87%.

Rysunek 5 - Aparat kontaktowy Fishera: 1 - dysza; 2 - siatka platynowa; 3 - izolacja

Aparat Fisher został wykonany z aluminium, jego średnica wynosiła 1000 mm, wysokość 2000 mm (ryc. 5). Od dołu aparat wypełniony był porcelanowymi pierścieniami Raschiga, a górną część wyłożono cegłami ogniotrwałymi. Konstrukcja aparatu nie zapewniała równomiernego dostarczania mieszaniny amoniak-powietrze do katalizatora, wydajność tlenków wynosiła 89-92% przy temperaturze kontaktu 700-720°C. Wydajność urządzenia na amoniak wynosi 600-700 kg/dobę. Opadające na katalizator cząstki cegieł ogniotrwałych zmniejszały jego aktywność.

Rysunek 6 - Aparat Bamag: 1 - dysza; 2 - siatka platynowa; 3 - okno podglądu

Aparatura zaproponowana przez Bamag (rysunek 6) składała się z dwóch ściętych stożków połączonych szerokimi podstawami, pomiędzy którymi umieszczono kratki katalizatora. Średnica aparatu w najszerszej części wynosiła 1,1 m lub 2,0 m.

Mieszaninę amoniak-powietrze wprowadzono do aparatu od dołu. Początkowo aparat był wykonany z aluminium, następnie jego górna, gorąca część została wykonana ze stali nierdzewnej. W celu lepszego wymieszania mieszaniny pierścienie Raschiga wlano do dolnej części aparatu.

Główną wadą tych urządzeń było ukierunkowanie mieszaniny gazów na katalizator od dołu, co prowadziło do drgań siatek i zwiększenia ubytku platyny.

Badania konstrukcji aparatu kontaktowego wykazały, że kierunek mieszaniny gazów od góry do dołu stabilizuje pracę siatek katalizatora, ogranicza straty drogiego, deficytowego katalizatora platynowego, zwiększa stopień konwersji o 1,0-1,5% i umożliwia zastosowanie katalizatora dwustopniowego, w którym w drugim etapie stosowany jest katalizator tlenkowy nieplatynowy.

Przy doprowadzeniu do aparatu mieszaniny gazów od góry, w jej dolnej części można umieścić warstwę materiału izolacyjnego, a także wężownice kotła parowego i przegrzewacza bez ryzyka zanieczyszczenia katalizatora pyłem ogniotrwałym i żelazem skala. Zmniejsza to utratę ciepła reakcji do otoczenia.

Badanie rozkładu temperatury na powierzchni katalizatora wykazało, że krawędzie katalizatora sąsiadujące ze ściankami mają niższą temperaturę, a stopień kontaktu odpowiednio się zmniejsza, zmniejszając całkowitą wydajność tlenku azotu (II). W związku z tym duże znaczenie ma geometria części wlotowej aparatu stykowego, powinna to być gładko rozbieżny stożek o kącie u góry nie większym niż 30°.

Rysunek 7 - Aparat Parsonsa: 1 - cylindryczna siatka platynowa; 2 kwarcowe dno; 3 - okno podglądu; 4 - izolacja

W Stanach Zjednoczonych powstał aparat Parsonsa z pionowym układem siatki katalitycznej nawiniętej w postaci czterowarstwowego cylindra o wysokości 33 cm i średnicy 29 cm (ryc. 7). Cylinder platynowy został umieszczony w metalowej obudowie wyłożonej cegłami ogniotrwałymi, co zapewniało dobrą wymianę ciepła z gorącym katalizatorem. Wydajność takiej aparatury wynosiła do 1 tony amoniaku dziennie, stopień konwersji 95-96%.

Zaletą tego urządzenia jest duża powierzchnia katalizatora w stosunku do objętości urządzenia. Jego wadą jest nierównomierne doprowadzanie mieszaniny amoniak-powietrze do katalizatora. Przez dno katalizatora sitowego przepływa więcej mieszaniny niż przez górę.

Przetestowano szereg urządzeń o różnych kształtach: w postaci dwóch półkul, stożka i półkuli z kierunkiem przepływu gazu od dołu do góry. Urządzenia te nie miały szczególnych zalet nawet przy prowadzeniu procesu do 0,51 MPa, stopień konwersji nie przekraczał 90%.

Rysunek 8 - Aparat Dupont: 1 - platynowe siatki; 2 - ruszt; 3 - płaszcz wodny

Podczas prowadzenia procesu pod podwyższonym ciśnieniem rozpowszechniono aparat DuPont (rysunek 8) składający się ze stożków: górny wykonany jest z niklu, a dolny ze stali żaroodpornej. Dolna obudowa została wyposażona w płaszcz wodny do chłodzenia. Katalizator umieszczony na ruszcie wykonany jest w postaci pakietu prostokątnych siatek.

Obecnie na całym świecie projektuje i buduje instalacje do produkcji rozcieńczonego kwasu azotowego o dużej wydajności jednostkowej – do 400-600 ton/rok. Urządzenia kontaktowe z płaskimi warstwami siatek lub warstwą materiału ziarnistego umieszczoną w poprzek przepływu gazu dla takich jednostek powinny mieć dużą średnicę do 5-7 m. Jednak wraz ze wzrostem średnicy aparatu równomierność pogarsza się rozkład mieszaniny amoniak-powietrze w przekroju aparatu, wzrasta zużycie metalu na jednostkę wydajności, wzrastają trudności w uszczelnianiu połączeń kołnierzowych. Aparaty o dużych średnicach (powyżej 4 m) nie mogą być transportowane koleją, ich produkcja na terenie fabryki wiąże się z poważnymi trudnościami.

Pod tym względem najbardziej obiecujący jest konwerter z promieniowym przepływem mieszaniny gazów przez katalizator, wykonany w postaci walca lub stożka. Przy takim układzie katalizatora możliwe jest, bez zmiany średnicy aparatu, zwiększenie jego wysokości, a tym samym jego wydajności.

Konstrukcje urządzeń z cylindrycznym układem katalizatora są znane od dawna (urządzenia Parsonsa), jednak wraz ze wzrostem ich wydajności z 4,5 kg/h do 14,3 t/h amoniaku pojawiły się problemy w rozprowadzaniu mieszaniny gazowej przepływy, przenoszenie ciepła, mocowanie katalizatora itp.

Rysunek 9 - Ulepszony aparat Parsonsa: 1 - ciało; 2 - okładki; 3 - kolektor chłodziwa; 4 - urządzenie podtrzymujące; 5 - złączka do odprowadzania gazów azotowych; 6 - siatki katalizatora; 7 - kanały na czynnik chłodniczy; 8 - kanały na gazy

Jednym z nowych urządzeń jest ulepszony aparat Parsonsa (rysunek 9). Składa się z korpusu z osłonami, armatury do wprowadzania mieszaniny amoniak-powietrze i wylotu gazów azotowych. Katalizatorem są platynowe siatki ułożone pionowo wzdłuż cylindrycznej powierzchni i zamocowane pod nasadkami. Kratki są naciągnięte na ceramicznym urządzeniu wsporczym, które ma poziome kanały do ​​doprowadzania mieszaniny amoniak-powietrze do siatek stykowych oraz pionowe kanały do ​​doprowadzania chłodziwa. Wadą takiego urządzenia podporowego jest rozprowadzanie gazu wchodzącego do katalizatora w postaci oddzielnych strumieni, w wyniku czego obszar katalizatora nie pracuje całkowicie.

Rysunek 10 - Aparat kontaktowy z promieniowym przepływem gazu: 1 - obudowa; 2 - okładka; 3 - system elementów nośnych; 4 - katalizator; 5 - krata; 6 - ślepe dno

Zaproponowano urządzenie z promieniowym przepływem gazu (rysunek 10), które składa się z korpusu 1 i pokrywy z króćcem do wprowadzania mieszaniny amoniak-powietrze. W dolnej części obudowy znajduje się złączka do wprowadzania gazów azotowych. Siatki katalizatora w postaci walca i stożka ułożone są pionowo. Jednak to urządzenie również nie zapewnia równomiernego dostarczania gazów do katalizatora.

Rysunek 11 - Urządzenie kontaktowe z granulowanym katalizatorem: 1 cylindryczny korpus; 2 - pokrywa z centralnym otworem; 3, 4 - współosiowe cylindryczne perforowane siatki rozdzielcze; 5 - pierścieniowe dno; 6 - armatura wylotowa

Zaproponowano aparat z promieniowym przepływem gazu i granulowanym katalizatorem. Jako katalizatory stosuje się metale platynowe osadzone na nośniku lub tabletkach katalizatora nieplatynowego (rysunek 11).

Urządzenie na fig. 11 składa się z cylindrycznego korpusu 1, do którego górnej części wprowadzana jest mieszanina amoniak-powietrze, aw dolnej części usuwane są gazy azotowe. Wewnątrz znajdują się dwie współosiowe cylindryczne perforowane siatki dystrybucyjne 3 i 4, pomiędzy którymi umieszczona jest warstwa katalizatora granulowanego 7. złączka 6.

Mieszanina amoniak-powietrze na wejściu do aparatu jest podzielona na dwa strumienie. Główna część przechodzi do pierścieniowej szczeliny między ściankami obudowy a zewnętrznym cylindrem rozprowadzającym i wchodzi promieniowo na katalizator. Druga, mniejsza część przechodzi przez otwór w pokrywie i wchodzi do katalizatora wzdłuż osi. Nie jest zapewnione równomierne rozprowadzenie mieszaniny gazów w katalizatorze.

Wadą tych konstrukcji jest przegrzanie mieszanki amoniak-powietrze powyżej 200 blisko ślepego dna z powodu zmniejszenia prędkości gazu do zera. Przegrzanie gazu powoduje przegrzanie siatek katalizatora i ich zwiększone zużycie.

Rysunek 12 - Aparat z katalizatorem w postaci stożka: 1 - koszulka do ogrzewania gazu; 2 - katalizator; 3 - podpora urządzenia rurowego; 4 - płaszcz wodny

Aparatura (rys. 12) zawiera katalizator w postaci kilku warstw siatki platynowej, zgrzanej z kawałków o kształcie trójkąta w stożek o kącie wierzchołkowym około 60°. Pakiet siatkowy oparty jest na konstrukcji składającej się z 6-12 rur wzdłuż tworzącej stożka, przez które przepływa chłodziwo. Ta forma katalizatora ma dużą powierzchnię właściwą (w stosunku do objętości aparatu) w porównaniu do katalizatora płaskiego umieszczonego w poprzek strumienia gazu. Jednak w porównaniu z katalizatorem cylindrycznym jego powierzchnia właściwa jest mniejsza.

Rysunek 13 - Aparat kontaktowy do utleniania amoniaku pod wysokim ciśnieniem: 1 - obudowa; 2 - stożek wewnętrzny; 3 - rozdzielnica; 4 - zapalnik; 5 - siatki katalizatora; 6 - przegrzewacz; 7 - zestawy kotłów parowych; 8 - ekonomizer

Rysunek 13 przedstawia aparat kontaktowy do utleniania amoniaku pod ciśnieniem 0,71 MPa. Aparat składa się z dwóch włożonych w siebie stożków. Mieszanina amoniak-powietrze wchodzi od dołu do przestrzeni między stożkiem wewnętrznym i zewnętrznym, unosi się i stamtąd opada w dół stożka wewnętrznego. W drodze do katalizatora platynowego, wykonanego w postaci siatek, mieszanina jest dobrze wymieszana w urządzeniu rozprowadzającym pierścieni Raschiga.

Do pomiaru temperatury wchodzącej mieszaniny gazów i procesu konwersji aparat wyposażony jest w termopary: cztery przed katalizatorem i cztery za nim. Do pobierania próbek gazu służą rurki do pobierania próbek oparów: cztery przed katalizatorem i cztery za nim. Katalizator jest zapalany mieszaniną azotowo-wodorową zasilaną palnikiem obrotowym (zapalnikiem).

Rysunek 14 - Aparat kontaktowy Grand Paroiss: 1 - korpus; 2 kraty; 3 - katalizator platynowy; 4 - siatka pancerna; 5 - warstwa pierścieni; 6 blach perforowanych; 7 - przegrzewacz; 8 - kocioł odzysknicowy

Wśród urządzeń pracujących przy średnim ciśnieniu 0,40-0,50 MPa na uwagę zasługuje aparat firmy Grande Paroiss wykonany ze stali nierdzewnej (rysunek 14). Składa się z korpusu zamkniętego od góry pokrywą eliptyczną, z króćcem wlotowym do wprowadzania mieszanki gazowej. Pod pokrywą znajduje się stożek perforowany, następnie przegroda. Nad kratkami platynowymi umieszczona jest kratka rozdzielcza, na której znajduje się warstwa sześciu kratek pełniących funkcję tłumika pulsacji prędkości przepływu. Wadą urządzenia jest obecność stref stagnacji w obszarze wysokich temperatur katalizatora, w których dochodzący amoniak może się rozkładać.

6. WYBÓR I OPIS SCHEMATU TECHNOLOGICZNEGO WYTWARZANIA NIESKONCENTROWONEGO KWASU AZOTOWEGO

W zależności od warunków procesu produkcyjnego rozróżnia się następujące rodzaje układów kwasu azotowego:

1) systemy pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym;

2) systemy pracujące pod podwyższonym ciśnieniem (4-8 atm);

3) układy kombinowane, w których utlenianie amoniaku odbywa się przy niższym ciśnieniu, a absorpcja tlenków – przy wyższym ciśnieniu.

Rozważ te schematy technologiczne.

1) systemy pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym;

Rysunek 15 - Schemat instalacji do produkcji rozcieńczonego kwasu azotowego pod ciśnieniem atmosferycznym: 1 - płuczka wodna; 2 - filtr tkaninowy; 3 - wentylator z amoniakiem; 4 - filtr kartonowy; 5 - konwerter; 6 - kocioł odzysknicowy; 7 - szybka lodówka; 8 - lodówka-skraplacz; 9 - wentylator do gazów azotowych; 10 - wieże absorpcyjne; 11 - wieża oksydacyjna; 12 - wieża do absorpcji tlenków azotu przez zasady; 13 - lodówka kwasowa; 14, 15 - pompy

Systemy te (Rysunek 15) już nie działają ze względu na masywność sprzętu (duża liczba wież absorpcyjnych kwasów i zasad), niską wydajność i akumulację pewnej ilości chloru, który w systemach absorpcji kwasów i zasad ma silne działanie korozyjne na sprzęt, który należy stale wymieniać, co prowadzi do dużych kosztów ekonomicznych.

2) systemy kombinowane;

Rysunek 16 - Otrzymywanie kwasu azotowego metodą kombinowaną: 1 - szybka lodówka; 2 - lodówka; 3 - silnik turbosprężarki; 4 - reduktor; 5 - turbosprężarka gazów azotowych; 6 - turbina do nawadniania spalin; 7 - utleniacz; 8 - wymiennik ciepła; 9 - lodówka-skraplacz; 10 - kolumna absorpcyjna; 11 - zawór kwasowy; 12 - kolektor kondensatu; 13, 14 - kolektory kwasu azotowego

Główne zalety tego schematu to:

1. Systemy te (Rysunek 16) działają bez zewnętrznego zużycia energii, ponieważ ciepło utleniania amoniaku i utleniania tlenku azotu jest wystarczające do uzyskania energii do sprężania powietrza i gazów azotowych do wymaganych ciśnień;

2. Kompaktowość sprzętu.

3. Wydajność takich jednostek wynosi 1360 ton/dobę.

Wady schematu:

Główną wadą tego schematu jest to, że gdy amoniak utlenia się pod ciśnieniem 9 atmosfer, stopień konwersji jest o 2-3% mniejszy niż przy ciśnieniu atmosferycznym, a utrata katalizatora platynowego jest 2-3 razy większa. Tak więc proces ten jest korzystniejszy do prowadzenia pod ciśnieniem atmosferycznym. Ale w przypadku nowoczesnych potężnych sklepów produkujących kwas azotowy w tym przypadku wymagana będzie duża liczba urządzeń o dużych rozmiarach, a w konsekwencji wzrost kosztów prac budowlanych i instalacyjnych. Te względy powodują konieczność uciekania się do zwiększania ciśnienia w procesie konwersji amoniaku. Pod tym względem dopuszczalne jest ciśnienie około 2,5 atm, ponieważ objętość aparatu jest zmniejszona o współczynnik 2,5 w porównaniu z objętością w układach pracujących pod ciśnieniem atmosferycznym, przy umiarkowanych stratach amoniaku i katalizatora.

3) systemy pracujące pod wysokim ciśnieniem.

Zalety obwodu (Rysunek 17):

1. Jednostka jest kompaktowa, wszystkie urządzenia są przenośne. Cykl zasilania jednostki jest autonomiczny i po wyłączeniu produkcji chemicznej pozostaje włączony do momentu wyłączenia go z panelu sterowania. Pozwala to na szybkie uruchomienie urządzenia w przypadku przypadkowych przestojów procesu chemicznego. Sterowanie jednostką w trybie pracy jest zautomatyzowane.

2. Rzeczywisty koszt i energochłonność kwasu azotowego wytworzonego na jednostkach o pojedynczym ciśnieniu 0,716 MPa pozostaje najniższa w porównaniu z jednostką AK-72 i jednostką pracującą według schematu kombinowanego.

3. Zamiast kotła odzysknicowego, za aparatem kontaktowym montuje się wysokotemperaturowy wymiennik ciepła, który ogrzewa spaliny przed turbiną do temperatury 1120 K. Jednocześnie ze względu na wzrost mocy turbina gazowa, moc zwiększona o 274 w porównaniu do jednostki AK-72.

4. W schemacie zamontowana jest stale włączona komora spalania równolegle z aparatem technologicznym, co umożliwia uniezależnienie pracy zespołu maszyny od linii produkcyjnej, a także zapewnienie płynnego przejścia z eksploatacji maszyny w stanie spoczynku do pracy maszyny z włączonym procesem technologicznym.

Wady schematu:

1. Proces przebiega w podwyższonych temperaturach w urządzeniu, co powoduje bardzo duże obciążenia katalizatora palladowego i zawodzi. Według literatury, nieodwracalne straty jednostkowe na 1 tonę kwasu azotowego wynoszą 40-45 mg dla procesu pod ciśnieniem atmosferycznym, 100 mg przy 0,3-1,6 MPa i 130-180 mg przy 0,7-0,9 MPa. Oznacza to, że utrata platyny w instalacjach pracujących pod ciśnieniem wzrasta z powodu wyższych temperatur katalizy w porównaniu z temperaturą w instalacjach pracujących pod ciśnieniem atmosferycznym.

2. Przed wejściem do turbiny gazowej wymagany jest bardzo wysoki stopień oczyszczenia powietrza, ponieważ wydajność sprężarki powietrza może zostać zmniejszona nawet o 10%, a sprawność nawet o 6%.

W tym projekcie kursu szczegółowo omówiono schemat produkcji kwasu azotowego pod ciśnieniem za pomocą sprężarki napędzanej turbiną gazową (Rysunek 17).

Zdolność produkcyjną kwasu azotowego według schematu pracującego pod ciśnieniem 0,716 MPa określa liczba jednostek. Wydajność jednej jednostki to 120 tys. ton/rok (100% HNO3). Liczba jednostek w schemacie zależy od zapotrzebowania na sklepy przetwarzające kwas azotowy.

W każdej jednostce wykonywane są: przygotowanie mieszaniny amoniak-powietrze (oczyszczanie i sprężanie powietrza, odparowanie ciekłego amoniaku, oczyszczanie amoniaku gazowego i mieszaniny amoniak-powietrze); konwersja amoniaku; wykorzystanie ciepła powstawania tlenków azotu; chłodzenie gazów azotowych; otrzymywanie kwasu azotowego; ogrzewanie gazowe; oczyszczanie z tlenków azotu i odzyskiwanie energii gazowej w turbinie gazowej i kotle odzysknicowym.

Ponadto w schemacie uwzględniono jednostki przygotowania wody zasilającej kotły odzysknicowe, kondensatu chłodzącego lub wody zdemineralizowanej do nawadniania kolumn absorpcyjnych, redukcji pary do wymaganych parametrów, magazynowania wytworzonego kwasu azotowego i dystrybucji go do odbiorców.

Rysunek 17 - Schemat wytwarzania kwasu azotowego pod ciśnieniem z napędem sprężarki z turbiny gazowej: 1 - filtr powietrza; 2 - turbosprężarka pierwszego stopnia; 3 - pośrednia lodówka; 4 - turbosprężarka drugiego stopnia; 5 - turbina gazowa; 6 - skrzynia biegów; 7 - silnik-generator; 8 - nagrzewnica powietrza; 9 - mieszalnik amoniaku z powietrzem; 10 - nagrzewnica powietrza; 11 - porowaty filtr; 12 - konwerter; 13 - kocioł odzysknicowy; 14 - naczynie do utleniania gazów azotowych; 15 - lodówka - skraplacz; 16 - kolumna absorpcyjna; 17 - konwerter; 18 - kocioł odzysknicowy

Powietrze atmosferyczne jest zasysane przez filtr 1 przez turbosprężarkę pierwszego stopnia 2 i sprężane do 0,2-0,35 MPa. Dzięki kompresji powietrze jest podgrzewane do 175 . Po schłodzeniu do 30-45 w lodówce 3 powietrze dostaje się do turbosprężarki drugiego stopnia 4, gdzie jest sprężane do końcowego ciśnienia 0,73 MPa i podgrzewane do 125-135 . Dalsze ogrzewanie powietrza do 270 występuje w podgrzewaczu 8 z powodu ciepła gorących gazów azotowych opuszczających konwerter. Gorące powietrze wchodzi dalej do miksera 9.

Amoniak pod ciśnieniem 1,0-1,2 MPa jest podgrzewany do 150 w podgrzewaczu 10 z parą wodną i wchodzi do mieszalnika 9, gdzie miesza się z powietrzem. Powstała mieszanina amoniak-powietrze, zawierająca 10-12% NH3, jest filtrowana w filtrze porolitycznym 11 i wchodzi do konwertera 12, gdzie na katalizatorze platynowo-rodowym w temperaturze 890-900 amoniak utlenia się do tlenku azotu. Ciepło gazów opuszczających konwertor jest wykorzystywane w kotle odzysknicowym 13 do produkcji pary, podczas gdy gazy są schładzane do 260 .

Następnie gazy przechodzą przez filtr wychwytujący platynę, umieszczony w górnej części pustego naczynia 14. W naczyniu 14 NO jest utleniany do NO2 (stopień utlenienia 80%), w wyniku czego mieszanina gazowa jest podgrzewana do 300-310 i wchodzi do nagrzewnicy powietrza 8, gdzie jest schładzany do 175 . Dalsze wykorzystanie ciepła gazów azotowych staje się nieopłacalne, dlatego są one chłodzone wodą w lodówce 16 do 50-55 . Równolegle z chłodzeniem gazu w lodówce 16 następuje kondensacja pary wodnej i tworzenie się kwasu azotowego w wyniku oddziaływania wody z dwutlenkiem azotu. Stężenie powstałego kwasu nie przekracza 52% HNO3, wydajność wynosi około 50% całkowitej wydajności instalacji.

Z chłodnicy 15 gazy azotowe wchodzą do kolumny absorpcyjnej 16 z płytami sitowymi, gdzie NO2 jest absorbowany przez wodę, tworząc kwas azotowy (stężenie do 55%). Na płytach kolumny absorpcyjnej ułożonych jest 16 wężownic (elementów chłodniczych), przez które krąży woda, aby odprowadzić ciepło uwalniane podczas tworzenia kwasu azotowego.

Aby oczyścić gazy spalinowe z tlenków azotu, są one podgrzewane do 370-420°C, dodaje się do nich niewielką ilość gazu ziemnego i przesyła do konwertera (reaktora) 17. Tutaj, w obecności katalizatora palladowego, występują następujące reakcje:

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

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

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

Ponieważ reakcje te przebiegają z uwolnieniem ciepła, temperatura gazów wzrasta do 700-730 . Gazy te wchodzą do turbiny 5 pod ciśnieniem 0,5-0,6 MPa, która napędza turbosprężarki 2 i 4, które sprężają powietrze. Następnie gazy o temperaturze około 400 wejść do kotła odzysknicowego 19, który odbiera parę niskociśnieniową.

Turbosprężarki pierwszego i drugiego stopnia 2 i 4 oraz turbina gazowa 5 stanowią jedną jednostkę. Turbina pierwszego stopnia 2 i turbina gazowa 5 znajdują się na wspólnym wale i są połączone przekładnią 6 z turbiną drugiego stopnia 4 i silnikiem elektrycznym 7. Ta jednostka pozwala wykorzystać większość energii zużywanej na sprężanie powietrza, a co za tym idzie znaczne zmniejszenie zużycia energii.

7. OBLICZANIE BILANSÓW MATERIAŁOWYCH I TERMICZNYCH REAKTORA

7.1 Obliczanie bilansu materiałowego reaktora

1) Oblicz wymaganą objętość powietrza:

2) Objętości dostarczane z powietrzem, nm3:

a) para wodna

b) suche powietrze

3) Oblicz objętości tlenu, azotu i argonu dochodzącego z powietrzem na podstawie ich zawartości procentowej w powietrzu

) Znajdź objętości utworzone przez reakcję (14), nm ³ /h:

a) tlenek azotu

b) para wodna

5) Określ objętości powstałe w wyniku reakcji (15), nm ³ /h:

a) azot

b) para wodna

c) tlen zużyty podczas tej reakcji

6) Obliczamy objętości w gazie po utlenianiu amoniaku, nm ³ /h:

a) tlen

b) azot

c) argon

d) para wodna

7) Rzeczywisty bilans materiałowy można obliczyć, jeśli objętości przepływów na wlocie do aparatu kontaktowego i na jego wylocie przelicza się na masy, przy czym należy przestrzegać bilansu materiałowego.

Nadchodzący:

Konsumpcja:

Wypełnijmy tabelę bilansu materiałowego (Tabela 6).

Tabela 6

Dochód Składnik Ilość Składnik Ilość kg/hm ³ /hkg/hm ³ / chNH34477,6795900NO7348,6615487O215608,57110926O25367,8573757,5N250729,69140583,755N250987,81640790,255Ar929,116520,305Ar928520H2O1827,022273,625H2O8938,62711123,62578760,536857,16571625,077,736857

Rozbieżność salda

7.2 Obliczanie bilansu cieplnego reaktora

Znajdźmy temperaturę tx, do której konieczne jest ogrzanie mieszaniny amoniak-powietrze, aby zapewnić autotermiczny charakter procesu utleniania amoniaku.

1) Oblicz całkowitą objętość mieszanki amoniak-powietrze

) Określić stężenie składników mieszaniny amoniak-powietrze,% (obj.):

a) amoniak

b) suche powietrze

c) para wodna

3) Oblicz średnią pojemność cieplną mieszanki amoniak-powietrze

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 kJ/(kmol·K),

gdzie 35,8; 28,7 i 32,6 - pojemności cieplne amoniaku, suchego powietrza i pary wodnej, kJ/(kmol K).

) Określić ciepło wprowadzane przez mieszankę amoniaku z powietrzem

) Obliczamy ciepło uwalniane podczas reakcji (14) i (16)

lub 17030 kW, gdzie 905800 i 126660 to ciepła uwalniane podczas tworzenia tlenku azotu i azotu zgodnie z reakcjami (14) i (16).

) Znajdź całkowitą objętość gazu podazotowego wchodzącego do kotła odzysknicowego

7) Określić stężenie składników podtlenku azotu,% (obj.):

a) tlenek azotu

b) tlen

c) argon

d) azot

e) para wodna;

8) Oblicz średnią pojemność cieplną gazu podziemnego:

Snav = 0,01(31,68 PNO + 32,3 P2 + 20,78 Para 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)

gdzie 31,68; 32,3; 20,78; 30,8 i 37,4 - pojemności cieplne składników gazu podazotowego w temperaturze 900 , kJ/(kmol·K).

9) Do ogrzewania parowego od 198 do 250 w przegrzewaczu konieczne jest odprowadzenie ciepła:

1880 kW, gdzie 800 10 ³ i 1082 10 ³ J/kg - entalpie właściwe pary przegrzanej w temperaturze 198 i 250 i ciśnienia 1,5 MPa i 3,98 MPa.

10) Temperaturę gazów azotowych na wylocie aparatu kontaktowego wyznacza się z równania bilansu cieplnego dla tego rozdziału:

6768 106 = 64631 1,66 10³ (900 - t2)

11) Obliczamy ciepło odprowadzone przez gazy azotowe. Rozważmy przypadek, w którym aparat kontaktowy i kocioł odzysknicowy są montowane jako pojedyncze aparaty:

12) Określ straty ciepła do otoczenia

Przyrównując dopływ ciepła do natężenia przepływu, układamy równanie bilansu cieplnego i rozwiązujemy je ze względu na tx:

Wypełnij tabelę bilansu cieplnego (Tabela 7).

Tabela 7

Pobór, kWZużycie, kWCiepło doprowadzone przez mieszankę amoniak-powietrze6369,2Ciepło do podgrzania pary wodnej w przegrzewaczu1880Ciepło odprowadzone przez gazy azotowe20584.3Ciepło uwolnione podczas reakcji (14) i (16)17030.6Straty do środowiska935.9Razem23399.8Razem23400.2

Rozbieżność salda:

8. BEZPIECZEŃSTWO I ŚRODOWISKO PRZEMYSŁOWE

Aby zapewnić bezpieczny tryb pracy przy produkcji niestężonego kwasu azotowego pod wysokim ciśnieniem, konieczne jest ścisłe przestrzeganie przepisów technologicznych, instrukcji ochrony pracy dla miejsc pracy, instrukcji ochrony pracy i bezpieczeństwa przemysłowego wydziału, instrukcji niektóre rodzaje pracy.

Personel serwisowy może pracować w odzieży roboczej i obuwiu ochronnym przewidzianym przez normy, jest zobowiązany do posiadania przy sobie sprawnego sprzętu ochrony osobistej. Sprzęt ochronny (indywidualna maska ​​przeciwgazowa) musi być sprawdzany na każdej zmianie przed rozpoczęciem pracy.

Osoby obsługujące mechanizmy muszą znać zasady Gosgortekhnadzor związane z serwisowanym sprzętem. Osoby obsługujące urządzenia nadzoru kotłowego – zasady nadzoru kotłowego.

Zapobiegaj naruszeniom normalnego reżimu technologicznego na wszystkich etapach procesu.

Wykonywać prace tylko na sprzęcie sprawnym, wyposażonym we wszystkie niezbędne i prawidłowo działające urządzenia zabezpieczające, urządzenia oprzyrządowania i sterowania, alarmy i blokady.

Przy przekazywaniu sprzętu i komunikacji do naprawy, w których możliwe jest nagromadzenie amoniaku, należy przeczyścić sprzęt i komunikację azotem, aż w przedmuchującym azocie nie będzie materiałów palnych.

Przed napełnieniem aparatury i łączności amoniakiem po ich naprawie przedmuchać azotem, aż zawartość tlenu w azocie przedmuchowym nie przekroczy 3,0% (obj.).

Nie dopuścić do naprawy komunikacji, armatury, sprzętu pod ciśnieniem. Naprawy należy przeprowadzać po rozhermetyzowaniu i odcięciu naprawianego obszaru korkami. Sprzęt, łączność, która ma zostać naprawiona, musi zostać przedmuchany lub umyty.

Aby uniknąć wstrząsów hydraulicznych, należy powoli doprowadzać parę do rurociągów zimnej pary, zapewniając wystarczające ogrzewanie z odprowadzeniem kondensatu na całej długości rurociągu. Wyjście suchej pary z drenażu wskazuje na wystarczające nagrzanie rurociągu.

Nie włączaj sprzętu elektrycznego z wadliwym uziemieniem.

Nie dopuścić do naprawy sprzętu z napędem elektrycznym bez odłączenia napięcia z silników elektrycznych.

Naprawa i regulacja aparatury kontrolno-pomiarowej i sprzętu elektrycznego powinna być wykonywana wyłącznie przez służby działu głównego operatora przyrządów i elektryków.

Zabrania się używania otwartego ognia w obiektach produkcyjnych i magazynowych: palenie dozwolone jest w miejscach do tego wyznaczonych.

Wszystkie obracające się części urządzenia (połówki sprzęgające), wirniki wirujących wentylatorów na wałach silników elektrycznych muszą być solidnie zamocowane i ogrodzone oraz pomalowane na czerwono.

Połączenia kołnierzowe przewodów kwasowych muszą być zabezpieczone osłonami ochronnymi.

Dokręcanie śrub połączeń kołnierzowych rurociągów, a także praca na sprzęcie pod ciśnieniem jest niedozwolona.

Aparatura pracująca pod ciśnieniem musi spełniać wymagania określone w specyfikacjach technicznych oraz zasadach projektowania i bezpiecznej eksploatacji zbiorników i łączności pracujących pod ciśnieniem.

Prace na statkach zamkniętych należy wykonywać w przypadku posiadania pozwolenia na wykonywanie prac niebezpiecznych gazem.

Wentylacja musi być w dobrym stanie i stale działać.

Konserwacja mechanizmów podnoszących, zbiorników ciśnieniowych jest wykonywana wyłącznie przez osoby specjalnie przeszkolone i posiadające specjalny certyfikat.

Podejścia do szaf awaryjnych, czujek przeciwpożarowych, telefonów, sprzętu przeciwpożarowego nie mogą być zaśmiecane obcymi przedmiotami, muszą być utrzymywane w czystości i dobrym stanie.

Otwarte otwory w stropach, podestach, chodnikach powinny mieć płotki o wysokości 1 m. Na dole płotu powinien znajdować się boczny lub listwa ochronna o wysokości 15 cm.

Całe oprzyrządowanie, automatyka i systemy blokujące muszą być w dobrym stanie.

Aby zapobiec odkładaniu się soli azotyno-azotanowych na wewnętrznych powierzchniach aparatów i rurociągów, łopatach wirnika, ściankach sprężarek gazu podazotowego oraz innych częściach i aparatach, zapobiegać przedłużonemu zapłonowi aparatów kontaktowych (powyżej 20 minut), obniżaniu temperatury katalizatora gazy, ich rozerwanie, co prowadzi do wycieków amoniaku, zakończenia nawadniania powierzchni, co prowadzi do osadzania się soli azotynowo-azotanowych.

Terminowo wytrzyj, czyść sprzęt z wycieków produktów procesowych, uzupełniaj olej w skrzyniach korbowych pomp.

Miejsca pracy do napraw i innych prac oraz przejścia do nich na wysokości 1,3 m lub większej muszą być ogrodzone.

Jeżeli montaż ogrodzeń jest niemożliwy lub niewłaściwy do pracy na wysokości 1,3 m i powyżej, a także przy pracy z drabiny na wysokości powyżej 1,3 m, konieczne jest zastosowanie pasów bezpieczeństwa, natomiast w miejscu w pracy muszą być pomocnicy gotowi do pomocy pracownikowi na wysokości. Miejsce zapięcia karabińczyka określa kierownik pracy.

Pasy bezpieczeństwa są testowane przed uruchomieniem, a także podczas pracy co 6 miesięcy. Pas bezpieczeństwa musi być oznaczony numerem rejestracyjnym i datą następnego badania.

Podczas pracy z kwasem azotowym (pobieranie próbek, kontrola komunikacji, uruchamianie produkcyjnych pomp kwasowych itp.) Konieczne jest stosowanie indywidualnej ochrony dróg oddechowych i oczu (filtrująca maska ​​gazowa z pudełkiem marki M, gogle z gumową półmaską lub ochronną osłona z pleksiglasu lub hełm z maską przeciwgazową), gumowe rękawice kwasoodporne, specjalna odzież kwasoodporna.

W przypadku wykrycia jakichkolwiek usterek w działaniu sprzętu, wady podpór, ścian itp. w odpowiednim czasie poinformować kierownika działu, mechanika sklepowego. W razie potrzeby zatrzymaj sprzęt i przygotuj go do wysyłki do naprawy.

Na każdym przystanku urządzenia do naprawy otwórz dolny właz utleniacza i, w obecności soli amonowych na siatce rozdzielczej, wzdłuż ścian i dna, paruj go parą żywą, spuść kondensat.

Praca z parą, kondensatem pary powinna być wykonywana w kombinezonach, obuwiu, rękawicach.

Aby zapobiec zatruciom zawodowym i chorobom zawodowym na oddziale, należy przestrzegać następujących wymagań sanitarnych i higienicznych:

a) temperatura powietrza powinna wynosić:

23- okres przejściowy i zimowy;

18-27- okres letni.

b) wilgotność względna powietrza:

latem - nie więcej niż 75%;

zimą - nie więcej niż 65%.

c) hałas – nie więcej niż 65 dBA w kabinach dźwiękoszczelnych, w pozostałych miejscach nie więcej niż 80 dBA;

d) wibracje – nie więcej niż 75 dB w kabinach dźwiękoszczelnych, w maszynowniach i pomieszczeniach kontaktowych nie więcej niż 92 dB;

e) oświetlenie stanowisk pracy:

kabiny dźwiękoszczelne - co najmniej 200 luksów;

w miejscach kolumn absorpcyjnych - co najmniej 50 luksów;

w maszynowni i pomieszczeniach kontaktowych - co najmniej 75 luksów.

f) maksymalne dopuszczalne stężenie substancji szkodliwych w powietrzu obszaru roboczego lokalu:

amoniak - nie więcej niż 20 mg/m3;

tlenki azotu - nie więcej niż 5 mg/m3.

Oprócz indywidualnych masek przeciwgazowych oddział posiada awaryjne zasilanie filtrujących i izolujących masek przeciwgazowych.

Awaryjne maski gazowe są przechowywane w szafkach awaryjnych.

WNIOSEK

W trakcie zajęć zaprojektowano reaktor do katalitycznego utleniania amoniaku do wytwarzania tlenków azotu przy produkcji niestężonego kwasu azotowego.

Rozważono fizyczne i chemiczne podstawy procesu. Podano charakterystykę surowca wyjściowego i produktu gotowego.

Wymaganą objętość powietrza do utleniania obliczono na 5900 m ³ /h amoniaku wyniosło 54304 m ³ /h Objętości tlenu, azotu i argonu dostarczanego z powietrzem obliczono na podstawie ich zawartości procentowej w powietrzu. Obliczono również objętości tlenu, azotu, argonu i pary wodnej w gazie po utlenianiu amoniaku.

Obliczono bilans cieplny, w wyniku którego obliczono wszystkie przepływy ciepła. Obliczono temperaturę, do której konieczne jest ogrzanie mieszaniny amoniak-powietrze w celu zapewnienia autotermicznego charakteru procesu utleniania amoniaku, wyniosła 288 . Obliczono temperaturę gazu podazotowego za przegrzewaczem, wynosiła 836,7 . Określane są straty ciepła do otoczenia.

Dokonano przeglądu literatury dotyczącej najbardziej wydajnego schematu produkcji nieskoncentrowanego kwasu azotowego. Wybrano system pracujący pod wysokim ciśnieniem, ponieważ ta jednostka jest kompaktowa, wszystkie urządzenia są przenośne, cykl energetyczny jednostki jest autonomiczny. W rozważanym schemacie energia elektryczna nie jest zużywana na potrzeby technologiczne. Energia elektryczna jest zużywana w niewielkiej ilości tylko do napędzania pomp niezbędnych do pompowania kwasu, zasilającego kotły w wodę. Praca według tego schematu odbywa się bez emisji szkodliwych gazów do atmosfery.

BIBLIOGRAFIA

1. Atroshchenko V.I., Kargin S.I. Technologia kwasu azotowego: Proc. Zasiłek dla uniwersytetów. - 3. ed., poprawione. i dodatkowe - M.: Chemia, 1970. - 496 s.

Jegorow A.P. Shereshevsky A.I., Shmanenko I.V. Ogólna technologia chemiczna substancji nieorganicznych: Podręcznik dla szkół technicznych. - Wyd. 4. rewizja - Moskwa, Leningrad: Chemia, 1965 - 688s.

Karavaev MM, Zasorin A.P., Kleschev N.F. Katalityczne utlenianie amoniaku / Ed. Karavaeva M.M. - M.: Chemia, 1983. - 232 s.

Katalizatory w przemyśle azotowym./Ed. Atroszczenko V.I. - Charków: szkoła Vishcha, 1977. - 144 s.

Ogólna technologia chemiczna. Pod redakcją prof. Amelina A.G. Moskwa: Chemia, 1977. - 400 sek.

Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Przykłady i zadania w przebiegu procesów i aparatów technologii chemicznej. L .: Chemia, 1976 - 552s.

Perlov E.I., Bagdasaryan V.S. Optymalizacja produkcji kwasu azotowego. M.: Chemia, 1983. - 208 s.

Obliczenia dla technologii substancji nieorganicznych: Proc. Podręcznik dla uniwersytetów / Pozin M.E., Kopylev B.A., Belchenko G.V. itd.; Wyd. Pozina M.E. 2. wyd. poprawiony i dodatkowe - L.: Chemia. Leningrad. dział, 1977 - 496 s.

Rumiancew O.V. Urządzenia do syntez wysokociśnieniowych w przemyśle azotowym; Proc. dla uniwersytetów - M.: Chemia, 1970 - 376 s.

10. Sokolov R.S. Technologia chemiczna: podręcznik. dodatek dla studentów. wyższy podręcznik instytucje: W 2 T. - M.: Humanit wyd. centrum VLADOS, 2000. - V.1: Produkcja chemiczna w działalności antropogenicznej. Podstawowe zagadnienia technologii chemicznej. Produkcja substancji nieorganicznych. - 368 pkt.

Podręcznik Azotczika./Wyd. Melnikova E.Ya. - V.2: Produkcja kwasu azotowego. Produkcja nawozów azotowych. Materiały i podstawowe wyposażenie specjalne. Źródło energii. Inżynieria bezpieczeństwa. - M.: Chemia - 1969. - 448s.

Technologia chemiczna substancji nieorganicznych: W 2 książkach. Książka 1. Podręcznik / T.G. Achmetow, R.G. Porfiriewa, L.G. Gizyna. - M.: Wyższe. szkoła, 2002. 688s.: chory.

Koroboczkin W.W. Technologia kwasu azotowego. - Wydawnictwo Politechniki Tomskiej. 2012.