Selitra nimadan tayyorlanadi? Ammiakli selitra ishlab chiqarish

Ammiakli selitra nitrat kislotani gazsimon ammiak bilan reaksiyaga ko‘ra neytrallash orqali olinadi:

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

Bu deyarli qaytarilmas reaksiya yuqori tezlikda va sezilarli miqdorda issiqlik chiqishi bilan davom etadi. Odatda u atmosferaga yaqin bosim ostida amalga oshiriladi; ba'zi mamlakatlarda neytrallash zavodlari 0,34 MPa bosim ostida ishlaydi. Ammoniy nitrat ishlab chiqarishda suyultirilgan 47-60% nitrat kislota ishlatiladi.

Neytrallanish reaksiyasining issiqligi suvni bug'lantirish va eritmani konsentratsiyalash uchun sarflanadi.

Sanoat ishlab chiqarishi quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi: ITN apparatida nitrat kislotani gazsimon ammiak bilan neytrallash (neytrallash issiqligidan foydalanish); selitra eritmasini bug'lash, selitra eritmasi granulyatsiyasi, granulani sovutish, sirt faol moddalar granulasini qayta ishlash, selitrani qadoqlash, saqlash va yuklash, gaz chiqindilari va oqava suvlarni tozalash. Qo'shimchalar nitrat kislotani neytrallash jarayonida kiritiladi.

1-rasmda kuniga 1360 t quvvatga ega zamonaviy yirik tonnajli AS-72 agregatining diagrammasi keltirilgan.

Guruch. bitta.

1 - kislotali isitgich; 2 - ammiakli isitgich; 3 - ITN qurilmalari; 4 - neytrallashtiruvchi; 5 - evaporatator; 6 - bosimli tank; 7, 8 - granulyatorlar; 9, 23 - muxlislar; 10 - kir yuvish mashinasi; 11 - baraban; 12.14 - konveyerlar; 13 - lift; 15-suyuqlangan yotoq apparati; 16 - granulyatsiya minorasi; 17 - yig'ish; 18, 20 - nasoslar; 19 - suzish uchun tank; 21-suzish uchun filtr; 22 - havo isitgichi

Kiruvchi 58-60% li nitrat kislota ITN 3 apparatidan olingan sharbat bug'i bilan 1 dan 70-80 o C gacha bo'lgan isitgichda isitiladi va neytrallash uchun beriladi. 3-apparatdan oldin nitrat kislotaga 0,3-0,5% P 2 O 5 va 0,05-0,2% ammoniy sulfat miqdorida termal fosfor va sulfat kislotalar qo'shiladi, bunda tayyor mahsulot hisoblanadi.

Sulfat va fosforik kislotalar pistonli nasoslar bilan ta'minlanadi, ularning ishlashi oson va aniq tartibga solinadi. Qurilma parallel ravishda ishlaydigan ikkita neytrallash moslamasi bilan jihozlangan. Bu erda gazsimon ammiak ham etkazib beriladi, bug 'kondensati bilan 2 isitgichda isitiladi, 120-130 ° S gacha. Ta'minlangan nitrat kislota va ammiak miqdori ITN apparati chiqishida eritmada nitrat kislotaning ozgina ortiqcha bo'lishi uchun tartibga solinadi. , ammiakning to'liq so'rilishini ta'minlash.

Qurilmaning pastki qismida 91-92% NH 4 NO 3 ni o'z ichiga olgan eritmani olish uchun 155-170 ° S haroratda kislotalarni neytrallash amalga oshiriladi. Qurilmaning yuqori qismida suv bug'i (sharbat bug'i deb ataladigan) ammiakli selitra va HN0 3 bug'ining chayqalishidan yuviladi. Sharbat bug'idan olingan issiqlikning bir qismi nitrat kislotani isitish uchun ishlatiladi. Keyinchalik, sharbat bug'i yuvish skrubberlarida tozalash uchun yuboriladi va keyin atmosferaga chiqariladi.

Ammiakli selitraning kislotali eritmasi neytrallashtiruvchi 4 ga yuboriladi, u erda ammiak eritmani zararsizlantirish uchun zarur bo'lgan miqdorda beriladi. Keyin eritma 1,4 MPa bosimdagi suv bug'i va taxminan 180 ° C gacha qizdirilgan havo bilan o'tkaziladigan dupardagi evaporatator 5 ga beriladi. Olingan eritma 99,8-99,7% selitradan iborat bo'lib, 175 ° C da filtr 21 orqali o'tadi va markazdan qochma suv osti nasosi 20 orqali bosimli idishga 5, so'ngra uzunligi 11 bo'lgan to'rtburchaklar metall granulyatsiya minorasiga 16 beriladi. m, kengligi 8 m va tepadan konusning balandligi 52,8 m.

Minoraning yuqori qismida granulyatorlar 7 va 8; minoraning pastki qismiga havo etkazib beriladi, selitraning sovutuvchi tomchilari granulalarga aylanadi. Selitra zarralarining tushish balandligi 50--55 m. Granulyatorlarning konstruksiyasi kichik granulalarning minimal miqdori bilan bir xil granulometrik tarkibli granulalarni ishlab chiqarishni ta'minlaydi, bu esa minoradan changning havo bilan kirib borishini kamaytiradi. Minoraning chiqish joyidagi granulalarning harorati 90--110 ° S ni tashkil qiladi, shuning uchun ular suyuq yotqizilgan yotqizilgan apparatga sovutish uchun yuboriladi 15. Suyultirilgan yotoq apparati uch qismga ega bo'lgan va teshiklari bo'lgan panjara bilan jihozlangan to'rtburchaklar apparatdir. . Havo ventilyatorlar tomonidan panjara ostidan etkazib beriladi va shu bilan 100--150 mm balandlikdagi selitra granulalarining suyuqlangan qatlamini hosil qiladi, ular granulyatsiya minorasidan konveyer orqali keladi. IV modifikatsiyaning mavjudligi shartlariga mos keladigan 40 ° C haroratgacha (lekin 50 ° C dan yuqori bo'lmagan) granulalarning intensiv sovishi mavjud. Sovutish havosining harorati 15 ° C dan past bo'lsa, u holda suyuqlashtirilgan yotoq apparatiga kirishdan oldin havo issiqlik almashtirgichda 20 ° S ga qadar isitiladi. Sovuq davrda 1-2 bo'lim ishlasa bo'ladi.

15-gachasi apparatdan havo granulalar hosil bo'lishi va ularni sovutish uchun granulyatsiya minorasiga kiradi.

Suyultirilgan qatlam apparatidan ammiakli selitra granulalari sirt faol moddasi bilan ishlov berish uchun konveyer 14 orqali aylanadigan barabanga 11. Bu erda granulalar NF dispersantining purkalgan 40% li suvli eritmasi bilan püskürtülür. Shundan so'ng, selitra tasodifan ushlangan metall buyumlarni ajratish uchun elektromagnit separatordan o'tadi va bunkerga, so'ngra tortish va qog'oz yoki polietilen paketlarga qadoqlash uchun yuboriladi. Qoplar konveyer orqali vagonlarga yoki omborga yuklanadi.

Granulyatsiya minorasining yuqori qismidan chiqadigan havo ammiakli selitra zarralari bilan ifloslangan, neytrallashtirgichdan olingan sharbat bug'i va bug'lashtirgichdan bug'-havo aralashmasi reaksiyaga kirishmagan ammiak va nitrat kislota va singib ketgan ammiakli selitra zarralarini o'z ichiga oladi. Granulyatsiya minorasining yuqori qismini tozalash uchun oltita parallel ishlaydigan yuvish plitasi tipidagi tozalash moslamalari 10 o'rnatilgan bo'lib, ular 20-30% ammiakli selitra eritmasi bilan sug'oriladi, ular tankdan nasos 18 bilan ta'minlanadi. Ushbu eritmaning bir qismi sharbat bug'ini yuvish uchun ITN neytralizatoriga yo'naltiriladi va keyin ammiakli selitra eritmasi bilan aralashtiriladi va shuning uchun mahsulot ishlab chiqarishga ketadi.

Eritmaning bir qismi (20-30%) doimiy ravishda tsikldan chiqariladi, shuning uchun tsikl tugaydi va suv qo'shilishi bilan to'ldiriladi. Har bir skrubberning chiqishida 100 000 m 3 / soat quvvatga ega fan 9 o'rnatilgan bo'lib, u granulyatsiya minorasidan havoni so'radi va uni atmosferaga chiqaradi.

Ammiakli selitra yoki ammiakli selitra, NH 4 NO 3 - ammoniy va nitrat shakllarida 35% azotni o'z ichiga olgan oq kristall modda, azotning ikkala shakli ham o'simliklar tomonidan oson so'riladi. Donador ammiakli selitra keng miqyosda ekishdan oldin va barcha turdagi yuqori choyshablar uchun ishlatiladi. Kichikroq miqyosda u portlovchi moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Ammiakli selitra suvda yaxshi eriydi va yuqori gigroskopiklikka ega (havodan namlikni yutish qobiliyati), bu o'g'it granulalarining tarqalishiga olib keladi, ularning kristall shaklini yo'qotadi, o'g'itlar pishiq bo'ladi - quyma material qattiq monolit massaga aylanadi.

Ammiakli selitra ishlab chiqarishning sxematik diagrammasi

Amaliy yopishmaydigan ammiakli selitrani olish uchun bir qator texnologik usullar qo'llaniladi. Gigroskopik tuzlar tomonidan namlikni yutish tezligini kamaytirishning samarali vositasi ularning granulyatsiyasi hisoblanadi. Bir hil granulalarning umumiy yuzasi bir xil miqdordagi mayda kristalli tuzning sirtidan kamroq, shuning uchun donador o'g'itlar namlikni sekinroq yutadi.

Ammoniy fosfatlar, kaliy xlorid, magniy selitrasi ham xuddi shunday ta'sir qiluvchi qo'shimchalar sifatida ishlatiladi. Ammiakli selitrani ishlab chiqarish jarayoni gazsimon ammiakning nitrat kislota eritmasi bilan o'zaro ta'sirining heterojen reaktsiyasiga asoslanadi:

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

Kimyoviy reaksiya yuqori tezlikda boradi; sanoat reaktorida u suyuqlikdagi gazning erishi bilan chegaralanadi. Reaktivlarni aralashtirish diffuziyaning kechikishini kamaytirish uchun katta ahamiyatga ega.

Ammiakli selitrani ishlab chiqarishning texnologik jarayoni nitrat kislotani ammiak bilan neytrallash bosqichidan tashqari, selitra eritmasini bug'lash, eritmani granulyatsiya qilish, granulalarni sovutish, granulalarni sirt faol moddalar bilan ishlov berish, qadoqlash, saqlash va yuklash bosqichlarini o'z ichiga oladi. selitra, gaz chiqindilari va oqava suvlarni tozalash. Shaklda. 8.8-da kuniga 1360 tonna quvvatga ega ammiakli selitra AS-72 ishlab chiqarish uchun zamonaviy katta quvvatli blokning diagrammasi ko'rsatilgan. Asl 58-60% li nitrat kislota ITN 3 apparatidan olingan sharbat bug'lari bilan isitgichda 70 - 80 ° S gacha qizdiriladi va neytrallash uchun beriladi. 3-apparat oldidan nitrat kislotaga shunday miqdorda fosfor va sulfat kislotalar qo'shiladiki, tayyor mahsulot tarkibida 0,3-0,5% P 2 O 5 va 0,05-0,2% ammoniy sulfat bo'ladi. Qurilma parallel ravishda ishlaydigan ikkita ITN qurilmasi bilan jihozlangan. Nitrat kislotadan tashqari, ularga gazsimon ammiak beriladi, bug 'kondensati bilan 120-130 ° S ga qadar isituvchi 2 da oldindan qizdiriladi. Taqdim etilgan nitrat kislota va ammiak miqdori shunday tartibga solinadiki, ITN apparati chiqish joyida eritmada kislotaning ozgina ko'pligi (2-5 g / l) bo'lib, bu ammiakning to'liq so'rilishini ta'minlaydi.

Qurilmaning pastki qismida 155-170 ° S haroratda neytrallash reaktsiyasi sodir bo'ladi; bu 91-92% NH 4 NO 3 ni o'z ichiga olgan konsentrlangan eritma hosil qiladi. Qurilmaning yuqori qismida suv bug'i (sharbat bug'i deb ataladigan) ammoniy nitrat va nitrat kislota bug'ining chayqalishidan yuviladi. Sharbat bug'ining issiqligining bir qismi nitrat kislotani isitish uchun ishlatiladi. Keyin sharbat bug'i tozalash uchun yuboriladi va atmosferaga chiqariladi.

8.8-rasm.AS-72 ammiakli selitra blokining sxemasi:

1 - kislotali isitgich; 2 – ammiakli isitgich; 3 – ITN qurilmalari; 4 - keyingi neytrallashtiruvchi; 5 - evaporatator; 6 - bosimli tank; 7.8 - granulyatorlar; 9.23 - muxlislar; 10 – kir yuvish mashinasi; 11 - baraban; 12.14 - konveyerlar; 13 - lift; 15 – suyuqlashtirilgan yotoq apparati; 16 - granulyatsiya minorasi; 17 - yig'ish; 18, 20 - nasoslar; 19 - suzish uchun tank; 21 - suzish uchun filtr; 22 - havo isitgichi.

Neytralizator 4 ga ammiakli selitraning kislotali eritmasi yuboriladi; qolgan nitrat kislota bilan o'zaro ta'sir qilish uchun zarur bo'lgan ammiak kiradi. Keyin eritma evaporatatorga 5. Olingan eritma 99,7-99,8% nitrat o'z ichiga oladi, filtrdan 21 175 ° C da o'tadi va markazdan qochma suv osti nasosi 20 tomonidan bosimli idishga 6, so'ngra to'rtburchaklar ichiga yuboriladi. metall granulyatsiya minorasi 16.

Minoraning yuqori qismida 7 va 8 granulyatorlar joylashgan bo'lib, ularning pastki qismi havo bilan ta'minlangan bo'lib, yuqoridan tushayotgan selitra tomchilarini sovutadi. 50-55 m balandlikdan selitra tomchilari tushishi paytida ularning atrofida havo oqib o'tganda o'g'it granulalari hosil bo'ladi. Minoraning chiqish joyidagi granulalarning harorati 90-110 ° S; issiq granulalar suyuqlashtirilgan yotoq apparatida sovutiladi 15. Bu uchta bo'limga ega bo'lgan va teshiklari bo'lgan panjara bilan jihozlangan to'rtburchaklar apparati. Fanatlar panjara ostidagi havo beradi; bu granulyatsiya minorasidan konveyer orqali keladigan nitrat granulalarining suyuqlangan qatlamini hosil qiladi. Sovutgandan keyin havo granulyatsiya minorasiga kiradi. Ammiakli selitrali konveyerning granulalari 14 aylanadigan barabanda sirt faol moddalar bilan ishlov berish uchun xizmat qiladi. Keyin tayyor o‘g‘it 12-konveyer orqali o‘ramga jo‘natiladi.

Granulyatsiya minorasidan chiqadigan havo ammiakli selitra zarralari bilan ifloslangan, neytrallashtirgichdan olingan sharbat bug'i va bug'lashtirgichdagi bug'-havo aralashmasida reaksiyaga kirishmagan ammiak va azot kislotasi, shuningdek, olib ketilgan ammiakli selitra zarralari mavjud.

Granulyatsiya minorasining yuqori qismida bu oqimlarni tozalash uchun oltita parallel ishlaydigan yuvish plitasi tipidagi skrubberlar 10, ammoniy selitraning 20-30% eritmasi bilan sug'oriladi, ular yig'ish 17-dan nasos 18 bilan ta'minlanadi. bu eritma sharbat bug'ini yuvish uchun ITN neytralizatoriga yo'naltiriladi, so'ngra selitra eritmasi bilan aralashtiriladi va shuning uchun mahsulot tayyorlash uchun ishlatiladi. Tozalangan havo fan 9 tomonidan granulyatsiya minorasidan so'riladi va atmosferaga chiqariladi.

Ammiakli selitra olishning texnologik jarayoni quyidagi asosiy bosqichlardan iborat: nitrat kislotani gazsimon ammiak bilan neytrallash, ammoniy nitrat eritmasini bug'lantirish, eritmaning kristallanishi va granulyatsiyasi.

ITP 3 apparatiga 1- qizdirgichdan gazsimon ammiak va 2- qizdirgichdan 80-90 0 S haroratda nitrat kislota kiradi.Ammiakning yo`qotilishini kamaytirish uchun bug` bilan birga kislotaning ortiqcha miqdorida reaksiya olib boriladi. Asbob 3 dan olingan ammiakli selitra eritmasi ammiak bilan keyingi neytralizatorda 4 neytrallanadi va bug'lanish uchun bug'latgichga 5. to'g'ri burchakli granulyatsiya minorasiga 16 kiradi.

5.1-rasm. Ammiakli selitra ishlab chiqarishning texnologik sxemasi.

1 - ammiak isitgichi, 2 - nitrat kislotasi isitgichi, 3 - ITN apparati (neytrallash issiqligidan foydalangan holda), 4 - qo'shimcha neytrallashtiruvchi, 5 - bug'lantiruvchi, 6 - bosimli idish, 7,8 - granulyatorlar, 9,23 - fanatlar, 10 - kir yuvish mashinasi, 11-baraban, 12,14- konveyer, 13-lift, 15-suyuqli yotoq apparati, 16-granulyatsiya minorasi, 17-kollektor, 18,20-nasos, 19-float tank, 21-float filtr, 22-havo isitkich.

Minoraning yuqori qismida 7 va 8 granulyatorlar joylashgan bo'lib, ularning pastki qismi havo bilan ta'minlangan bo'lib, yuqoridan tushayotgan selitra tomchilarini sovutadi. 50-55 metr balandlikdan selitra tomchilari tushishi paytida, ularning atrofida havo oqganda, granulalar hosil bo'ladi, ular suyuq qatlamli apparatda sovutiladi 15. Bu uch qismli va teshikli to'rga ega bo'lgan to'g'ri burchakli apparatdir. Fanatlar panjara ostidagi havoni etkazib berishadi. Granulyatsiya minorasidan konveyer orqali keladigan selitra granulalarining suyuqlangan qatlami hosil bo'ladi. Sovutgandan keyin havo granulyatsiya minorasiga kiradi.

Ammiakli selitrali konveyerning granulalari 14 sirt faol moddalar bilan ishlov berish uchun aylanadigan barabanda 11. Keyin tayyor o'g'it konveyeri 12 paketga yuboriladi.

Granulyatsiya minorasidan chiqadigan havo ammiakli selitra bilan ifloslangan va neytrallashtirgichdan olingan sharbat bug'ida reaksiyaga kirishmagan ammiak va azot kislotasi, shuningdek, olib ketilgan ammiakli selitra zarralari mavjud. Granulyatsiya minorasining yuqori qismida bu oqimlarni tozalash uchun oltita parallel ishlaydigan yuvish plitasi tipidagi skrubberlar 10 mavjud bo'lib, ular 20-30% selitra eritmasi bilan sug'oriladi, ular nasos 18 orqali yig'ish 17. eritmaga etkazib beriladi. selitradan va shuning uchun mahsulotlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Tozalangan havo fan 9 tomonidan granulyatsiya minorasidan so'riladi va atmosferaga chiqariladi.

KIRISH

Azot sanoati eng tez rivojlanayotgan tarmoqlardan biridir.

Nitrat kislota ko'pchilik azot o'z ichiga olgan moddalarni ishlab chiqarish uchun boshlang'ich mahsulotlardan biri bo'lib, eng muhim kislotalardan biridir.

Ishlab chiqarish ko'lami bo'yicha nitrat kislota turli kislotalar orasida sulfat kislotadan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Ishlab chiqarishning keng ko'lamliligi nitrat kislota va uning tuzlari xalq xo'jaligida juda muhim ahamiyatga ega bo'lganligi bilan izohlanadi.

Azot kislotasini iste'mol qilish faqat o'g'it ishlab chiqarish bilan cheklanmaydi. U barcha turdagi portlovchi moddalarni, bir qator texnik tuzlarni ishlab chiqarishda, organik sintez sanoatida, sulfat kislota ishlab chiqarishda, raketa texnologiyasida va xalq xo'jaligining boshqa ko'plab tarmoqlarida keng qo'llaniladi.

Azot kislotasini sanoatda ishlab chiqarish ammiakning atmosfera kislorodi bilan katalitik oksidlanishiga, so‘ngra hosil bo‘lgan azot oksidlarini suv bilan singdirishga asoslangan.

Ushbu kurs loyihasining maqsadi nitrat kislota ishlab chiqarishning birinchi bosqichi - ammiakning kontaktli oksidlanishini ko'rib chiqish, shuningdek, reaktorning moddiy va issiqlik balanslarini hisoblashdir.

Azot kislotasini ishlab chiqarishning texnologik sxemalarida ammiakning katalitik oksidlanish jarayoni muhim ahamiyatga ega, chunki u uchta asosiy ko'rsatkichni aniqlaydi - ammiak iste'moli, platina metallarining investitsiyalari va yo'qotishlari, shuningdek sxemaning energiya imkoniyatlari. Shu munosabat bilan ammiakning katalitik oksidlanish jarayonini takomillashtirish nitrat kislota va umuman mineral o'g'itlar ishlab chiqarish uchun katta ahamiyatga ega.

1. AZOT KISLOTANI XUSUSIYATLARI

1.1 Azot kislotasining navlari

Sanoatda nitrat kislotaning 2 navi qo'llaniladi: 30-60% HNO3 bo'lgan suyultirilgan (zaif) va 97-99% HNO3 ni o'z ichiga olgan konsentrlangan, shuningdek, nisbatan kam miqdorda reaktiv va yuqori sof nitrat kislota. Ishlab chiqarilgan nitrat kislotaning sifati belgilangan standartlarga javob berishi kerak.

Fizik-kimyoviy ko'rsatkichlarga ko'ra, konsentrlangan nitrat kislota 1-jadvalda ko'rsatilgan standartlarga javob berishi kerak.

1-jadval - Konsentrlangan nitrat kislota sifatiga qo'yiladigan talablar (GOST 701-89)

Ishlab chiqarilgan azot kislotasining sifati 2 va 3-jadvallarda ko'rsatilgan belgilangan standartlarga mos kelishi kerak.

2-jadval - Konsentrlanmagan nitrat kislota uchun sifat talablari (OST 6-03-270-76)

3-jadval - Nitrat kislota sifatiga qo'yiladigan talablar (GOST 4461-67)

Tarkiblar%, ko'pi bilan emas 005Sulfates (SO42) -0.0005.0005.0005020100010001000100010001000100010001000100010001000.00010001000100010001000.000.0005.00502010.002020. 0000030.00001Ogʻir metallar (Pb)0.000020.00050.0005

1.2 Azot kislotasidan foydalanish

Nitrat kislota turli faoliyat sohalarida qo'llaniladi:

1)detallarni galvanizatsiyalash va xromlashda;

)mineral o'g'itlar ishlab chiqarish uchun;

)portlovchi moddalarni olish (harbiy sanoat);

)dori vositalari (farmatsevtika) ishlab chiqarishda;

)fotografiya uchun kumush nitrat olish;

)metall shakllarni o'ymakorlik va o'ymakorlik uchun;

)konsentrlangan nitrat kislota olish uchun xom ashyo sifatida;

)gidrometallurgiya sohasida;

)zargarlik buyumlarida - oltin qotishmasida oltinni aniqlashning asosiy usuli;

)aromatik nitrobirikmalarni - bo'yoqlarning prekursorlarini, farmakologik preparatlarni va nozik organik sintezda qo'llaniladigan boshqa birikmalarni olish;

)nitrotsellyuloza olish uchun.

1.3 Nitrat kislotaning xossalari

3.1 Nitrat kislotaning fizik xossalari

Nitrat kislota kuchli bir asosli kislotalardan biri bo'lib, o'tkir bo'g'uvchi hidga ega, yorug'likka sezgir va yorqin nurda azot oksidlaridan biriga (qo'ng'ir gaz - NO2 deb ham ataladi) va suvga parchalanadi. Shuning uchun uni qorong'i idishlarda saqlash tavsiya etiladi. Konsentrlangan holatda u alyuminiy va temirni eritmaydi, shuning uchun uni tegishli metall idishlarda saqlash mumkin. Nitrat kislota - kuchli elektrolit (ko'p kislotalar kabi) va juda kuchli oksidlovchi vositadir. Ko'pincha organik moddalar bilan reaktsiyalarda qo'llaniladi.

Azot kislotasidagi azot tetravalent, oksidlanish darajasi +5. Nitrat kislota havoda bugʻlanib chiqadigan rangsiz suyuqlik, erish nuqtasi -41,59 , qaynash nuqtasi +82,6 qisman kengayishi bilan. Nitrat kislotaning suvda eruvchanligi cheklanmagan. Massa ulushi 0,95-0,98 bo'lgan HNO3 ning suvli eritmalari "fuming nitrat kislotasi", massa ulushi 0,6-0,7 bo'lgan konsentrlangan nitrat kislota deb ataladi. Suv bilan azeotrop aralashma hosil qiladi (massa ulushi 68,4%, d20 = 1,41 g/sm, Tboil = 120,7). )

Suvli eritmalardan kristallanganda nitrat kislota kristall gidratlarni hosil qiladi:

) HNO3 H2O monohidrat, Tmelt = -37,62 ;

2) HNO3 3H2O trigidrat, Tmelt = -18,47 .

Azot kislotasi, xuddi ozon kabi, chaqmoq chaqishi paytida atmosferada hosil bo'lishi mumkin. Atmosfera havosining 78% ni tashkil etuvchi azot atmosfera kislorodi bilan reaksiyaga kirishib, azot oksidi NO ni hosil qiladi. Havoda keyingi oksidlanish natijasida bu oksid azot dioksidiga (jigarrang gaz NO2) aylanadi, u atmosfera namligi (bulut va tuman) bilan reaksiyaga kirishib, nitrat kislota hosil qiladi.

Ammo bunday kichik miqdor er va tirik organizmlar ekologiyasi uchun mutlaqo zararsizdir. Bir hajm nitrat kislota va uch hajm xlorid kislota aqua regia deb ataladigan birikma hosil qiladi. Oddiy kislotalarda erimaydigan metallarni (platina va oltin) eritishga qodir. Ushbu aralashmaga qog'oz, somon, paxta kiritilganda kuchli oksidlanish, hatto yonish sodir bo'ladi.

1.3.2 Nitrat kislotaning kimyoviy xossalari

Nitrat kislota konsentratsiyasiga va reaksiyaga kirishadigan moddaga qarab turli xil kimyoviy xossalarni namoyon qiladi.

Agar nitrat kislota konsentrlangan bo'lsa:

1) metallar bilan - temir (Fe), xrom (Cr), alyuminiy (Al), oltin (Au), platina (Pt), iridiy (Ir), natriy (Na) - himoya hosil bo'lishi sababli o'zaro ta'sir qilmaydi. ularning yuzasida kino , bu metallning keyingi oksidlanishiga yo'l qo'ymaydi. Boshqa barcha metallar bilan<#"justify">HNO3 kons + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O (1)

2) metall bo'lmaganlar bilan<#"justify">HNO3 kons. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O (2)

Agar nitrat kislota suyultirilgan bo'lsa:

1) ishqoriy tuproq metallari, shuningdek rux (Zn), temir (Fe) bilan oʻzaro taʼsirlashganda u ammiak (NH3) yoki ammiakli selitra (NH4NO3) ga oksidlanadi. Masalan, magniy (Mg) bilan reaksiyaga kirishganda:

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

Ammo azot oksidi (N2O) ham hosil bo'lishi mumkin, masalan, magniy (Mg) bilan reaksiyaga kirishganda:

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

Azot oksidi (NO) hosil qilish uchun boshqa metallar bilan reaksiyaga kirishadi, masalan, kumushni (Ag) eritadi:

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

2) metall bo'lmaganlar, masalan, oltingugurt bilan ham xuddi shunday reaksiyaga kirishadi<#"justify">HNO3 suyultirilgan + S = H2SO4 + 2NO (6)

Oltingugurtning oksidlanishi sulfat kislota hosil bo'lishi va gaz - azot oksidi ajralishi;

3) metall oksidlari bilan kimyoviy reaksiya, masalan, kaltsiy oksidi:

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

Tuz (kaltsiy nitrat) va suv hosil bo'ladi;

) gidroksidlar (yoki asoslar) bilan kimyoviy reaktsiya, masalan, o'chirilgan ohak bilan:

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

Tuz (kaltsiy nitrat) va suv hosil bo'ladi - neytrallash reaktsiyasi;

) tuzlar bilan kimyoviy reaktsiya, masalan, bo'r bilan:

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

Tuz (kaltsiy nitrat) va boshqa kislota (bu holda suv va karbonat angidridga parchalanadigan karbonat kislotasi) hosil bo'ladi.

6) erigan metallga qarab, haroratda tuzning parchalanishi quyidagicha sodir bo'ladi:

a) magniy (Mg) gacha bo'lgan har qanday metall (Me bilan belgilanadi):

MeNO2 + O2 (10)

b) magniydan (Mg) misgacha (Cu) har qanday metall:

3 = MeO + NO2 + O2 (11)

c) misdan keyingi har qanday metall (Cu):

3 = Men + NO2 + O2(12)

2. AZOT KISLOTANI OLISH USULLARI

nitrat kislota katalizatori ammiak

Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarishning sanoat usullari quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

) azot oksidi (II) olish;

2) azot oksidi (IV) ga oksidlanishi;

3) NO2 ning suv bilan singishi;

4) chiqindi gazlarni (asosan tarkibida molekulyar azot bo'lgan) azot oksidlaridan tozalash.

Konsentrlangan nitrat kislota ikki usulda olinadi:

1) birinchi usul nitrat kislota, suv va suvni olib tashlaydigan moddalarni (odatda sulfat kislota yoki magniy nitrat) o'z ichiga olgan uchlamchi aralashmalarni rektifikatsiya qilishdan iborat. Natijada, 100% nitrat kislota bug'lari (ular kondensatsiyalanadi) va suvsizlantiruvchi vositaning suvli eritmalari olinadi, ikkinchisi bug'lanadi va ishlab chiqarishga qaytariladi;

2) ikkinchi usul reaksiyaga asoslanadi:

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

5 MPa bosimda va sof O2 dan foydalanganda 97-98% kislota hosil bo'ladi, uning tarkibida og'irlik bo'yicha 30% gacha azot oksidi mavjud. Maqsadli mahsulot ushbu eritmani distillash orqali olinadi. Yuqori toza nitrat kislota 97-98,5% nitrat kislotasi bilan silikat yoki kvarts shisha jihozlarida distillash orqali olinadi. Bunday kislotadagi aralashmalar miqdori og'irlik bo'yicha 110-6% dan kam.

3. KONSENTRATLANMAGAN NITRAT KISLOTA ISHLAB CHIQARISHDA HOMO-MOSHYA ASOSI.

Hozirgi vaqtda konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo ammiak, havo va suv hisoblanadi. Yordamchi moddiy va energiya resurslari ammiak oksidlanishi va chiqindi gazlarini tozalash, tabiiy gaz, bug 'va elektr energiyasi uchun katalizatorlardir.

1. Ammiak. Oddiy sharoitlarda u o'tkir hidli rangsiz gaz bo'lib, suvda va boshqa erituvchilarda oson eriydi, yarim va monohidratlar hosil qiladi. Sintetik ammiak ishlab chiqarishni rivojlantirishdagi burilish nuqtasi hozirgi vaqtda sanoatda tabiiy gaz tarkibidagi metanni bog'langan neft gazlari va qayta ishlangan neft mahsulotlariga aylantirish orqali vodorod olishning asosiy usulidan foydalanish bo'ldi. Suyuq ammiakdagi aralashmalarning tarkibi GOST 6221-82 tomonidan tartibga solinadi. Eng tipik aralashmalar: suv, moylash moylari, katalizator changi, shkala, ammoniy karbonat, erigan gazlar (vodorod, azot, metan). Agar GOST buzilgan bo'lsa, ammiak tarkibidagi aralashmalar ammiak-havo aralashmasiga kirib, azot oksidi (II) chiqishini kamaytirishi mumkin, vodorod va metan esa ammiak-havo aralashmasining portlash chegaralarini o'zgartirishi mumkin.

Havo. Texnik hisob-kitoblar uchun quruq havoda [%, (hajm)] borligi taxmin qilinadi: N2 = 78,1, O2 = 21,0, Ar2 = 0,9, H2O = 0,1-2,8. Havoda SO2, NH3, CO2 izlari ham bo'lishi mumkin. Sanoat ob'ektlari hududida havo turli xil kelib chiqadigan changlar, shuningdek, chiquvchi gazlarning turli komponentlari (SO2, SO3, H2S, S2H2, Cl2 va boshqalar) bilan ifloslangan. Havodagi chang miqdori 0,5-1,0 mg/m3 ni tashkil qiladi.

3. Suv. U assimilyatsiya kolonnasini sug'orish uchun nitrat kislota ishlab chiqarishda, chiqindi issiqlik qozonlarida issiqlikni qayta tiklashda bug 'hosil qilish uchun, sovutish reaktsiyasi apparatlari uchun ishlatiladi. Azot oksidlarini singdirish uchun ko'pincha bug 'kondensati va kimyoviy tozalangan suv ishlatiladi. Ba'zi sxemalarda ammiakli selitra sharbati bug 'kondensatidan foydalanishga ruxsat beriladi. Qanday bo'lmasin, ustunlarni sug'orish uchun ishlatiladigan suvda erkin ammiak va qattiq suspenziyalar bo'lmasligi kerak, xlorid ionining miqdori 2 mg/l dan, yog'lar 1 mg/l dan, NH4NO3 - 0,5 dan oshmasligi kerak. g/l. Chiqindilarni isitish qozonlari uchun kimyoviy tozalangan suv GOST 20995-75 talablariga javob berishi kerak. Issiqlik almashtirgichlar va uskunalarni sovutish (aylanma suv)da issiqlikni olib tashlash uchun mo'ljallangan texnologik suv quyidagi talablarga javob berishi kerak: karbonatning qattiqligi 3,6 meq / kg dan oshmasligi kerak, to'xtatilgan moddalar miqdori 50 mg / kg dan oshmasligi kerak, pH qiymati 6,5-8 , besh .

4. Kislorod. U asosan to'g'ridan-to'g'ri sintez yo'li bilan konsentrlangan nitrat kislota ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Ayrim hollarda konsentratsiyalanmagan nitrat kislota olishda ammiak-havo aralashmasini boyitish uchun ishlatiladi.

4. AMMIAKNING KONTAK OKSIDLANISHI

4.1 Jarayonning fizik-kimyoviy asoslari

Azot kislotasini ishlab chiqarishning zamonaviy usullari ammiakning kontaktli oksidlanishiga asoslangan. Ammiakning turli katalizatorlarda oksidlanishi va sharoitga qarab quyidagi reaksiyalar sodir bo'ladi:

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

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

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

Reaksiyalardan (14-16) tashqari, katalizatorning sirtga yaqin qatlamlarida sodir bo'ladigan boshqalar ham mumkin. Masalan, NO ning parchalanishi, N2O, NO2 va NH3 ning o'zaro ta'siri:

YO'Q N2+O2 (17)

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

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

Tabiiyki, reaktsiya (14) "foydali" bo'ladi. Termodinamik hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, reaksiyalar (14-16) amalda yakuniga etadi.

900°C da teskari reaksiyalar uchun muvozanat konstantalari (14-16) quyidagi qiymatlarga ega.

(20)

(21)

(22)

K1 = ,(23)

bu erda k1 - NO + H2O; k2 - NH3 + O2.

900 da ammiakning yakuniy mahsulotga katalitik aylanishi 100% ga etadi, ya'ni jarayon amalda qaytarib bo'lmaydi.

Biroq, (14-16) tenglamalar jarayonning haqiqiy mexanizmini aks ettirmaydi, chunki bu holda to'qqiz molekula bir vaqtning o'zida reaktsiyada to'qnashishi kerak edi (14); reaksiyada (16) - etti molekula. Bu deyarli aql bovar qilmaydi.

Katalizatorlarda ammiak oksidlanishining bir qancha mexanizmlari taklif qilingan. Mexanizmlar haqidagi fikrlardagi farqlar quyidagicha:

1) katalizatorda oraliq mahsulot orqali NO va N2 hosil bo'lishi;

2) NO ning hosil bo'lishi katalizatorda, N2 hosil bo'lishi esa katalizatorda va gaz hajmida sodir bo'ladi.

Yuqoridagilarga asoslanib (muvozanat konstantasi va oksidlanish mexanizmlari haqida) shuni aytish mumkinki, tanlangan katalizator yuqori faollikka (yuqori reaksiya tezligi va qisqa tutash vaqti: u oshgani sayin N2 hosil bo‘lish ehtimoli ortadi) va nisbatan selektivlikka ega bo‘lishi kerak. reaksiyaga (14).

Bizning va xorijiy olimlar tomonidan taklif qilingan bir qancha mexanizmlar orasida L.K. Androsov, G.K. Boreskov, D.A. Epshteyn.

Mexanizmni bosqichma-bosqich quyidagicha ko'rsatish mumkin:

1-bosqich - platina sirtining oksidlanishi. Peroksid katalizator-kislorod kompleksi hosil bo'ladi (1-rasm).

1-rasm - Peroksid katalizator-kislorod kompleksining tuzilishi

bosqich - kislorod bilan qoplangan platina yuzasida ammiakning tarqalishi va adsorbsiyasi. Katalizator-kislorod-ammiak kompleksi hosil bo'ladi (2-rasm).

2-rasm - Katalizator-kislorod-ammiak kompleksining tuzilishi

bosqich - elektron obligatsiyalarni qayta taqsimlash, eski aloqalarni buzish va yangi aloqalarni mustahkamlash.

bosqich - mahsulotlarning desorbsiyasi va gaz oqimiga tarqalishi (barqaror NO va H2O birikmalari sirtdan chiqariladi).

Bo'shatilgan markazlar yana kislorodni adsorbsiyalaydi, chunki kislorodning diffuziya tezligi ammiaknikidan yuqori va hokazo. Olimlarning fikricha, katalizator panjarasiga kiruvchi kislorod (platina bo'lmagan kontakt) ammiak oksidlanish reaksiyasida qatnashmaydi (usul yordamida isbotlangan). belgilangan atomlar).

Ammiakning azotga aylanishi, I.I. Berger va G.K. Boreskov, ammiakning kislorod bilan ham, azot oksidi bilan ham reaksiyalari natijasida hajmda paydo bo'lishi mumkin.

Jarayonning kinetik, o'tish va diffuziya hududlari mavjud. Kinetik mintaqa past haroratlar uchun xarakterlidir: u katalizatorning yonish harorati bilan chegaralanadi, bunda uning sirtining tez o'z-o'zidan isishi qayd etiladi, ya'ni tutuşma haroratiga qadar, tezligi kimyoviy reaksiya tezligi bilan chegaralanadi. kontaktda. T > Tzazhda allaqachon diffuziya jarayonni boshqaradi - kimyoviy reaktsiya tezdir. Jarayon diffuziya hududiga o'tadi. Aynan shu hudud (600-1000 ) sanoat sharoitida statsionar avtotermik jarayon uchun xosdir. Bu gazning hajmli tezligini ajralmas darajada oshirishni va aloqa vaqtining qisqarishini anglatadi.

Ammiakning faol katalizatorlarda oksidlanish reaktsiyasi avvalroq boshlanadi: palladiyda (Pd) 100 da. , platinada (Pt) 145 da , temir ustida (Fe) 230 da , metall oksidlarida reaktsiyaning boshlanishi harorati keng tarqalgan. Shu bilan birga, u T > 600 da etarli tezlik va transformatsiya darajasiga etadi .

4.2 Ammiakning oksidlanish katalizatorlari

Deyarli barcha nitrat kislota zavodlari ammiakning oksidlanishi uchun katalizator sifatida platina yoki uning qotishmalaridan foydalanadi.

Platina qimmat katalizator hisoblanadi, lekin u uzoq vaqt davomida yuqori faollikni saqlaydi, etarli darajada barqarorlik va mexanik kuchga ega va osongina qayta tiklanadi. Nihoyat, katalizatorning zamonaviy tarmoq shakli bilan platinadan foydalanish eng oddiy turdagi aloqa apparatlaridan foydalanish imkonini beradi. U oson yonadi va ishlab chiqarish birligiga sarflanishi ahamiyatsiz.

Nitrat kislota ishlab chiqarishda platina va uning qotishmalari uchun tashuvchilar ishlatilmaydi, chunki tashuvchilar ishtirokida katalizatorning faolligi nisbatan tez pasayadi va uning qayta tiklanishi qiyinlashadi. Zamonaviy zavodlarda katalizatorlar uchun platina panjara shaklida qo'llaniladi. To'r shakli platinaning nisbatan kam iste'moli bilan aloqa apparatida katta katalizator sirtini hosil qiladi. Izgaralar odatda simning diametri 0,045-0,09 mm bo'lgan hujayra tomonidagi o'lchamlari 0,22 mm bo'lgan ishlatiladi. Simlar bilan band bo'lmagan to'rlarning maydoni uning umumiy maydonining taxminan 50-60% ni tashkil qiladi. Boshqa diametrli iplarni ishlatganda, to'quv soni sim bilan band bo'lmagan bo'sh joy belgilangan chegaralar ichida qolishi uchun o'zgartiriladi.

Atmosfera bosimi ostida ishlaydigan kontaktli qurilmalarda. 2 dan 4 tagacha, ko'pincha 3 ta, 8 atmgacha bo'lgan bosim ostida ishlaydigan qurilmalarda - 13 dan 16 gacha panjara o'rnating. Bitta panjara o'rnatilganda ammiak molekulalarining bir qismi katalizator bilan aloqa qilmaydi, bu esa azot oksidi unumini kamaytiradi. Eng yaxshi sharoitlarda aloqa darajasi bir to'rda 86-90%, ikkita to'rda 95-97% va uchta to'rda 98% ga yetishi mumkin. Atmosfera bosimi ostida ishlaganda 4 dan ortiq panjara ishlatilmaydi, chunki ko'p sonli tarmoqlar bilan aloqa apparatining ishlashi ortib borayotgan bo'lsa-da, gaz oqimiga qarshilik sezilarli darajada oshadi. To'rlar bir-biriga mahkam o'rnashishi kerak, chunki aks holda, to'rlar orasidagi bo'sh bo'shliqda azot oksidi chiqishini kamaytiradigan bir qator bir hil reaktsiyalar sodir bo'ladi.

Ish jarayonida platina panjaralari juda bo'shashadi. Ularning silliq va porloq iplari shimgichli va mot bo'lib qoladi, elastik to'rlari mo'rt bo'ladi. Shimgichli, bo'shashgan sirtning shakllanishi iplarning qalinligini oshiradi. Bularning barchasi platinaning katalitik faolligini oshiradigan yuqori darajada rivojlangan tarmoq sirtini yaratadi. Faqat katalizatorning gazlar bilan birga keladigan aralashmalar bilan zaharlanishi keyinchalik uning faolligini pasayishiga olib kelishi mumkin.

Vaqt o'tishi bilan platina dokalarining sirtining bo'shashishi dokalarning kuchli vayron bo'lishiga olib keladi, bu esa platinaning katta yo'qotilishiga olib keladi.

Katalizator ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan platina tarkibida temir bo'lmasligi kerak, bu allaqachon 0,2% da azot oksidi hosilini sezilarli darajada kamaytiradi.

Sof platina yuqori haroratlarda tez parchalanadi va uning eng kichik zarralari gaz oqimi bilan birga olib ketiladi. Platina guruhining boshqa metallari sof shaklda katalizator sifatida ishlatilmaydi. Palladiy tezda parchalanadi. Iridium va rodiy juda faol emas. Osmiy oson oksidlanadi.

Platina qotishmalari o'rganildi va qo'llanildi, ular kuchliroq va sof platinadan kam bo'lmagan faollikka ega. Amalda platinaning iridiy yoki rodiy, ba'zan palladiy bilan qotishmalari qo'llaniladi. Yuqori haroratlarda 1% iridiyli platina qotishmasidan tayyorlangan panjaralar platinadan ko'ra faolroq. Platina-rodiy qotishmalariga sezilarli darajada katta faollik va, xususan, mexanik kuch xosdir.

Azot oksidining eng yaxshi rentabelligi 10% rodyum o'z ichiga olgan platina qotishmalarida ishlaganda olinadi. Biroq, rodyumning platina bilan solishtirganda yuqori narxini hisobga olgan holda, uning qotishmalardagi tarkibi odatda 7-5% gacha kamayadi.

Ammiak platina-rodiy to'rlarida bosim ostida oksidlanganda, sof platina to'rlariga qaraganda ancha yuqori nitrat oksidi hosili olinadi.

Platina katalizatorlari ozuqa gazida mavjud bo'lgan ba'zi aralashmalarga sezgir. Shunday qilib, gazda 0,00002% fosfin (RN3) mavjudligi konversiya darajasini 80% ga kamaytiradi. Kamroq kuchli zaharlar vodorod sulfidi, asetilen bug'lari, moylash moylari, temir oksidi va boshqa moddalardir. To‘rlarni 10-15% li xlorid kislota eritmasi bilan 60-70°C da 2 soat ishlov berish orqali qayta tiklanadi.So‘ngra to‘rlar distillangan suv bilan yaxshilab yuviladi, quritiladi va vodorod alangasida kuydiriladi. Ishlash jarayonida to'rlarning fizik tuzilishi o'zgaradi va qotishmaning mexanik mustahkamligi pasayadi, bu metallning yo'qotilishini oshiradi va katalizatorning xizmat qilish muddatini qisqartiradi.

4.3 Gaz aralashmasining tarkibi. Ammiak-havo aralashmasidagi optimal ammiak miqdori

Havo asosan ammiakni oksidlash uchun ishlatiladi. NO hosil bo'lishi bilan reaksiya (24) bo'yicha ammiakning oksidlanishi uchun kislorod sarfini quyidagicha hisoblash mumkin:

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

Reaksiyaga (24) ko'ra, 1 mol NH3 1,25 mol O2 ni tashkil qiladi = , keyin - NH3 tarkibini quyidagicha ifodalash mumkin:

qayerda - havo bilan aralashtirilgan NH3 miqdori; 100 - aralashmaning umumiy miqdori (%).

Biroq, bu nazariy. Amaliy maqsadlar uchun kislorodning ma'lum bir ortiqcha miqdori ishlatiladi, keyin ammiak konsentratsiyasi 14,4% dan kam bo'ladi (hajm).

Ammiak-havo aralashmasidagi ammiakning optimal kontsentratsiyasi uning eng yuqori miqdoridir, bunda O2:NH3 nisbatida yuqori NO chiqishi hali ham mumkin.< 2.

O2:NH3 nisbatining pasayishi bilan konversiya darajasining keskin pasayishi kuzatiladi< 1,7 и содержании NH3 в смеси равном 11,5 % (об.). Если увеличивать соотношение O2:NH3, например, >2, konvertatsiya tezligi sezilarli darajada oshadi.

Shunday qilib, muhim nuqta:

1) bir tomondan ammiak-havo aralashmasidagi NH3 miqdorining oshishi, ya'ni O2:NH3 nisbatining pasayishi ammiakning konversiya darajasining pasayishiga olib keladi;

2) boshqa tomondan, ammiak-havo aralashmasidagi NH3 miqdori ortishi bilan tizimning harorati ko'tariladi, chunki reaktsiyalar (14-16) bo'yicha ko'proq issiqlik ajralib chiqadi va konversiya darajasi ortadi, 4-jadvaldan ko'rinib turibdiki.

4-jadval - Ammiakning konversiya darajasining ammiak-havo aralashmasidagi tarkibiga bog'liqligi (P = 0,65 MPa)

Aralashmadagi NH3 miqdori, % (hajm) O2:NH3 nisbati Konversiya harorati, NH3 konvertatsiya tezligi, %9.531.9874391.8810.421.7878693.1610.501.7678993.3011.101.6782894.2111.531.5983495.30

4-jadvaldan ko'rinib turibdiki, O2:NH3 nisbatida haroratning 740 dan 830 ° C gacha ko'tarilishi 1,6-2 oralig'ida jarayonga ijobiy ta'sir qiladi. O2:NH3 nisbatida< 1,35 лимитирующая стадия процесса - диффузия кислорода.

Oksidlanish jarayonini ilgari ko'rib chiqilgan mexanizm bo'yicha amalga oshirish va N2 va N2O (kislorod etishmasligi bilan) hosil bo'lishini istisno qilish uchun platina yuzasi doimo kislorod bilan qoplanganligini ta'minlash uchun O2 ning ortiqcha bo'lishi kerak. U 30% dan ortiq bo'lishi kerak, ya'ni O2: NH3 nisbati > 1,62.

Gazning tarkibi nitrat kislota olishning ikkinchi bosqichi (NO oksidlanishi) oqimiga ham bog'liq bo'ladi.

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

Bundan tashqari, ortiqcha kislorod talab qiladi:

1) bosim ostida ishlaydigan tizimlar uchun - 2,5%;

2) atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlar uchun - 5%.

Nitrat kislota ishlab chiqarish uchun kislorodga bo'lgan talabni aniqlaydigan umumiy reaktsiya quyidagicha yoziladi

NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O (26)

Yana bir holat bor, shuning uchun ammiak kontsentratsiyasini 9,5% dan (hajm.) oshirish istalmagan. Bunday holda, qo'shimcha kislorodning kiritilishi (ya'ni, NO suyultirilishi) tufayli assimilyatsiya minoralarida azot oksidi kontsentratsiyasining pasayishi kuzatiladi. Shunday qilib, 9,5% (hajm) suyultirilgan nitrat kislota olishning barcha bosqichlari uchun optimal ammiak miqdori hisoblanadi.

Oksidlanish uchun havo o'rniga kisloroddan foydalanishingiz mumkin. Keyin, umumiy reaksiyaga (26) muvofiq, ammiak konsentratsiyasini 33,3% ga oshirish kerak (hajm). Biroq, bu erda xavfsizlik choralari ko'riladi, chunki ammiakning bunday konsentratsiyasi bo'lgan aralashma portlovchi bo'lib qoladi (5-jadval).

5-jadval - Ammiak-kislorod-azot aralashmalari uchun quyi (LEL) va yuqori (URL) portlash chegaralari

Gaz namligining oshishi bilan portlovchi chegaralar torayadi, ya'ni ammiakning bug'-kislorod konversiyasidan foydalanish mumkin.

Ammiakning kislorod bilan aralashmalari portlash bilan yonadi (Tflax = 700-800 ). Ushbu harorat chegaralarida ammiak-kislorod aralashmasidagi har qanday ammiak tarkibida o'z-o'zidan yonish sodir bo'ladi.

Amalda ishlatiladigan ammiak-havo aralashmalari (ammiak konsentratsiyasi 9,5-11,5% (hajm)) portlovchi emas (5-jadval). Ammiak-havo aralashmasining portlash chegaralarining turli bosimlarda ammiak va kislorod tarkibiga bog'liqligi mavjud.

Ammo shuni ta'kidlash kerakki, portlashning tarqalish tezligi past va ammiak-havo aralashmasi uchun 0,3-0,5 m / s ni tashkil qiladi. Ya'ni, portlashning tarqalish ehtimolini bartaraf etish uchun bu qiymatdan (0,5 m / s) kattaroq gaz tezligini yaratish kerak. Bu jarayonda faol platinoid katalizatorlardan foydalanish orqali erishiladi, bunda aloqa vaqti 10-4 sek va shuning uchun chiziqli tezlik 1,5 m / s dan ortiq bo'ladi.

4.4 Ammiakning bosim ostida oksidlanishi

Bosimning maqsadi:

1) jarayonning tezligini oshirish zarurati;

2) ixcham o'rnatishlar.

Yuqori bosimlarda ham NO ning chiqishi 100% ga yaqin ekanligi termodinamik jihatdan isbotlangan. Konverterning ishlashi bosimning oshishi va platinoid katalizatorning katakchalari sonining ko'payishi bilan ortadi. Bosimning oshishi bilan jarayon harorati ham 900 dan oshadi . Biroq, bosimning oshishi bilan NH3 konversiyasining yuqori darajasiga erishish uchun gazning konvertorda turish vaqtini oshirish kerak.

bu esa o'z navbatida to'rlar sonining ko'payishiga olib keladi.

Asosiy kamchilik - bu yuqori haroratlarda platina (Pt) katalizatorining yo'qolishi. Ushbu kamchiliklarni (platinaning yo'qolishi, konversiya darajasining pasayishi) kombinatsiyalangan ishlab chiqarish sxemasiga murojaat qilish, ya'ni atmosfera bosimida yoki unga yaqin joyda NH3 oksidlanish jarayonini va yuqori bosimda NO oksidlanish va yutilish jarayonini amalga oshirish orqali bartaraf etilishi mumkin. . Ushbu yondashuv ko'pincha ko'plab mamlakatlarning texnologik sxemalarida qo'llaniladi. Shu bilan birga, gazni tozalash uchun energiya xarajatlari nitrat kislota narxini oshiradi.

4.5 Ammiak oksidlanishi uchun optimal sharoitlar

Harorat. Ammiakning platinadagi reaksiyasi 145 dan boshlanadi , lekin past NO hosildorligi va asosan elementar azot hosil bo'lishi bilan davom etadi. Haroratning oshishi nitrat oksidi unumining oshishiga va reaksiya tezligining oshishiga olib keladi. 700-1000 oralig'ida NO hosildorligini 95-98% gacha oshirish mumkin. 650 dan 900 gacha bo'lgan haroratda aloqa vaqti taxminan besh baravarga kamayadi (5 dan 10-4 dan 1,1 gacha 10-4 soniya). Jarayonning talab qilinadigan harorat rejimi oksidlanish reaktsiyalarining issiqligi bilan saqlanishi mumkin. 10% NH3 ni o'z ichiga olgan quruq ammiak-havo aralashmasi uchun 96% konversiya tezligida nazariy gaz haroratining ko'tarilishi taxminan 705 ni tashkil qiladi. yoki taxminan 70 boshlang'ich aralashmadagi ammiakning har bir foizi uchun. 9,5% ammiakni o'z ichiga olgan ammiak-havo aralashmasidan foydalanib, reaksiyaning termal ta'siri tufayli taxminan 600 ° C haroratga erishish mumkin. , konversiya haroratini yanada oshirish uchun havo yoki ammiak-havo aralashmasini oldindan qizdirish kerak. Shuni esda tutish kerakki, ammiak-havo aralashmasi faqat 150-200 dan oshmaydigan haroratgacha qizdirilishi mumkin. 400 dan ortiq bo'lmagan isitish gazining haroratida . Aks holda, ammiakning dissotsiatsiyasi yoki elementar azot hosil bo'lishi bilan bir hil oksidlanishi mumkin.

Ammiakning kontaktli oksidlanish haroratini oshirishning yuqori chegarasi platina katalizatorining yo'qolishi bilan aniqlanadi. Agar 920 gacha bo'lsa Agar platina yo'qotishlari katalizator faolligining oshishi bilan ma'lum darajada qoplansa, u holda bu haroratdan yuqori bo'lsa, katalizator yo'qotishlarining ortishi reaktsiya tezligining oshishidan sezilarli darajada oshadi.

Zavod ma'lumotlariga ko'ra, atmosfera bosimi ostida ammiakning optimal konversiya harorati taxminan 800 ni tashkil qiladi. ; 9 atm bosim ostida ishlaydigan qurilmalarda u 870-900 ga teng .

Bosim. Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarishda yuqori bosimdan foydalanish, asosan, azot oksidining oksidlanish tezligini oshirish va hosil bo'lgan azot dioksidini nitrat kislotaga qayta ishlash istagi bilan bog'liq.

Termodinamik hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, hatto yuqori bosimda ham NO ning muvozanatli chiqishi 100% ga yaqin. Biroq, bu holda yuqori darajadagi aloqa faqat katalizatorli gazli matolarning ko'pligi va yuqori harorat bilan erishiladi.

Yaqinda sanoat sharoitida ko'p qatlamli katalizatorlarda gazni yaxshilab tozalash va harorat 900 ammiakning konversiya darajasini 96% ga yetkazishga muvaffaq bo'ldi. Optimal bosimni tanlayotganda, bosimning oshishi platina yo'qotishlarining oshishiga olib kelishini yodda tutish kerak. Bu kataliz haroratining oshishi, ko'p qatlamli tarmoqlardan foydalanish va yuqori gaz tezligi ta'sirida ularning mexanik yo'q qilinishining kuchayishi bilan izohlanadi.

3. Aralashmadagi ammiakning tarkibi. Odatda havo ammiakni oksidlash uchun ishlatiladi, shuning uchun aralashmadagi ammiak miqdori havodagi kislorod miqdori bilan belgilanadi. O2: NH3 = 1,25 stoxiometrik nisbatda (havo bilan aralashmada ammiak miqdori 14,4% ni tashkil qiladi), azot oksidi unumi sezilarli emas. NO hosildorligini oshirish uchun kislorodning bir oz ortiqcha bo'lishi kerak, shuning uchun aralashmadagi ammiak miqdori 14,4% dan kam bo'lishi kerak. Zavod amaliyotida aralashmadagi ammiak miqdori 9,5-11,5% oralig'ida saqlanadi, bu O2: NH3 = 21,7 nisbatiga to'g'ri keladi.

Ammiakni nitrat kislotaga qayta ishlash jarayonida kislorodga bo'lgan ehtiyojni aniqlaydigan umumiy reaksiya (26) O2:NH3 = 2 nisbatini beradi, bu boshlang'ich aralashmadagi ammiak miqdori 9,5% ga to'g'ri keladi. Bu shuni ko'rsatadiki, aralashmadagi ammiak kontsentratsiyasining 9,5% dan yuqori bo'lishi oxir-oqibatda NO kontsentratsiyasining oshishiga olib kelmaydi, chunki bu holda adsorbsion tizimga qo'shimcha havo kiritilishi kerak bo'ladi. Agar boshlang'ich reaktivlar sifatida ammiak-kislorod aralashmasi ishlatilsa, unda umumiy reaktsiya tenglamasiga muvofiq, undagi ammiak konsentratsiyasini 33,3% gacha oshirish mumkin bo'ladi. Biroq, ammiakning yuqori konsentratsiyasidan foydalanish qiyin, chunki bunday aralashmalar portlovchi hisoblanadi.

Nopoklarning ta'siri. Platina qotishmalari ammiak-havo aralashmasi tarkibidagi aralashmalarga sezgir. Gaz aralashmasida 0,0002% vodorod fosfidi mavjud bo'lganda, ammiakning konversiya darajasi 80% gacha kamayadi. Kamroq kuchli kontaktli zaharlarga vodorod sulfidi, atsetilen, xlor, moylash moyi bug'lari, temir oksidi, kaltsiy oksidi, qum va boshqalar kiradi.

Gazlarni dastlabki tozalash katalizatorning ishlash muddatini oshiradi. Biroq, vaqt o'tishi bilan katalizator asta-sekin zaharlanadi va NO rentabelligi pasayadi. Zaharlar va ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun panjaralar vaqti-vaqti bilan 10-15% xlorid kislota eritmasi bilan ishlov berish orqali qayta tiklanadi.

5. Aloqa vaqti. Optimal aloqa vaqti ammiak oksidlanish tezligi bilan belgilanadi. Ko'pincha, oksidlanish darajasi kuniga birlik (m2) uchun oksidlangan ammiak miqdori (kg) sifatida aniqlanadi (katalizator intensivligi). Gazning katalizator bilan aloqa qilish muddati yoki aloqa vaqti tenglama bilan aniqlanadi:

Vsv / V

bu yerda t - gazning katalizator zonasida turish vaqti, sek; Vw - katalizatorning erkin hajmi, m3; Vt - kontakt sharoitida m3 hajmli tezlik sek-1.

Ammiakni azot oksidiga aylantirishning maksimal darajasi gazning katalizator bilan aloqa qilishning aniq belgilangan vaqtida erishiladi. Optimal aloqa vaqti maksimal NO hosildorligiga erishiladigan vaqt emas, balki biroz qisqaroq deb hisoblanishi kerak, chunki mahsulot hosildorligining pasayishi hisobiga ham yuqori mahsuldorlikda ishlash iqtisodiy jihatdan foydalidir. Amaliy sharoitda ammiakning katalizator bilan aloqa qilish vaqti 1 ga teng 10-4 dan 2 gacha 10-4 sek.

Ammiakni havo bilan aralashtirish. Aloqa zonasiga kiradigan ammiak-havo aralashmasining to'liq bir xilligi azot oksidining yuqori hosilini olishning asosiy shartlaridan biridir. Gazlarni yaxshi aralashtirish nafaqat yuqori darajadagi aloqani ta'minlash, balki portlash xavfidan himoya qilish uchun ham katta ahamiyatga ega. Mikserning dizayni va hajmi gazning yaxshi aralashishini to'liq ta'minlashi va ammiakning katalizatorga alohida oqimlarda tushishini istisno qilishi kerak.

5. ALOQA QURILMALARI

Eng murakkab va sezilarli yaxshilanishlarga duchor bo'lgan aloqa apparatining o'zi dizayni.

3-rasm - Ostwald aloqa apparati: 1 - ammiak-havo aralashmasi kollektori; 2 - platina spirali; 3 - ko'rish oynasi; 4 - azotli gaz kollektori

Birinchi sanoat kontakt apparati Ostvald apparati (3-rasm), ikkita konsentrik trubadan iborat bo'lgan: diametri 100 mm bo'lgan tashqi cho'yan quvur, ichki tomoni sirlangan va nikeldan yasalgan ichki diametri 65. mm. Ammiak-havo aralashmasi tashqi quvur orqali apparatga pastdan kirib, ichki quvurning yuqori qismida joylashgan katalizatorga tushdi. Azotli gazlar ichki quvur orqali kollektorga yo'naltirildi va kiruvchi aralashmaga issiqlik berdi.

Katalizator qalinligi 0,01 mm va kengligi 20 mm bo'lgan platina folga chiziqlaridan iborat bo'lib, spiral shaklida o'ralgan. Lentalardan biri silliq, ikkinchisi 1 mm burmalar bilan gofrirovka qilingan. Ammiakning konversiya darajasi 90-95% ga yetdi, havo bilan aralashmasi NH3 8% (hajm), apparatning unumdorligi kuniga 100 kg nitrat kislota edi.

Katalizatorning bu shakli uning hajmini oshirish orqali apparatning unumdorligini oshirishga imkon bermadi. Ostvald apparatida gaz aralashmasining bir xil ta'minlanishi ta'minlanmadi, chunki katalizatorga kirishdan oldin gaz oqimi o'z yo'nalishini 180 ° ga o'zgartirdi va shundan keyingina unga kirdi. Bundan tashqari, apparatning dizayni yuqori haroratli zonadan azot (II) oksidlarini tezda olib tashlashga imkon bermadi.

Aloqa apparatining keyingi dizaynlarida katalizator diametri 0,06 mm bo'lgan filamentlar panjarasi shaklida ishlatilgan.

4-rasm - Andreevning aloqa apparati: 1 - platina panjaralari; 2 - ko'rish oynasi

Rossiyada birinchi nitrat kislota ishlab chiqarish Andreevning kontakt apparati bilan jihozlangan bo'lib, kuniga 386 kg nitrat kislota ishlab chiqargan va dunyodagi eng ilg'or hisoblanadi. Diametri 300 mm va balandligi 450 mm bo'lgan silindrsimon apparat quyma temirdan yasalgan. Gazlar aralashmasi pastdan kelgan (4-rasm). Platina katalizatorining panjarasi apparat bo'ylab, uning o'rtasida joylashgan edi.

Ushbu apparatni ishlab chiqarish uchun quyma temirdan foydalanish bir qator kamchiliklarga ega edi: yon reaktsiyalar paydo bo'lishi, platina shkalasi bilan ifloslanishi. Undagi konvertatsiya darajasi 87% dan oshmadi.

5-rasm - Fisherning aloqa apparati: 1 - nozul; 2 - platina panjarasi; 3 - izolyatsiya

Fisher apparati alyuminiydan qilingan, uning diametri 1000 mm, balandligi 2000 mm (5-rasm). Pastki qismdan apparat chinni Raschig halqalari bilan to'ldirilgan, yuqori qismi esa o'tga chidamli g'isht bilan qoplangan. Qurilmaning dizayni ammiak-havo aralashmasini katalizatorga bir xil etkazib berishni ta'minlamadi, 700-720 ° S aloqa haroratida oksidlarning 89-92% ni tashkil etdi. Qurilmaning ammiakdagi mahsuldorligi 600-700 kg / kun. Katalizatorga tushgan o'tga chidamli g'isht zarralari uning faolligini pasaytirdi.

6-rasm - Bamag apparati: 1 - nozul; 2 - platina panjarasi; 3 - ko'rish oynasi

Bamag tomonidan taklif qilingan apparat (6-rasm) keng asoslar bilan bog'langan ikkita kesilgan konusdan iborat bo'lib, ular orasida katalizator panjaralari joylashtirilgan. Eng keng qismidagi apparatning diametri 1,1 m yoki 2,0 m edi.

Ammiak-havo aralashmasi pastdan apparatga kiritildi. Dastlab, apparat alyuminiydan qilingan, keyin uning yuqori, issiq qismi zanglamaydigan po'latdan yasalgan. Aralashmani yaxshiroq aralashtirish uchun apparatning pastki qismiga Raschig halqalari quyiladi.

Ushbu qurilmalarning asosiy kamchiliklari katalizatordagi gaz aralashmasining pastdan yo'nalishi bo'lib, bu kataklarning tebranishiga va platina yo'qotilishining oshishiga olib keldi.

Aloqa apparati dizaynini o'rganish shuni ko'rsatdiki, gaz aralashmasining yuqoridan pastgacha yo'nalishi katalizator tarmoqlarining ishini barqarorlashtiradi, qimmat tanqis platina katalizatorining yo'qolishini kamaytiradi, konversiya darajasini 1,0-1,5% ga oshiradi va imkon beradi. ikki bosqichli katalizatordan foydalanish, bunda ikkinchi bosqichda oksidli platina bo'lmagan katalizator ishlatiladi.

Qurilmaga yuqoridan gaz aralashmasi etkazib berilganda, uning pastki qismida izolyatsion material qatlami, shuningdek, katalizatorning o'tga chidamli chang va temir bilan ifloslanishi xavfi bo'lmagan bug 'qozonining rulonlari va o'ta qizdirgich qo'yilishi mumkin. masshtab. Bu atrof-muhitga reaktsiya issiqligining yo'qolishini kamaytiradi.

Katalizator yuzasida harorat taqsimotini o'rganish shuni ko'rsatdiki, katalizatorning devorlarga tutash qirralari pastroq haroratga ega va shunga mos ravishda aloqa darajasi pasayib, azot oksidi (II) umumiy unumini kamaytiradi. Shu nuqtai nazardan, aloqa apparatining kirish qismining geometriyasi katta ahamiyatga ega, u 30 ° dan yuqori bo'lmagan burchakka ega silliq divergent konus bo'lishi kerak.

7-rasm - Parsons apparati: 1 - silindrsimon platina to'r; 2 kvarts pastki; 3 - ko'rish oynasi; 4 - izolyatsiya

Amerika Qo'shma Shtatlarida balandligi 33 sm va diametri 29 sm bo'lgan to'rt qavatli silindr shaklida o'ralgan katalizator panjarasining vertikal joylashuvi bilan Parsons apparati yaratilgan (7-rasm). Platinali silindr refrakter g'isht bilan qoplangan metall korpusga joylashtirildi, bu esa issiq katalizator bilan yaxshi issiqlik almashinuvini ta'minladi. Bunday apparatning mahsuldorligi kuniga 1 tonnagacha ammiakni tashkil etdi, konversiya darajasi 95-96% ni tashkil etdi.

Ushbu qurilmaning afzalligi qurilma hajmiga nisbatan katta katalizator yuzasi. Uning kamchiligi ammiak-havo aralashmasining katalizatorga notekis ta'minlanishidir. Ekran katalizatorining pastki qismidan yuqori qismidan ko'ra ko'proq aralash o'tadi.

Har xil shakldagi bir qator qurilmalar sinovdan o'tkazildi: ikkita yarim shar, konus va yarim shar shaklida gaz oqimining pastdan yuqoriga yo'nalishi bilan. Ushbu qurilmalar 0,51 MPa gacha bo'lgan jarayon amalga oshirilganda ham hech qanday maxsus afzalliklarga ega emas edi, konvertatsiya darajasi 90% dan oshmadi.

8-rasm - Dupont apparati: 1 - platina panjaralari; 2 - panjara; 3 - suv ko'ylagi

Jarayonni yuqori bosimda amalga oshirayotganda, konuslardan tashkil topgan DuPont apparati (8-rasm) keng tarqaldi: yuqori qismi nikeldan, pastki qismi esa issiqqa chidamli po'latdan yasalgan. Pastki korpus sovutish uchun suv ko'ylagi bilan ta'minlangan. Panjara ustiga qo'yilgan katalizator to'rtburchaklar panjaralar paketi shaklida tayyorlanadi.

Hozir butun dunyo bo'ylab ular katta quvvatli - yiliga 400-600 tonnagacha suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun bloklarni loyihalashtirmoqda va qurmoqdalar. Bunday birliklar uchun gaz oqimi bo'ylab joylashgan kataklarning tekis qatlamlari yoki granulali material qatlami bo'lgan kontakt qurilmalari 5-7 m gacha bo'lgan katta diametrga ega bo'lishi kerak.Ammo, apparat diametrining oshishi bilan, bir xillik bilan bir xillik, gaz oqimi bo'ylab bir xil bo'lishi kerak. ammiak-havo aralashmasining apparatning kesimi bo'ylab taqsimlanishi yomonlashadi va unumdorlik birligiga metall iste'moli ortadi, gardishli bo'g'inlarni muhrlashda qiyinchiliklar ortadi. Katta diametrli (4 m dan ortiq) asboblarni temir yo'l orqali tashish mumkin emas, ularni zavod maydonchasida ishlab chiqarish jiddiy qiyinchiliklar bilan bog'liq.

Shu nuqtai nazardan, silindr yoki konus shaklida tayyorlangan gaz aralashmasining katalizator orqali radial oqimiga ega konvertor eng istiqbolli hisoblanadi. Katalizatorning bunday joylashishi bilan apparatning diametrini o'zgartirmasdan, uning balandligini va shunga mos ravishda unumdorligini oshirish mumkin.

Katalizatorning silindrsimon joylashuvi bo'lgan qurilmalarning konstruktsiyalari uzoq vaqtdan beri ma'lum (Parsons qurilmalari), ammo ularning unumdorligi 4,5 kg / soat ammiakdan 14,3 t / soatgacha oshishi bilan gaz aralashmasini taqsimlashda muammolar paydo bo'ldi. oqimlar, issiqlik uzatish, katalizator biriktirilishi va boshqalar.

9-rasm - Parsonsning takomillashtirilgan apparati: 1 - tanasi; 2 - qopqoqlar; 3 - sovutish suvi kollektori; 4 - qo'llab-quvvatlovchi qurilma; 5 - azotli gazlarni chiqarish uchun armatura; 6 - katalizatorlar panjaralari; 7 - sovutgich uchun kanallar; 8 - gazlar uchun kanallar

Yangi qurilmalardan biri takomillashtirilgan Parsons apparatidir (9-rasm). U qopqoqli korpusdan, ammiak-havo aralashmasini kiritish va azotli gazlarni chiqarish uchun armaturadan iborat. Katalizator silindrsimon sirt bo'ylab vertikal ravishda joylashtirilgan va qopqoqlar ostida o'rnatilgan platina panjaralaridir. To'rlar ammiak-havo aralashmasini kontakt tarmoqlariga etkazib berish uchun gorizontal kanallarga va sovutish suvi bilan ta'minlash uchun vertikal kanallarga ega bo'lgan keramik tayanch moslamasiga cho'zilgan. Bunday qo'llab-quvvatlovchi qurilmaning kamchiliklari katalizatorga kiradigan gazning alohida oqimlar shaklida taqsimlanishi bo'lib, buning natijasida katalizatorning maydoni to'liq ishlamaydi.

Shakl 10 - Radial gaz oqimi bilan aloqa apparati: 1 - korpus; 2 - qopqoq; 3 - qo'llab-quvvatlovchi elementlar tizimi; 4 - katalizator; 5 - panjara; 6 - ko'r pastki

Radial gaz oqimiga ega qurilma taklif etiladi (10-rasm), u korpus 1 va ammiak-havo aralashmasini kiritish uchun fittingli qopqoqdan iborat. Korpusning pastki qismida azotli gazlarni kiritish uchun armatura mavjud. Tsilindr va konus shaklidagi katalizatorli dokalar vertikal ravishda joylashtirilgan. Shu bilan birga, ushbu qurilma katalizatorga gazlarni bir xil etkazib berishni ham ta'minlamaydi.

11-rasm - Donador katalizatorli kontakt qurilmasi: 1 silindrsimon korpus; 2 - markaziy teshik bilan qoplash; 3, 4 - koaksiyal silindrsimon teshilgan tarqatish tarmoqlari; 5 - halqasimon pastki; 6 - chiqish moslamasi

Radial gaz oqimi va donador katalizatorli apparat taklif etiladi. Katalizator sifatida platina bo'lmagan katalizatorning tashuvchisi yoki planshetlarida cho'ktirilgan platina metallari ishlatiladi (11-rasm).

11-rasmdagi apparat silindrsimon korpus 1 dan iborat bo'lib, uning yuqori qismiga ammiak-havo aralashmasi kiritiladi, pastki qismida azotli gazlar chiqariladi. Ichkarida ikkita koaksial silindrsimon teshilgan taqsimlash panjaralari 3 va 4 mavjud bo'lib, ular o'rtasida donador katalizator qatlami 7. armatura 6.

Apparatga kirishda ammiak-havo aralashmasi ikki oqimga bo'linadi. Asosiy qism korpusning devorlari va tashqi tarqatish tsilindri orasidagi halqali bo'shliqqa o'tadi va katalizatorga radiusli ravishda kiradi. Ikkinchi, kichikroq qism qopqoqdagi teshikdan o'tib, eksa bo'ylab katalizatorga kiradi. Katalizatorda gaz aralashmasining bir tekis taqsimlanishi ta'minlanmagan.

Ushbu dizaynlarning kamchiliklari ammiak-havo aralashmasining 200 dan ortiq qizib ketishidir. gaz tezligining nolga kamayishi tufayli ko'r taglik yaqinida. Gazning haddan tashqari qizishi katalizator dokalarining haddan tashqari qizib ketishiga va ularning aşınmasının kuchayishiga olib keladi.

12-rasm - Konus shaklida katalizatorli apparat: 1 - gazni isitish uchun ko'ylak; 2 - katalizator; 3 - qo'llab-quvvatlovchi quvur qurilmasi; 4 - suv ko'ylagi

Asbob (12-rasm) uchburchak shaklidagi bo'laklardan taxminan 60 ° tepalik burchagi bo'lgan konusga payvandlangan platina to'rning bir necha qatlamlari shaklida katalizatorni o'z ichiga oladi. Panjara to'plami konusning generatrix bo'ylab 6-12 trubadan iborat bo'lgan tuzilishga asoslangan bo'lib, u orqali sovutish suvi o'tadi. Katalizatorning bu shakli gaz oqimi bo'ylab joylashgan tekis katalizatorga nisbatan katta o'ziga xos sirtga ega (apparat hajmiga nisbatan). Biroq, silindrsimon katalizator bilan solishtirganda, uning o'ziga xos sirt maydoni kichikroq.

13-rasm - Ammiakni yuqori bosim ostida oksidlash uchun kontakt apparati: 1 - korpus; 2 - ichki konus; 3 - kommutator; 4 - ateşleyici; 5 - katalizatorlar panjaralari; 6 - super isitgich; 7 - bug 'qozonining paketlari; 8 - iqtisodchi

13-rasmda 0,71 MPa bosim ostida ammiakni oksidlanish uchun kontakt apparati ko'rsatilgan. Qurilma bir-biriga o'rnatilgan ikkita konusdan iborat. Ammiak-havo aralashmasi pastdan ichki va tashqi konuslar orasidagi bo'shliqqa kiradi, ko'tariladi va u erdan ichki konusdan pastga tushadi. To'rlar shaklida tayyorlangan platina katalizatoriga boradigan yo'lda, aralash Raschig halqalarining tarqatish moslamasida yaxshi aralashtiriladi.

Kiruvchi gaz aralashmasining haroratini va konversiya jarayonini o'lchash uchun apparat termojuftlar bilan jihozlangan: katalizatordan oldin to'rtta va undan keyin to'rtta. Gaz namunalarini olish uchun bug 'namuna olish quvurlari mavjud: katalizatordan oldin to'rtta va undan keyin to'rtta. Katalizator aylanma gorelka (olovli) yordamida beriladigan azot-vodorod aralashmasi bilan yondiriladi.

14-rasm - Grand Paroiss kontakt apparati: 1 - tanasi; 2 panjara; 3 - platina katalizatori; 4 - zirhli to'r; 5 - halqalar qatlami; 6 teshikli plastinka; 7 - super isitgich; 8 - chiqindi issiqlik qozoni

O'rtacha 0,40-0,50 MPa bosim ostida ishlaydigan qurilmalar orasida Grande Paroiss kompaniyasining zanglamaydigan po'latdan yasalgan apparati qiziqish uyg'otadi (14-rasm). U yuqoridan elliptik qopqoq bilan yopilgan, gaz aralashmasini kiritish uchun kirish moslamasi bo'lgan korpusdan iborat. Qopqoq ostida teshilgan konus, so'ngra to'siq bor. Platina to'rlari tepasida taqsimlash panjarasi o'rnatilgan bo'lib, uning ustida oqim tezligi pulsatsiyasi uchun damper vazifasini bajaradigan oltita panjara qatlami yotadi. Qurilmaning kamchiliklari - kiruvchi ammiak parchalanishi mumkin bo'lgan katalizatorning yuqori harorati hududida turg'un zonalarning mavjudligi.

6. TANLASH VA TA’RIFI TEXNOLOGIK SHOMENI KONSENTTRATLANMAGAN AZOT KISLOTA ISHLAB CHIQARISH.

Ishlab chiqarish jarayonining shartlariga qarab, nitrat kislota tizimlarining quyidagi turlari ajratiladi:

1) atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlar;

2) yuqori bosimda ishlaydigan tizimlar (4-8 atm);

3) ammiakning oksidlanishi past bosimda, oksidlarning yutilishi esa yuqori bosimda amalga oshiriladigan kombinatsiyalangan tizimlar.

Ushbu texnologik sxemalarni ko'rib chiqing.

1) atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlar;

15-rasm - Atmosfera bosimida suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun o'rnatish sxemasi: 1 - suv tozalash moslamasi; 2 - mato filtri; 3 - ammiak-havo fan; 4 - karton filtri; 5 - konvertor; 6 - bug 'qayta tiklash qozoni; 7 - yuqori tezlikda ishlaydigan muzlatgich; 8 - sovutgich-kondensator; 9 - azotli gazlar uchun fan; 10 - assimilyatsiya minoralari; 11 - oksidlanish minorasi; 12 - azot oksidlarini ishqorlar tomonidan singdirish uchun minora; 13 - kislotali muzlatgich; 14, 15 - nasoslar

Bu tizimlar (15-rasm) uskunaning kattaligi (kislota va ishqoriy singdirish minoralarining ko‘pligi), unumdorligi pastligi, kislotali va ishqoriy assimilyatsiya tizimlarida ma’lum miqdorda xlor to‘planishi tufayli endi ishlamaydi. doimiy ravishda almashtirilishi kerak bo'lgan uskunaga kuchli korroziy ta'sir ko'rsatadi va bu katta iqtisodiy xarajatlarga olib keladi.

2) birlashtirilgan tizimlar;

16-rasm - Kombinatsiyalangan usulda nitrat kislota olish: 1 - tez ishlaydigan muzlatgich; 2 - muzlatgich; 3 - turbo dvigatel; 4 - reduktor; 5 - azotli gazlarning turbokompressori; 6 - chiqindi gazlarni sug'orish uchun turbina; 7 - oksidlovchi; 8 - issiqlik almashtirgich; 9 - sovutgich-kondensator; 10 - assimilyatsiya ustuni; 11 - kislotali klapan; 12 - kondensat kollektori; 13, 14 - nitrat kislota kollektorlari

Ushbu sxemaning asosiy afzalliklari:

1. Bu tizimlar (16-rasm) tashqi energiya sarfisiz ishlaydi, chunki ammiak oksidlanish va azot oksidi oksidlanish issiqligi havo va azotli gazlarni kerakli bosimlarga siqish uchun energiya olish uchun etarli;

2. Uskunaning ixchamligi.

3. Bunday agregatlarning unumdorligi sutkada 1360 t.

Sxemaning kamchiliklari:

Bu sxemaning asosiy kamchiligi shundaki, ammiak 9 atm bosimda oksidlanganda konversiya darajasi atmosfera bosimiga nisbatan 2–3% kam, platina katalizatorining yoʻqolishi esa 2–3 marta koʻp boʻladi. Shunday qilib, bu jarayonni atmosfera bosimi ostida o'tkazish yanada foydalidir. Ammo nitrat kislota ishlab chiqaradigan zamonaviy kuchli ustaxonalar uchun bu holda ko'p sonli katta o'lchamli qurilmalar talab qilinadi va natijada qurilish-montaj ishlarining narxi oshadi. Ushbu mulohazalar ammiakni konversiyalash jarayonida bosimni oshirishga murojaat qilish zarurligini keltirib chiqaradi. Shu munosabat bilan, taxminan 2,5 atm bosim qabul qilinadi, chunki ammiak va katalizatorning o'rtacha yo'qotishlari bilan atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlardagi hajmga nisbatan apparatning hajmi 2,5 baravar kamayadi.

3) yuqori bosim ostida ishlaydigan tizimlar.

Sxemaning afzalliklari (17-rasm):

1. Jihoz ixcham, barcha qurilmalarni tashish mumkin. Jihozning quvvat aylanishi avtonomdir va kimyoviy ishlab chiqarish o'chirilganda, u boshqaruv panelidan o'chirilgunga qadar ishda qoladi. Bu kimyoviy jarayonning tasodifiy o'chirilishi holatlarida jihozni tezda ishga tushirishga imkon beradi. Qurilmani ish rejimida boshqarish avtomatlashtirilgan.

2. 0,716 MPa yagona bosim birliklarida ishlab chiqarilgan nitrat kislotasining haqiqiy tannarxi va energiya zichligi AK-72 agregati va kombinatsiyalangan sxema bo'yicha ishlaydigan blok bilan solishtirganda eng past bo'lib qolmoqda.

3. Chiqindilarni issiqlik qozoni o'rniga turbina oldidagi chiqindi gazlarni 1120 K gacha qizdirish uchun aloqa apparati orqasida yuqori haroratli issiqlik almashtirgich o'rnatiladi. Shu bilan birga, quvvatning oshishi hisobiga gaz turbinasi, ishlab chiqarish quvvati 274 ga oshdi AK-72 birligi bilan solishtirganda.

4. Sxemada texnologik apparat bilan parallel ravishda doimiy yoqilgan yonish kamerasi o'rnatiladi, bu esa mashina blokining ishlashini ishlab chiqarish liniyasidan mustaqil ravishda amalga oshirishga, shuningdek, operatsiyadan silliq o'tishni ta'minlashga imkon beradi. mashinaning ishlamay rejimida texnologiya jarayoni yoqilgan holda mashinaning ishlashiga.

Sxemaning kamchiliklari:

1. Jarayon palladiy katalizatoriga juda katta yuklarni keltirib chiqaradigan qurilmada yuqori haroratlarda davom etadi va u muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Adabiyotlar ma’lumotlariga ko‘ra, 1 tonna nitrat kislotaga nisbatan qaytarilmas yo‘qotishlar atmosfera bosimida jarayon uchun 40-45 mg, 0,3-1,6 MPa da 100 mg, 0,7-0,9 MPa da 130-180 mg. Ya'ni bosim ostida ishlaydigan zavodlarda platina yo'qotilishi atmosfera bosimida ishlaydigan o'simliklardagi haroratga nisbatan yuqori kataliz harorati tufayli ortadi.

2. Gaz turbinasiga kirishdan oldin havoni juda yuqori darajada tozalash talab etiladi, chunki kompressorning havo sig'imi 10% gacha, samaradorligi esa 6% gacha kamayishi mumkin.

Ushbu kurs loyihasida gaz turbinasi tomonidan boshqariladigan kompressor bilan bosim ostida nitrat kislota olish sxemasi batafsil ko'rib chiqiladi (17-rasm).

0,716 MPa bosim ostida ishlaydigan sxema bo'yicha nitrat kislota ishlab chiqarish quvvati birliklar soni bilan belgilanadi. Bir agregatning quvvati yiliga 120 ming tonna (100% HNO3). Sxemadagi birliklar soni nitrat kislotani qayta ishlash sexlariga bo'lgan ehtiyoj bilan belgilanadi.

Har bir agregatda quyidagilar amalga oshiriladi: ammiak-havo aralashmasini tayyorlash (havoni tozalash va siqish, suyuq ammiakni bug'lash, gazsimon ammiak va ammiak-havo aralashmasini tozalash); ammiak konversiyasi; azot oksidlarining hosil bo'lish issiqligidan foydalanish; azotli gazlarni sovutish; nitrat kislota olish; gazsiz isitish; azot oksidlaridan tozalash va gaz turbinasi va chiqindi issiqlik qozonida gaz energiyasini qayta tiklash.

Bundan tashqari, sxemada chiqindi issiqlik qozonlarini oziqlantirish uchun ozuqa suvini tayyorlash, assimilyatsiya kolonkalarini sug'orish uchun kondensat yoki mineralizatsiyalangan suvni sovutish, bug'ni kerakli parametrlarga kamaytirish, hosil bo'lgan azot kislotasini saqlash va iste'molchilarga tarqatish uchun agregatlar mavjud.

17-rasm - Gaz turbinasidan kompressorli haydovchi bilan bosim ostida nitrat kislota ishlab chiqarish sxemasi: 1 - havo filtri; 2 - birinchi bosqichning turbochargeri; 3 - oraliq muzlatgich; 4 - ikkinchi bosqichning turbochargeri; 5 - gaz turbinasi; 6 - vites qutisi; 7 - motor-generator; 8 - havo isitgichi; 9 - havo bilan ammiak aralashtirgich; 10 - havo isitgichi; 11 - gözenekli filtr; 12 - konvertor; 13 - chiqindi issiqlik qozoni; 14 - azotli gazlarni oksidlash uchun idish; 15 - muzlatgich - kondensator; 16 - assimilyatsiya ustuni; 17 - konvertor; 18 - chiqindi issiqlik qozoni

Atmosfera havosi filtr 1 orqali birinchi bosqich 2 turbokompressor tomonidan so'riladi va 0,2-0,35 MPa gacha siqiladi. Siqilish tufayli havo 175 ga qadar isitiladi . 30-45 gacha sovutgandan keyin muzlatgichda 3, havo ikkinchi bosqich 4 turbo zaryadlovchiga kiradi, u erda 0,73 MPa oxirgi bosimgacha siqiladi va 125-135 gacha isitiladi. . 270 ga qadar havoni keyingi isitish konvertordan chiqadigan issiq azotli gazlarning issiqligi tufayli isitgich 8 da paydo bo'ladi. Issiq havo mikserga 9 kiradi.

1,0-1,2 MPa bosim ostida ammiak 150 ga qadar qizdiriladi isitgichda 10 suv bug'i bilan va mikserga 9 kiradi, u erda havo bilan aralashadi. Olingan ammiak-havo aralashmasi, tarkibida 10-12% NH3 bo'lib, porolit filtrida 11 filtrlanadi va konvertorga 12 kiradi, bu erda platin-rodiy katalizatorida 890-900 haroratda. ammiak azot oksidigacha oksidlanadi. Konvertordan chiqadigan gazlarning issiqligi chiqindi issiqlik qozonida 13 bug 'ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, gazlar esa 260 ga sovutiladi. .

Keyinchalik, gazlar bo'sh idishning yuqori qismida joylashgan platina filtridan o'tadi 14. 14-idishda NO NO2 ga oksidlanadi (oksidlanish darajasi 80%), buning natijasida gaz aralashmasi isitiladi. 300-310 va havo isitgichiga 8 kiradi, u erda 175 ga sovutiladi . Azotli gazlarning issiqligidan keyingi foydalanish foydasiz bo'lib qoladi, shuning uchun ular muzlatgichda 16 dan 50-55 gacha bo'lgan suv bilan sovutiladi. . Sovutgich 16 dagi gazni sovutish bilan bir vaqtda suv bug'ining kondensatsiyasi va suvning azot dioksidi bilan o'zaro ta'siri natijasida nitrat kislota hosil bo'ladi. Olingan kislotaning konsentratsiyasi HNO3 52% dan oshmaydi, hosil zavodning umumiy quvvatining taxminan 50% ni tashkil qiladi.

Sovutgich 15 dan azotli gazlar elak plitalari bilan yutilish ustuniga 16 kiradi, bu erda NO2 suv bilan so'rilib, nitrat kislota hosil qiladi (konsentratsiyasi 55% gacha). Assimilyatsiya ustunining plitalarida 16 ta rulon (sovutish elementlari) yotqizilgan, ular orqali nitrat kislota hosil bo'lganda ajralib chiqadigan issiqlikni olib tashlash uchun suv aylanadi.

Chiqarilgan gazlarni azot oksidlaridan tozalash uchun ular 370-420 ° S gacha qizdiriladi, ularga oz miqdorda tabiiy gaz qo'shiladi va konvertorga (reaktorga) yuboriladi 17. Bu erda palladiy katalizatori ishtirokida quyidagi reaktsiyalar yuzaga keladi:

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

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

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

Bu reaktsiyalar issiqlik chiqishi bilan davom etganligi sababli, gazlarning harorati 700-730 ° C gacha ko'tariladi. . Bu gazlar turbinaga 5 ga 0,5-0,6 MPa bosim ostida kiradi, bu esa havoni siqib chiqaradigan 2 va 4 turbokompressorlarni harakatga keltiradi. Shundan so'ng, taxminan 400 haroratda gazlar past bosimli bug 'oladigan chiqindi issiqlik qozoniga 19 kiring.

Birinchi va ikkinchi bosqich 2 va 4 turbokompressorlari, shuningdek, gaz turbinasi 5 bitta birlikdir. Birinchi bosqichning turbinasi 2 va gaz turbinasi 5 umumiy valda joylashgan bo'lib, vites qutisi 6 orqali ikkinchi bosqich turbinasiga 4 va elektr motoriga 7 ulanadi. Bu blok sizga sarflangan energiyaning asosiy qismini ishlatish imkonini beradi. havoni siqib chiqaradi va shu bilan quvvat sarfini sezilarli darajada kamaytiradi.

7. REAKTORNING MATERIAL VA ISSILIK BALANSILARINI HISOB ETISHI.

7.1 Reaktorning moddiy balansini hisoblash

1) Kerakli havo hajmini hisoblang:

2) Havo bilan ta'minlangan hajmlar, nm3:

a) suv bug'lari

b) quruq havo

3) Havo bilan birga keladigan kislorod, azot va argon miqdorini ularning havodagi ulushiga qarab hisoblang.

) (14) reaksiya natijasida hosil bo`lgan hajmlarni toping, nm ³ /h:

a) azot oksidi

b) suv bug'lari

5) (15) reaksiya natijasida hosil bo`lgan hajmlarni aniqlang, nm ³ /h:

a) azot

b) suv bug'lari

v) bu reaksiya davomida sarflangan kislorod

6) Ammiak oksidlangandan keyin gazdagi hajmlarni hisoblaymiz, nm ³ /h:

a) kislorod

b) azot

c) argon

d) suv bug'lari

7) Haqiqiy moddiy balansni hisoblash mumkin, agar kontakt apparatiga kirishda va undan chiqishda oqimlarning hajmlari massalarga qayta hisoblansa, moddiy balansga rioya qilish kerak.

Kelmoqda:

Iste'mol:

Moddiy balans uchun jadvalni to'ldiramiz (6-jadval).

6-jadval

Daromad oqimi Komponent miqdori Komponent miqdori 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

Balansning nomuvofiqligi

7.2 Reaktorning issiqlik balansini hisoblash

Ammiakning oksidlanish jarayonining avtotermik xususiyatini ta'minlash uchun ammiak-havo aralashmasini qizdirish zarur bo'lgan harorat tx topilsin.

1) Ammiak-havo aralashmasining umumiy hajmini hisoblang

) Ammiak-havo aralashmasining tarkibiy qismlarining konsentratsiyasini aniqlang,% (hajm):

a) ammiak

b) quruq havo

c) suv bug'lari

3) Ammiak-havo aralashmasining o'rtacha issiqlik sig'imini hisoblang

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

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

bu erda 35,8; 28,7 va 32,6 - ammiak, quruq havo va suv bug'ining issiqlik sig'imlari, kJ / (kmol K).

) Ammiak-havo aralashmasidan keladigan issiqlikni aniqlang

) Reaksiya (14) va (16) jarayonida ajralib chiqadigan issiqliklarni hisoblaymiz.

yoki 17030 kVt, bu erda 905800 va 126660 - (14) va (16) reaktsiyalar bo'yicha azot oksidi va azot hosil bo'lganda ajralib chiqadigan issiqliklar.

) Chiqindilarni issiqlik qozoniga kiradigan azotli gazning umumiy hajmini toping

7) Azotli gaz tarkibiy qismlarining konsentratsiyasini aniqlang,% (hajm):

a) azot oksidi

b) kislorod

c) argon

d) azot

e) suv bug'lari

8) Azotli gazning o'rtacha issiqlik sig'imini hisoblang:

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)

bu erda 31,68; 32,3; 20,78; 30,8 va 37,4 - 900 haroratda azotli gaz komponentlarining issiqlik sig'imlari , kJ/(kmol K).

9) 198 dan bug 'isitish uchun 250 gacha super isitgichda issiqlikni olib tashlash kerak:

1880 kVt, bu erda 800 10 ³ va 1082 10 ³ J/kg - 198 haroratda qizib ketgan bug'ning o'ziga xos entalpiyalari va 250 va 1,5 MPa va 3,98 MPa bosimlari.

10) Aloqa apparati chiqishidagi azotli gazlarning harorati ushbu bo'lim uchun issiqlik balansi tenglamasidan aniqlanadi:

6768 106 = 64631 1,66 10³(900 - t2)

11) Azotli gazlar olib yuradigan issiqlikni hisoblaymiz. Aloqa apparati va chiqindi isitish qozoni bitta qurilma sifatida o'rnatilganda vaziyatni ko'rib chiqing:

12) Atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishini aniqlang

Issiqlik kiritishini oqim tezligiga tenglashtirib, biz issiqlik balansi tenglamasini tuzamiz va uni tx ga nisbatan echamiz:

Issiqlik balansi uchun jadvalni to'ldiring (7-jadval).

7-jadval

Kirish, kVt iste'mol, kVt Ammiak-havo aralashmasidan kiritilgan issiqlik6369.2O'ta qizdirgichda suv bug'ini isitish uchun issiqlik1880Azotli gazlar tomonidan olib ketilgan issiqlik20584.3Reaksiya (14) va (16)17030.6Atrof-muhitga yo'qotishlar jami99402.992.

Balansning nomuvofiqligi:

8. XAVFSIZLIK VA SANOAT MUHITI

Yuqori bosim ostida konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarishda xavfsiz ishlash rejimini ta'minlash uchun texnologik reglamentlarga, ish joylari bo'yicha mehnatni muhofaza qilish bo'yicha ko'rsatmalarga, bo'limning mehnatni muhofaza qilish va sanoat xavfsizligi bo'yicha ko'rsatmalariga qat'iy rioya qilish kerak. muayyan ish turlari.

Xizmat ko'rsatuvchi xodimlarga me'yorlarda belgilangan ish kiyimi va xavfsizlik poyabzali bilan ishlashga ruxsat beriladi, ular bilan birga xizmat ko'rsatadigan shaxsiy himoya vositalari bo'lishi shart. Himoya vositalari (individual gaz niqobi) ish boshlashdan oldin har smenada tekshirilishi kerak.

Mexanizmlarga xizmat ko'rsatuvchi shaxslar xizmat ko'rsatilayotgan asbob-uskunalar bilan bog'liq Gosgortekhnadzor qoidalarini bilishlari kerak. Qozonni nazorat qilish uskunasiga xizmat ko'rsatadigan shaxslar - qozonlarni nazorat qilish qoidalari.

Jarayonning barcha bosqichlarida normal texnologik rejimning buzilishining oldini olish.

Ishlarni faqat barcha zarur va to'g'ri ishlaydigan xavfsizlik moslamalari, asboblar va nazorat qilish moslamalari, signalizatsiya va blokirovkalar bilan jihozlangan xizmat ko'rsatadigan uskunada bajaring.

Ammiak to'planishi mumkin bo'lgan asbob-uskunalar va kommunikatsiyalarni ta'mirlashga topshirayotganda, tozalash azotida yonuvchi moddalar bo'lmaguncha jihoz va kommunikatsiyalarni azot bilan tozalang.

Asboblar va kommunikatsiyalarni ta'mirdan keyin ammiak bilan to'ldirishdan oldin, tozalovchi azotdagi kislorod miqdori 3,0% dan ko'p bo'lmaguncha azot bilan tozalang (hajm).

Bosim ostida aloqa, armatura, jihozlarni ta'mirlashga yo'l qo'ymang. Ta'mirlash ishlari bosimni yo'qotish va ta'mirlangan joyni vilkalar bilan o'chirishdan keyin amalga oshirilishi kerak. Ta'mirlanadigan jihozlar, kommunikatsiyalar puflanishi yoki yuvilishi kerak.

Shlangi zarbalarni oldini olish uchun sovuq bug 'quvurlariga bug'ni asta-sekin etkazib bering, quvur liniyasining butun uzunligi bo'ylab kondensat chiqishi bilan etarli darajada isitishni ta'minlang. Quruq bug'ning drenajdan chiqishi quvur liniyasining etarli darajada isitilishini ko'rsatadi.

Noto'g'ri topraklama bilan elektr jihozlarini yoqmang.

Elektr dvigatellaridagi kuchlanishni olib tashlamasdan, elektr haydovchi bilan jihozlarni ta'mirlashga yo'l qo'ymang.

Nazorat-o'lchash asboblari va elektr jihozlarini ta'mirlash va sozlash faqat bosh asbob operatori va elektrchilar bo'limi xizmatlari tomonidan amalga oshirilishi kerak.

Ishlab chiqarish va saqlash joylarida ochiq olovdan foydalanish taqiqlanadi: ushbu maqsadlar uchun mo'ljallangan joylarda chekishga ruxsat beriladi.

Uskunaning barcha aylanadigan qismlari (muftali yarmlar), aylanadigan fanatlarning pervanellari, elektr dvigatellari vallaridagi ishonchli mahkamlangan va o'ralgan bo'lishi va qizil rangga bo'yalgan bo'lishi kerak.

Kislota liniyalarining gardishli ulanishlari himoya qoplamalar bilan himoyalangan bo'lishi kerak.

Quvurlarning gardishli ulanishlarining murvatlarini mahkamlash, shuningdek, bosim ostida ishlaydigan uskunalarda ishlashga yo'l qo'yilmaydi.

Bosim ostida ishlaydigan apparatlar bosim ostida ishlaydigan kemalar va kommunikatsiyalarni loyihalash va xavfsiz ishlatish uchun texnik shartlar va qoidalarda belgilangan talablarga javob berishi kerak.

Yopiq idishlarda ishlar gaz xavfli ishlarni bajarish uchun ruxsatnoma mavjud bo'lganda amalga oshirilishi kerak.

Shamollatish yaxshi holatda bo'lishi va doimiy ishlashi kerak.

Yuk ko'tarish mexanizmlari, bosimli idishlarga texnik xizmat ko'rsatish faqat maxsus o'qitilgan va maxsus sertifikatga ega bo'lgan shaxslar tomonidan amalga oshiriladi.

Favqulodda vaziyatlar kabinetlariga, yong'inni o'chirish moslamalariga, telefonlarga, yong'inga qarshi uskunalarga yaqinlashishda begona narsalar bilan to'planishiga yo'l qo'yilmaydi, ular toza va yaxshi holatda bo'lishi kerak.

Shiftlarda, platformalarda, o'tish joylarida ochiq teshiklar balandligi 1 m bo'lgan to'siqlarga ega bo'lishi kerak. Devorning pastki qismida 15 sm balandlikdagi yon tomon yoki himoya chizig'i bo'lishi kerak.

Barcha asboblar va avtomatlashtirish va blokirovkalash tizimlari yaxshi holatda bo'lishi kerak.

Nitrit-nitrat tuzlarining apparatlar va quvurlar, rotor pichoqlari, azotli gaz kompressorlari devorlari va boshqa qismlar va apparatlarning ichki yuzalarida cho'kishiga yo'l qo'ymaslik, kontakt apparatlarining uzoq vaqt yonishini oldini olish (20 daqiqadan ko'proq), katalizator haroratini pasaytirish. gazli matolar, ularni yorilishi, sirpanishlarga olib keladi ammiak , nitrit-nitrat tuzlarining cho'kishiga olib keladigan sirtlarni sug'orishni tugatish.

O'z vaqtida tozalashni, uskunani texnologik mahsulotlarning to'kilishidan tozalashni, nasos karterlarida moyni to'ldirishni amalga oshiring.

Ta'mirlash va boshqa ishlarni bajarish uchun ish joylari va ularga 1,3 m va undan yuqori balandlikdagi o'tish joylari to'siq bilan o'ralgan bo'lishi kerak.

Agar 1,3 m va undan yuqori balandlikdagi ish uchun to'siqlarni o'rnatish mumkin bo'lmasa yoki noto'g'ri bo'lsa, shuningdek, zinapoyadan 1,3 m dan ortiq balandlikda ishlaganda, ish joyida xavfsizlik kamarlaridan foydalanish kerak. u erda ishchiga yordam berishga tayyor yordamchi ishchilar bo'lishi kerak. Karabinerni mahkamlash joyi ish boshlig'i tomonidan belgilanadi.

Xavfsizlik kamarlari ishga tushirishdan oldin, shuningdek, har 6 oyda bir marta ish paytida sinovdan o'tkaziladi. Xavfsizlik kamariga ro'yxatga olish raqami va keyingi sinov sanasi qo'yilgan bo'lishi kerak.

Azot kislotasi bilan ishlaganda (namuna olish, aloqa vositalarini tekshirish, kislota nasoslarini ishlab chiqarishni boshlash va boshqalar) individual nafas olish va ko'zni himoya qilish vositalaridan foydalanish kerak (M markali quti bilan filtrlovchi gaz niqobi, rezina yarim niqobli ko'zoynak yoki himoya vositasi) plexiglassdan yasalgan qalqon yoki gaz niqobi dubulg'asi), kislotaga chidamli rezina qo'lqoplar, kislotaga chidamli maxsus kiyim.

Uskunaning ishlashida biron bir nosozlik aniqlansa, tayanchlar, devorlar va boshqalardagi nuqsonlar aniqlansa. bo'lim boshlig'iga, sex mexanikiga o'z vaqtida xabar berish. Agar kerak bo'lsa, uskunani to'xtating va uni ta'mirlash uchun etkazib berishga tayyorlang.

Jihozni ta'mirlash uchun har bir to'xtash joyida oksidlovchining pastki lyukini oching va taqsimlash panjarasida ammoniy tuzlari mavjud bo'lganda, devorlar va pastki qismida uni jonli bug 'bilan bug'lang, kondensatni to'kib tashlang.

Bug ', bug' kondensati bilan ishlash kombinezon, poyabzal, qo'lqopda amalga oshirilishi kerak.

Bo'limda kasbiy zaharlanish va kasb kasalliklarining oldini olish uchun quyidagi sanitariya-gigiyena talablariga rioya qilish kerak:

a) havo harorati quyidagicha bo'lishi kerak:

23- o'tish va qish davri;

18-27- yozgi davr.

b) havoning nisbiy namligi:

yozda - 75% dan ko'p bo'lmagan;

qishda - 65% dan ko'p emas.

v) shovqin - ovoz o'tkazmaydigan kabinalarda 65 dBA dan, boshqa joylarda 80 dBA dan oshmasligi kerak;

d) tebranish - tovush o'tkazmaydigan kabinalarda 75 dB dan, dvigatel va aloqa xonalarida 92 dB dan ko'p bo'lmagan;

e) ish joylarini yoritish:

ovoz o'tkazmaydigan kabinalar - kamida 200 lyuks;

assimilyatsiya ustunlari joylarida - kamida 50 lyuks;

dvigatel va aloqa xonalarida - kamida 75 lyuks.

f) binolarning ish zonasi havosidagi zararli moddalarning ruxsat etilgan maksimal kontsentratsiyasi:

ammiak - 20 mg / m3 dan ko'p bo'lmagan;

azot oksidlari - 5 mg / m3 dan ko'p emas.

Bo‘limda individual gazniqoblardan tashqari, filtrlovchi va izolyatsion gazniqoblarning favqulodda ta’minoti mavjud.

Favqulodda gaz niqoblari avariya kabinetlarida saqlanadi.

XULOSA

Kurs ishini bajarish jarayonida ammiakni katalitik oksidlovchi reaktor konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarishda azot oksidlarini olish uchun mo'ljallangan.

Jarayonning fizik va kimyoviy asoslari ko'rib chiqildi. Dastlabki xom ashyo va tayyor mahsulotning xarakteristikalari berilgan.

Oksidlanish uchun zarur bo'lgan havo hajmi 5900 m deb hisoblangan ³ ammiak / soat, u 54304 m ni tashkil etdi ³ /h Havo bilan ta'minlangan kislorod, azot va argon miqdori ularning havodagi ulushiga qarab hisoblab chiqilgan. Ammiak oksidlangandan keyin gazdagi kislorod, azot, argon va suv bug'larining hajmlari ham hisoblab chiqilgan.

Issiqlik balansi hisoblab chiqildi, buning natijasida barcha issiqlik oqimlari hisoblab chiqildi. Ammiakning oksidlanish jarayonining avtotermik xususiyatini ta'minlash uchun ammiak-havo aralashmasini isitish kerak bo'lgan harorat hisoblab chiqilgan bo'lib, u 288 ni tashkil etdi. . Superheaterdan keyin azotli gazning harorati hisoblab chiqilgan, u 836,7 ni tashkil etdi . Atrof-muhitga issiqlik yo'qotishlari aniqlanadi.

Konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarishning eng samarali sxemasi bo'yicha adabiyotlarni ko'rib chiqish amalga oshirildi. Yuqori bosim ostida ishlaydigan tizim tanlandi, chunki bu birlik ixcham, barcha qurilmalarni tashish mumkin, qurilmaning energiya aylanishi avtonomdir. Ko'rib chiqilgan sxemada texnologik ehtiyojlar uchun elektr energiyasi iste'mol qilinmaydi. Elektr quvvati oz miqdorda iste'mol qilinadi, faqat kislotani quyish uchun zarur bo'lgan nasoslarni haydash, qozonlarga ozuqa suvini etkazib berish. Ushbu sxema bo'yicha ishlar atmosferaga zararli gazlarni chiqarmasdan amalga oshiriladi.

ADABIYOTLAR

1. Atroshchenko V.I., Kargin S.I. Nitrat kislota texnologiyasi: Proc. Universitetlar uchun nafaqa. - 3-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha - M .: Kimyo, 1970. - 496 b.

Egorov A.P. Shereshevskiy A.I., Shmanenko I.V. Noorganik moddalarning umumiy kimyoviy texnologiyasi: Texnikumlar uchun darslik. - Ed. 4-chi tahrir - Moskva, Leningrad: Kimyo, 1965 - 688-yillar.

Karavaev M.M., Zasorin A.P., Kleschev N.F. Ammiakning katalitik oksidlanishi / Ed. Karavaeva M.M. - M.: Kimyo, 1983. - 232 b.

Azot sanoatidagi katalizatorlar./Ed. Atroshchenko V.I. - Xarkov: Vishcha maktabi, 1977. - 144 p.

Umumiy kimyoviy texnologiya. Muharrirligida prof. Amelina A.G. M.: Kimyo, 1977. - 400 s.

Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Kimyoviy texnologiya jarayonlari va apparatlari kursidagi misollar va vazifalar. L .: Kimyo, 1976 - 552 yillar.

Perlov E.I., Bagdasaryan V.S. Nitrat kislota ishlab chiqarishni optimallashtirish. M.: Kimyo, 1983. - 208 b.

Noorganik moddalar texnologiyasi uchun hisob-kitoblar: Proc. Universitetlar uchun qo'llanma / Pozin M.E., Kopylev B.A., Belchenko G.V. va boshq.; Ed. Pozina M.E. 2-nashr. qayta ko'rib chiqilgan va qo'shimcha - L.: Kimyo. Leningrad. bo'lim, 1977 - 496 b.

Rumyantsev O.V. Azot sanoatida yuqori bosimli sintez sexlari uchun uskunalar; Proc. universitetlar uchun.- M.: Kimyo, 1970 - 376 b.

10. Sokolov R.S. Kimyoviy texnologiya: darslik. talabalar uchun nafaqa. yuqoriroq darslik muassasalar: In 2 T. - M .: Humanit ed. markaz VLADOS, 2000. - V.1: Antropogen faoliyatda kimyoviy ishlab chiqarish. Kimyoviy texnologiyaning asosiy savollari. Noorganik moddalar ishlab chiqarish. - 368 b.

Azotchikning qo'llanmasi. / Ed. Melnikova E.Ya. - V.2: Azot kislotasini ishlab chiqarish. Azotli o'g'itlar ishlab chiqarish. Materiallar va asosiy maxsus jihozlar. Energiya ta'minoti. Xavfsizlik muhandisligi. - M.: Kimyo - 1969. - 448-yillar.

Noorganik moddalarning kimyoviy texnologiyasi: 2 ta kitobda. 1-kitob. Darslik / T.G. Axmetov, R.G. Porfiryeva, L.G. Gysin. - M .: Yuqori. maktab, 2002. 688s.: kasal.

Korobochkin V.V. Nitrat kislota texnologiyasi. - Tomsk politexnika universiteti nashriyoti. 2012 yil.