> азотний кислота каталізатор аміак
Промислові способи отримання розведеної азотної кислоти включають наступні стадії:
) отримання оксиду азоту (II);
2) окислення його до оксиду азоту (IV);
3) абсорбцію NO2 водою;
4) очищення відведених газів (містять в основному молекулярний азот) від оксидів азоту.
Концентровану азотну кислоту отримують двома способами:
1) перший спосіб полягає в ректифікації потрійних сумішей, що містять азотну кислоту, воду і водовіднімаючих речовини (зазвичай сірчану кислоту або нітрат магнію). У результаті одержують пари 100% азотної кислоти (які конденсують) і водні розчини водовіднімаючих агента, останнє випарюють і повертають у виробництво;
2) другий спосіб заснований на реакції:
N2O4 (т) + 2H2O (ж) + O2 (г)=4HNO3 (ж) + 78,8кДж (13)
При тиску 5 МПа і використанні чистого О2 утворюється 97-98% кислота, яка містить до 30% по масі оксидів азоту. Цільовий продукт отримують разгонкой цього розчину. Азотну кислоту особливої ??чистоти отримують ректифікацією 97-98,5% азотною кислотою в апаратурі із силікатної або кварцового скла. Вміст домішок в такій кислоті менше 1 10-6% по масі [17].
3. СИРОВИННА БАЗА У ВИРОБНИЦТВІ неконцентрированную азотну кислоту у
Основною сировиною для виробництва неконцентрованої азотної кислоти в даний час є аміак, повітря і вода. Допоміжними матеріальними і енергетичними ресурсами є каталізатори окислення аміаку і очищення відпрацьованих газів, природний газ, пара і електроенергія.
1. Аміак. У звичайних умовах являє собою безбарвний газ з різким запахом, добре розчинний у воді і інших розчинниках, утворює геми- і моногідрати. Поворотним етапом у розвитку виробництва синтетичного аміаку стало застосування головного зараз у промисловості методу отримання водню конверсією метану, що міститься в природному газі, в попутних нафтових газах і продуктах нафтопереробки. Вміст домішок в рідкому аміаку регламентується ГОСТ 6221-82. Найбільш типовими домішками є: вода, мастила, катализаторная пил, окалина, карбонат амонію, розчинені гази (водень, азот, метан). При порушенні ГОСТ що містяться в аміаку домішки можуть потрапити в аміачно-повітряну суміш і знизити вихід оксиду азоту (II), а водень і метан можуть змінити межі вибуховості Амміано-повітряної суміші.
. Повітря. Для технічних розрахунків приймають, що сухе повітря містить [%, (об.)]: N2=78,1, О2=21,0, Ar2=0,9, Н2О=0,1-2,8. У повітрі можуть бути присутніми також сліди SO2, NH3, CO2. У районі промислових майданчиків повітря забруднене пилом різного походження, а також різноманітними компонентами неорганізованих газових викидів (SO2, SO3, H2S, С2H2, Cl2 та ін.). Кількість пилу в повітрі складає 0,5-1,0 мг/м3.
3. Вода. Використовується у виробництві азотної кислоти для зрошення абсорбційної колони, для вироблення пари при утилізації тепла в котлах-утилізаторах, для охолодження реакційних апаратів. Для абсорбції оксидів азоту використовують найчастіше паровий конденсат і хімічно очищену воду. У деяких схемах дозволено застосовувати конденсат сокового пара аміачної селітри. У кожному разі вода, використовувана для зрошення колон, не повинна містити вільного аміаку і твердих суспензій, зміст хлорид-іона повинно бути не більше 2 мг/л, масла не більше 1 мг/л, NH4NO3 - не більше 0,5 г/л. Хімічно очищена вода для котлів-утилізаторів повинна відповідати вимогам ГОСТ 20995-75. Технічна вода, призначена для відводу тепла в теплообмінниках і охолодження обладнання (оборотна вода), повинна відповідати таким вимогам: жорсткість карбонатна не більше 3,6 мекв/кг, вміст завислих речовин не більше 50 мг/кг, значення pH 6,5-8 , 5.
4. Кисень. Застосовується переважно у виробництві концентрованої азотної кислоти за методом прямого синтезу. В окремих випадках використовується для збагачення аміачно-повітряної суміші при отриманні неконцентрованої азотної кислоти.
4. КОНТАКТНА окислення аміаку
4.1 Фізико-хімічні основи процесу
Сучасні способи виробництва азотної кислоти засновані на контактному окислюванні аміаку. При окисленні аміаку на різних каталізаторах і залежно від умов, протікають такі реакції:
NH3 + 5O2=4NO + 6Н2O + 907,3 кДж (14)
4NH3 + 4O2=2N2O + 6Н2O + 1104,9 кДж (15)
4NH3 + 3O2=2N2 + 6Н2O + 1269,1 кДж (16)
Крім реакцій (14-16) можливі й інші, що протікають в приповерхневих шарах каталізатора. Наприклад, розкладання NO, взаємо...
