Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Промышленые способы получения азотной кислоты
Наиболее распространенный способ получения азотной кислоты является абсорбция оксидов азота водой. 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2; 3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O; Σ: 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + Q. реакция является ОВР, обратимой с выделением тепла. С увеличением равновесного парциального давления увеличивается концентрация кислоты и увеличивается температура, что приводит к прекращению абсорбции. С увеличением давления увеличивается поверхность контакта ж-г, увеличивается скорость абсорбции. В этом процессе лимитирующая стадия окисление NO до NO2. Используют тарельчатые колонны с ситчатыми тарелками (диаметр отверстий 2мм, расстояние между тарелками 1-1,2м, высота колонны 45-50м).основным фактором интенсификации является давление. В выхлопных нитрозных газах всегда присутствует NO. Способы очистки: абсорбционный, адсорбционный и каталитический. Технологическая схема под повышенным давлением (0,716МПа): 1 – фильтр для очистки воздуха; 2 – 1-ая ступень турбокомпрессора; 3 – 2-ая ступень турбокомпрессора; 4 – промежуточный холодильник; 5 – газовая турбина; 6 – подогреватель воздуха; 7 – подогреватель аммиака; 8 – смеситель; 9 – фильтр для дополнительной очистки АВС; 10 – контактный аппарат для окисления аммиака; 11 – котел-утилизатор; 12 – окислитель NO; 13 – холодильник-конденсатор; 14 – сепаратор; 15 – абсорбционная колонна; 16 – отбелочная колонна; 17 – теплообменник для подогрева нитрозных газов; 18 – топка; 19 – аппарат для каталитического восстановления NO; 20 - котел-утилизатор. Очистка и сжатие воздуха, смешение с аммиаком, подогрев, окисление. Воздух поступает на 2-ухступенчатый турбокомпрессор: до 0,35МПа, 170-175˚С, поступает в промежуточный теплообменник, где отводится теплота; до 0,716МПа, 135˚С. Сжатый воздух поступает в подогреватель (т.к. окисление при 900˚С), где подогревается нитрозными газами с температурой 250-270˚С. В смесителе смешивается с аммиаком, при этом концентрация 11-11,5%. АВС проходит дополнительную фильтрацию и поступает в контактный аппарат. Окисление осуществляется на платиновом катализаторе (16 сеток). Температура окисления 900-920˚С, выход NO 95-96%. Нитрозные газы подвергаются охлаждению для последующего окисления. Котел-утилизатор 260˚С, полый аппарат-окислитель, содержание NO2 80% (темп. 300˚С). Затем поступают в подогреватель воздуха. После окислителя поступают в Холодильник-конденсатор, где охлаждаются до 50-70˚С. Смесь поступает в сепаратор, где отделяется азотная кислота от нитрозных газов. Кислота поступает в колонну на соответствующую тарелку, нитрозные газы под нижнюю тарелку, вода на верхнюю тарелку. В колонне происходит абсорбция и окисление NO. Кислота способна растворять оксиды азота, поэтому кислота подается в отбелочную колонну. Концентрация кислоты 56-58%. Степень поглощения оксидов азота 99,3%. Остаточная концентрация оксидов азота 0,1%, обезвреживание их осуществляют путем восстановления природным газом на алюмо-платиновом катализаторе, 700-800˚С. Остаточное содержание снижается до 0,002-0,005%. Утилизация энергии хвостовых нитрозных газов осуществляется в газовых турбинах, которые установлены на одном волу с компрессором.
АК – 72. Мощность 1150 т/сутки. Р = 0.4 МПа окисл., Р = 1.1 МПа на стадии абсорбции. 1-фильтр для очистки воздуха;2-компрессор;3-испаритель ж. NH3;4-фильтр для очистки NH3;5-подогреватель NH3;6-смеситель NH3 с воздухом;7-фильтр для дополнительной очистки аммиачно-воздушной смеси;8-кат-ые сетки;9-котел-утилизатор;10-т/о для подогрева пит. воды 9;11-холод.-конд.;12-промывная колонна нитрозного газа13-сборник HNO3;14-циркул. насос;15-холодильник;16-компрессор для сжатия нитрозных газов;17-холод.-конд.;18-абсорбционная колонна;19-сборник HNO3;20-насос;21-отбелочная колонна;22-сборник продукц. HNO3;23-брызгоуловитель;24-т/о для подогрева хвостовых нитрозных газов;25-топка (смеситель) хвостовых газов с природным;26-ап. для каталитического восстан. ок.;27-г. турбина. Воздух перед подачей в аппарат подвергается очистке от механических примесей путём фильтрации воздуха сжимая до Р=0.45 МПа и в смеситель, туда и NH3. NH3 проходит испаритель (0.6 МПа), очистку от механических примесей, подогрев до 150 °С. Воздух нагревается до 160°С -170°С за счет сжатия. Подогрев надо, т. к. теплоты реакции недостаточно для поддержания оптимального режима. Токисл.=840-860°С. Воздух смешивается с NH3. Концентрация NH3 в см. =10% (поддерживается автоматически). В смесителе дополнительная фильтрация (чтобы кат.служил больше). Допустимое содержание примесей 0.007 мг/м3. NH3-возд. смесь поступает на кат.. Применяют комбинированный кат (Pt,Fe,Cr). Выход ок. азота = 96%, 4% NH3 окисляется доN2. 2-ая стадия окисл. ок.N. Для этого охлаждают нитрозные газы (увел. выход).Нитрозные газы охлаждаются с использованием теплоты экзотермических реакций. Для этого внизу аппарата устанавливается котёл-утилизатор, где вырабатывается водяной пар. Нитрозные газы охлаждаются до 250°С -300°С. Dап. = 4 м, Н = 5.6 м. Охлаждается нитрозный газ в 2-3 ступени: (10) и (11). В (10) нитрозный газ охлаждается до 150°С -120°С, в (11) – до 50-60°С. При этих Т почти полное окисление NO до NO2 и конденсируется водяной пар.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO Нитрозные газы сжимаются до Р=1.1 МПа. Перед подачей нитрозного газа на сжатие из них надо выделить HNO3, следовательно для этого устанавливается промывная колонна. Это тарельчатая колонна. Нитр.г. под нижнюю тарелку, на верхней – сконд. HNO3, который выходит из нижней тарелки и возвращается на орошение, проходя через холодильник. По мере циркуляции объем NHO3 увеличивается, часть ее отбирается и подается на абсорбцию C (HNO3) = 45-50%. В промывной колонне HNO3 отделяется от нитрозного газа. Далее нитр. газ идет в компрессор, сж. до Р=1.1 МПа. За счет их сжатия Т увеличивается следовательно потом устанавливается дополнительный холодильник, где Т уменьшается до 50-60°С. Дальше происходит дополнительное окисление NO до NO2. Нитрозный газ под нижнюю тарелку абс-ой кол.. На верхнюю тарелку – вода, которая стекает вниз, встречается с оксидом азота следовательно на тарелках образуется HNO3 и выделяется втор. NO, который в межтарельчатом пространстве окисляется до NO2. Объём абсорбционной колонны рассчитывают по времени окисления NO до NO2. D=4м, Н=57.7 м,45 ситчатых тарелок. Т. к.реакция экзотермическая, то Т увеличивается в колонне следовательно для поддержания необходимого Т-го режима(40-50°С) на нижних тарелках устанавливается змеевик. вод-ые холод. (на 10 нижних тарелках, т. к. там в основном идёт экзотермическая реакция). С(HNO3) на нижней тарелке 60-65%, на 5-й-51%, на 10-ой-31%, на15-ой-15%, на 20-ой- (7-7.5)%, на 25 -4%, на 30-1.5, на 35- (0.5-0.6)%, на 40-0.05%, на последней – вода. HNO3 60% растворяет ок.N далее HNO3 из нижней тарелки бурая следовательно.После абсорбционной колонны HNO3 подаётся в отбелочную колонну HNO3 на верхнюю тарелку, под нижнюю – воздух. Идёт десорбция растворённых оксидов азота,дальше кислота обесцвечивается, а затем идёт потребителю. Степень превращения в HNO3 99.3-99.5%. Концентрация ок. = 0.05% - это выше нормы следовательно обезвреживают каталитическим окислением природного газа при Т=500-600°С. Следовательно перед подачей нитрозного газа на обезвреживание их подогревают до 400-500°С, смешивается с природным газом и в ап.. Нитрозный газ из абсорбционной колонны в брызгоуловитель, т/о, где нагревается до Т=400°С, смешивается с природным газом. В нитр.газе всегда есть О2 (3-4%): CH4 + O2 =CO + 2H2 Кол-во прир. газа рассчитывается по этой реакции, чтобы образ. восстан-ая атм.. 2NO +H2 = N2 +2H2O Полезно использовать ам. хвост. нитр. г.. Их расширяют в газовой турбине до атмосферного давления после аппарата длякат-го восстановления. Турбина устанавливается на 1 валу с компрессорами для сжатия воздуха и нитрозного газа. Нет расхода энергии на сжатие. Т.е. энерготехнологическая установка. В газовой турбине Т уменьшается до 400-500°С и выбрасывается в атмосферу. Эта схема позволила уменьшить Т окисления, значит уменьшатся потери Pt-го кат.. Увелич. Р на абс. позволило увеличить степень превращения HNO3 и увеличивается её концентрация. В схеме кат-ое окисление оксида оксида азота след. нет загрязнения окружающей среды. Энерготехнолог. Схема: Мощность выше в 3 раза след.меньше капитальные вложения, выше производительность труда. Окисление NH3. Увеличивать Р больше не можем. Если увеличивать Р до 2-2.5 МПа, то производительность выше в 2 раза, но толщина стенок аппарата увеличится.НЕ РЕАЛИЗОВЫВАЮТ!!! С (HNO3) = 60-65%. В этой схеме летом 60%, а зимой 65%. Такая концентрация подходит для получения минеральных удобрений.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 225; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.222.115.120 (0.009 с.) |