Производство концентрированной азотной кислоты

№ п\пНаименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсовГОСТ, СТП, ТУ, регламент или методика на подготовку сырьяПоказатели по стандарту, обязательные для проверкиРегламентируемые показатели

Производство концентрированной азотной кислоты

Курсовой проект

Химия

Другие курсовые по предмету

Химия

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производство концентрированной азотной кислоты

 

Содержание

азотная кислота промышленное получение

Введение

. Выбор и обоснование принятой схемы производства

2. Характеристика выпускаемой продукции, исходного сырья, вспомогательных материалов

. Технологическая часть

.1 Теоретические основы процесса

3.2 Описание технологической схемы

3.3 Расчеты технологических процессов

3.3.1 Расчеты материальных балансов процессов

3.3.2 Расчеты тепловых процессов

.3.3 Конструктивный расчет окислителя

4. Аналитический контроль производства

. Автоматизация технологического процесса

. Охрана труда и окружающей среды

Список использованных источников информации

 

Введение

 

Азотная кислота - одна из важнейших минеральных кислот. Она широко применяется для производства многих продуктов, используемых в промышленности и сельском хозяйстве:

·около 40% ее расходуется на получение сложных и азотных минеральных удобрений;

·азотная кислота используется для производства

а) синтетических красителей,

б) взрывчатых веществ,

в) нитролаков,

г) пластических масс,

д) лекарственных синтетических веществ и др.;

·железо хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте.

Концентрированная азотная кислота образует на поверхности железа тонкий, но плотный слой нерастворимого в концентрированной кислоте оксида, защищающего металл от дальнейшего разъедания. Эта способность железа пассивироваться используется для защиты его от коррозии.

Концентрированную азотную кислоту (особенно с добавлением 10% H2SO4) перевозят обычно в стальных цистернах. В промышленности применяют два сорта азотной кислоты: разбавленную с содержанием 50-60% HNO3 и концентрированную, содержащую 96-98% HNO3.

Раньше, когда не существовало производства синтетического аммиака, азотную кислоту получали действием серной кислоты на чилийскую селитру. Объемы производств были очень небольшими, и кислота использовалась только для производства взрывчатых веществ, красителей и некоторых других химических продуктов. Сейчас азотную кислоту получают из синтетического аммиака и перерабатывают главным образом в азотные удобрения.

1.Выбор и обоснование принятой схемы производства

 

Промышленное получение азотной кислоты методом окисления аммиака кислородом воздуха имеет большую историю. За все годы созданы производства, общая мощность которых в мире измеряется десятками миллионов тонн в год. Однако потребность в азотной кислоте продолжает увеличиваться и в настоящее время.

Одной из наиболее важных задач, возникающей при разработке технологической схемы агрегата производства азотной кислоты большой единичной мощности, является определение оптимального давления для каждой стадии процесса производства.

Взамен агрегатов, работающих по комбинированной схеме, мощностью 45-50 тыс.т/год азотной кислоты, где давления на стадиях конверсии и абсорбции соответственно равны 0,098 и 0,343 МПа, созданных еще в 60-е годы для получения 45-48 %-ной азотной кислоты, в 70-е годы в Государственном научно-исследовательском и проектном институте азотной промышленности и продуктов органического синтеза были разработаны и внедрены агрегаты с единичной мощностью 120 тыс.т/год, работающие под единым давлением 0,716 МПа и снабженных пусковым электродвигателем.

В основу этих проектов положена так называемая энерготехнологическая схема, в которой используется энергия химических реакций превращения аммиака в азотную кислоту. В энерготехнологическую схему была включена высокотемпературная каталитическая очистка выхлопных газов от оксидов азота с использованием природного газа в качестве восстановителя и в сочетании с газовой турбиной для рекуперации энергии. Подобная система позволила снизить содержание оксидов азота в выхлопных газах до 0,002-0,005 об.% (в комбинированной системе содержание оксидов азота в выхлопных газах 0,1-0,3 об.%).

Агрегат АК-72 работает под различным давлением на стадиях окисления аммиака кислородом воздуха и абсорбции оксидов азота. Он рассчитан на получение азотной кислоты концентрацией 60 % масс. Производительность установки АК-72 - 380 тыс. т/год, УКЛ-7 - 120 тыс. т/год.

Производство АК-72 оптимизировано, так как окисление ведется при пониженном давлении, а абсорбция - при повышенном. В связи с этим процесс с технической точки зрения и точки зрения аппаратурного оформления более сложный, чем по схеме УКЛ-7. Гораздо дольше осуществляется его пуск после остановки, и энергозатраты выше, чем у агрегата УКЛ-7.

Агрегат УКЛ-7 работает под единым давлением (0,716МПа), что менее выгодно по сравнению с АК-72. Однако, данный агрегат является более мобильным.

.Характеристика выпускаемой продукции, исходного сырья, вспомогательных материалов.

1.Техническое наименование - кислота азотная неконцентрированная. Химическая формула - HNO3.

2.Кислота азотная неконцентрированная по качеству должна соответствовать требованиям ОСТ 113-03-270-90.

.По физико-химическим свойствам кислота азотная неконцентрированная должна соответствовать нормам и требованиям, представленным в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1. Характеристика кислоты азотной неконцентрированной ОСТ 113-03-270-90.

Наименование показателейНормы для сортоввысший1 сортВнешний видБесцветная или желтая жидкость, без механических примесейМассовая доля азотной кислоты, %, не менее57,056,0Массовая доля оксидов азота, %, не более (в пересчете на N2O4)0,070,1Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более0,0040,02

Таблица 2.2. Характеристика сырья и полупродуктов.

№ п\пНаименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсовГОСТ, СТП, ТУ, регламент или методика на подготовку сырьяПоказатели по стандарту, обязательные для проверкиРегламентируемые показатели с допустимыми отклонениями123451Аммиак жидкийГОСТ 6221-90 марка АМассовая доля аммиака (NH3)не менее 99,6%Массовая доля влаги (H2O)не более 0,4%Массовая концентрация маслане более 2,0 мг/дм3 Массовая концентрация железане более 1,0 мг/дм32.Воздух атмосферныйУнифицированные нормы, утвержденные В/О «СОЮЗ- АЗОТОМ» 01.07.82г.Массовая концентрация серыне более 2,3 мг/дм3Массовая концентрация фосфорных соединенийне более 0,3 мг/дм3Массовая концентрация фтористых соединений в пересчете на фторне более 0,1 мг/дм3Массовая концентрация механических примесей после нагнетателяне более 0,007 мг/дм33.Конденсат водяного параУнифицированные нормы от 01.07.82г.Массовая концентрация хлор ионане более 2,0 мг/дм3Массовая концентрация маслане более 1,0 мг/дм3Массовая концентрация железане более 100 мкг/дм3Массовая доля взвесейотсутствие4.Питательная вода (химочищенная вода после деаэрации)ГОСТ 20995-75Массовая концентрация не более 3,0 мг/дм3Масла Жесткость общая не более 0,01 ммоль/дм3Массовая концентрация соединений железа (в пересчете на железо/Fe)не более 100 мкг/дм3 Массовая концентрация растворенного кислорода не более 30 мкг/дм3 Значение рН при Т=25 0С8,5 - 9,5 Свободная отсутствуетуглекислотаМассовая концентрация солей жесткостине более 200 мг/дм3Массовая доля относительной щелочности котловой водыне более 30 %5.Природный газГОСТ 5542-87Массовая концентрация сернистых соединений (в пересчете на элементарную серу)не более 0,036 г/м3Низшая теплотворная способность при Т = 20 0С и 101,325 кПа не менее 7600 кКал/м36.Вода оборотнаяНормы СЭВ ВНИИВОДГЕОЖесткость карбонатная Массовая концентрация взвешенных веществ Значение рНне более 3,6 ммоль/дм3 не более 50 мг/дм3 8,53.Технологическая часть

 

.1Теоретические основы процесса

 

Абсорбция окислов азота

Нитрозные газы, полученные при контактном окислении аммиака, в основном содержат оксид азота, кислород, азот, а также пары воды. Оксид азота не реагирует с водой. Поэтому для получения азотной кислоты оксид азота окисляют до диоксида азота, который, взаимодействуя с водой, образует азотную кислоту. Реакция окисления оксида азота обратима, протекает с уменьшением объема и выделением тепла и может быть представлена уравнением:

 

2NO + O2 = 2NO2 ΔrH0(298) = -124кДж/моль (1.1)

 

Скорость реакции окисления NO в NO2 зависит от концентрации NO в нитрозном газе, температуры и давления.

При низких концентрациях NO скорость реакции окисления очень мала. Нитрозные газы в производстве азотной кислоты имеют относительно небольшую объемную долю NO, поэтому для окисления NO в NO2 нужны огромные реакционные объемы.

С повышением температуры скорость реакции окисления NO в NO2 снижается. Следовательно, для повышения скорости окисления NO в NO2 и уменьшения реакционного объема аппаратуры необходимо вести реакцию при более низких температурах.

С увеличением давления скорость реакции окисления NO в NO2 возрастает. Этот рост прямо пропорционален квадрату давления, а время, требуемое для достижения заданной степени окисления, изменяется обратно пропорционально квадрату давления. С повышением давления возможность уменьшить реакционные объемы аппаратов для окисления NO в NO2 не только благодаря увеличению скорости этой реакции, но и за счет уменьшения физического объема газовой смеси, который изменяется обратно пропорционально давлению. Таким образом, требуемый реакционный объем аппарата обратно пропорционален кубу давления: во второй степени вследствие увеличения скорости окисления NO в NO2 и в первой степени - за счет сокращения общего объема газов.

Реакция (1.1) сопровождается двумя другими реакциями окисления оксида азота в высшие окислы азота:

<
Лучшие

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>