Таблица 1 – Вспомогательные материалы и катализаторы
| Наименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов | Показатели по стандарту, обязательные для проверки | Регламентируемые показатели | |||
| 1 | 2 | 3 | |||
| Деаэрированная вода (смесь частично-обессоленной воды с паровым конденсатом) для водогрейных котлов | Общая жесткость | не более 0,01 ммоль/дм3 | |||
| Прозрачность по шрифту | не менее 40 см | ||||
| Массовая концентрация: | |||||
| - | соединений железа (в пересчете на Fe++) | не более 0,1 мг/кг | |||
| - | растворимого кислорода (О2) | не более 0,03 мг/дм3 | |||
| - | массовая концентрация солей | не более 150 мг/дм3 | |||
| - | рН при 250С | 8,5 - 9,5 | |||
| Сетки катализаторные из платинового сплава | ГОСТ 3193-74 с изм. 5 сетки из платино-палладиевого сплава марки ПлПдРд -4 - 3,5 Кр.2875 мм с содержанием платины - 92,5% | Диаметр: | |||
| - - | Проволоки - 0,092 мм Сетки - 2875 мм | ||||
| Удостоверение качества продукции на устанавливаемую сетку должно соответствовать стандарту и марке | |||||
| Катализатор железохромовый среднетемпературный конверсии оксида углерода СТК-1 | ТУ 113-03-317-86 с изм. 3, марка CТК – 1 или CТК-1М | Диаметр - 7 мм Массовая концентрация: | |||
| железа в пересчете на Fe2О3 CТК-1 не менее 88% CТК - 1М не менее 86% | |||||
| Насыпная плотность н/б 1,3 кг/дм3 | |||||
| Паровой конденсат | Массовая концентрация солей | не менее 7,0% | |||
| рН | оксида железа (Fe2О3) | не менее 6,5% | |||
| Аммиак | оксида хрома (Сr2О3) | не нормир. | |||
| н/б 0,3% | 1,0-1,5% | ||||
1.2.3 Готовая продукция
Азотная кислота.
Физико-химические свойства:
Химическая формула- НNO3
Молекулярная масса- 63,0
Плотность 46-48% азотной кислоты
при температуре 200С-1,285 - 1,298 кг/дм3
Температура замерзания- минус 210С - минус 19,50С
Температура кипения при давлении 0,1 МПа- 115 - 115,50С
Таблица 2 – Нормы для сортов неконцентрированной азотной кислоты
| Наименование показателя | Нормы для сортов | |||
| Высший сорт ОКП 21 21320120 | Первый сорт ОКП 21 21320130 | Второй сорт ОКП 21 21320140 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 1. | Внешний вид | Бесцветная или желтая жидкость без механических примесей | ||
| 2. | Массовая доля HNO3, %, не менее | 57,0 | 56,0 | 46,0 |
| 3. | Массовая доля оксидов азота в пересчете на N2O4, %, не более | 0,07 | 0,1 | 0,2 |
| 4. | Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более | 0,004 | 0,02 | 0,05 |
Кислота азотная неконцентрированная должна соответствовать требованиям ОСТ 113-03-270-90.
Азотная кислота является одним из исходных продуктов для получения большинства азотосодержащих веществ. До 70 – 80 % ее количества расходуется на получение минеральных удобрений. Одновременно азотная кислота применяется при получении взрывчатых веществ почти всех видов, нитратов и ряда других технических солей; в промышленности органического синтеза; в ракетной технике, как окислитель в различных процессах и во многих других отраслях народного хозяйства.
1.3 Теоретические основы принятого метода
Неконцентрированную азотную кислоту получают контактным окислением аммиака в две стадии:
- первая стадия - контактное окисление аммиака в оксид азота (II)
4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О + 904 кДж (2)
- вторая стадия - окисление оксида азота (II) в высшие оксиды и поглощение их водой с образованием кислоты
2NO + О2 = 2NO2 + 212,7 кДж (3)
3NО2 + Н2О = 2НNO3 + NO + 73,6 кДж (4)
Суммарная реакция получения азотной кислоты может быть представлена уравнением:
NH3 + 2О2 = НNO3 + Н2О + 329,5 кДж
Производство неконцентрированной азотной кислоты осуществляется комбинированным способом: окисление аммиака происходит под атмосферным давлением, абсорбция оксидов азота происходит под давлением 0,35 МПа (3,5 кгс/см2).
Так как расходуется воздух на окисление, то в продукте реакции всегда находится азот.
В зависимости от катализатора и условий проведения процесса преобладают те или иные реакции. Состав конечных продуктов определяется избирательностью катализатора. Катализаторами для процесса являются следующие металлы: Pt, Pl, Cu, Ag, Ni, Au, Fe, W, Ti.
Достоинства платины:
1) Платина наиболее активна для реакции, обеспечивает при температуре 600-1000 оС высокий выход оксида азота (до 99%) при времени контакта 1· 10-4 с.
2) Платина имеет температуру инициации реакции, равную 195-200 оС.
3) Имеет хорошую пластичность, ковкость, тягучесть, что делает сплавы платины самыми лучшими катализаторами окисления аммиака.
Недостатки платины:
1) Ее склонность к разрушению при температуре конверсии под воздействием реакционной смеси.
2) Подверженность влиянию большого количества ядов, поэтому исследовались и применяются сплавы платины с различными металлами.
Катализатор применяют в виде сеток. Эта форма удобна в эксплуатации, характеризуется минимальным вложением платиноидов и позволяет применять наиболее простой и удобный в эксплуатации тип контактного аппарата. Для изготовления сеток используют проволоку Д=0.06-0.09 мм. Размер стороны ячейки 0,22 мм, число ячеек1024 на 1 см2.
Окисление аммиака до NO относится к гетерогенным системам. Скорость реакции окисления зависит в первую очередь от скорости диффузии O2 и NH3 к поверхности катализатора. Скорость диффузии аммиака к поверхности платиноидного катализатора ниже, чем скорость диффузии кислорода, поэтому она и является определяющей скорость окисления аммиака до NO.
Скорость окисления зависит от времени контактирования, температуры, давления, соотношения NH3 : O2.
Увеличение времени пребывания АВС в зоне катализа, т.е. уменьшение скорости газового потока, ведет к образованию элементарного азота. Увеличение скорости газа выше оптимальной уменьшает время пребывания газовой смеси в зоне катализа, что ведет к проскоку аммиака в поток нитрозного газа.
Процесс окисления оксида в диоксид осуществляется кислородом, находящимся в нитрозном газе.
2NO2 + O2↔2NO2 + 112,3 кДж (5)
2NO2↔N2O4 + 56,9 кДж (6)
NO2+ NO↔ N2O3 + 40 кДж (7)
Реакция 2 протекает только в жидкой фазе, а 1 и 3 – газовой. Все реакции экзотермические, обратимы, идущие с понижением объема, без катализатора.
По принципу Ле-Шателье с повышением температуры равновесие реакции сдвигается влево, что приводит к снижению выхода NO2. Для ускорения этой реакции целесообразно применять повышенные давления, пониженные температуры, а также повышенные концентрации NO и O2. Скорость реакции пропорциональна квадрату концентрации NO в газовой смеси и концентрации O2.
Нитрозные газы, поступающие на абсорбцию, содержат NO2, N2O3, и NO. Все эти оксиды кроме NO реагируют с водой с образованием азотной кислоты. Суммарно процесс образования азотной кислоты описывается в виде следующих уравнений:
3NO2+H2O=2HNO3 + NO (8)
3N2O3 + H2O = 2HNO3 + 4NO (9)
Реакции экзотермичны, обратимы, гетерогенные, непрерывные, с уменьшением газового объема.
Полностью переработать оксиды азота в азотную кислоту при водной абсорбции невозможно. В газах, выходящих из абсорбционной колонны, всегда будут присутствовать оксиды азота, содержание которых зависит от условий их поглощения.
При избытке оксида азота будет происходить разложение азотной кислоты, поэтому необходимо вводить дополнительный кислород для максимального превращения NO в NO2.
Понижение температуры на 10 ˚С увеличивает скорость поглощения оксида азота в 2,5 раза, а скорость окисления NO в NO2 в 1,5 раза. Практически установлено, что температура абсорбции должна быть 20-35 ۫ С.
При увеличении давления: увеличивается скорость поглощения оксидов, но концентрация азотной кислоты повышается незначительно; повышается растворимость NO2 азотной кислоте, а это является большим минусом, поэтому азотная кислота после абсорберов подают в продувочную колонну, где ее продувают воздухом, удаляя NO2, продувочный газ возвращают в систему, а очищенная кислота идет на склад.
При тепловых процессах тепло передается от одного вещества к другому. Для самопроизвольного переноса одного из этих веществ должно быть более нагрето, чем другое. Вещество с более высокой температурой, которое в процессе теплообмена отдает тепло, называется горячим теплоносителем, а вещество с более низкой температурой, принимающее тепло, - холодным теплоносителем.
Существуют два основных способа проведения тепловых процессов:
1) Передача тепла непосредственным соприкосновением: теплоносители обычно смешиваются друг с другом, что не всегда допустимо; поэтому данный способ применяется сравнительно редко, хотя он значительно проще в аппаратурном оформлении.
2) Передача тепло через стенку: теплоносители не смешиваются и каждый из них движется по отдельному каналу; поверхность стенки, разделяющей теплоносители, используется для передачи тепла и называется поверхностью теплообмена.
Различают установившиеся и неустановившиеся процессы теплоотдачи.
При установившемся (стационарном) процессе температуры в каждой точке аппарата не изменяются во времени. При неустановившемся (нестационарном) процессе температуры изменяются во времени.
Передача тепла от одного тело к другому может происходить посредством теплопроводности, конвекции и лучеиспускания.
Нагревающие агенты: водяной пар (150-170 ˚С), пары высококипящих жидкостей (выше 150-170 ˚С), горячие газы (от 400 до 700-1000 ˚С), электрический ток (1000-2000 ˚С).
Охлаждающие агенты: воздух , вода (40-50 ˚С), низкотемпературные агенты (ниже 5-20 ˚С).