Технологія зв'язаного азоту (стр. 3 из 3)

- Полочні адіабатичні реактори – у цих реакторах процес синтезу і тепло відвід здійснюється східчасто на кожній полиці.

- Радіальні реактори – газовий потік рухається радіально чрез шар каталізатора.

- Горизонтальні камерні реактори – з поперечним рухом газового потоку через каталізатор.

- Комбіновані реактори.

Існує також двоступінчастий агрегат синтезу, де процес проводять у двох реакторах з виносними теплообмінниками, що відрізняються від колони синтезу меншими розмірами устаткування.

Більшість схем виробництва аміаку й азотної кислоти вважаються енерготехнологічними.

В установках синтезу аміаку під тиском 30,4МПа тепло реакції синтезу використовується для одержання пари. тиску 2,5-4,0 МПа в кількості 0,8т на 1т аміаку.

В установках синтезу аміаку під тиском 50,7 МПа тепло реакції синтезу використовується для одержання пари в кількості 0,8-0,9т/т аміаку.

Так, трубчаста піч первинного риформингу обладнана допоміжним казаном для одержання додаткової кількості пари високого тиску. У казанах-утилізаторах, установлених після конвертора метану другої ступіні одержують пара тиском 10,6 МПа.

12Технологія азотної кислоти

Одержання азотної кислоти засновано на процеси Оствальда. Цей процес складається з 3-х стадій:

1. Каталітичне окислювання аміаку:

Аміак змішують з повітрям і пропускають над поверхнею Pt-Rh каталізатору, нагрітого до 900 ˚С

4NH3+5O2=4NO+6H2O ΔH=-905,6 кДж (1)

2. Одержання діоксиду азоту:

Гази, отримані на 1-й стадії, прохолоджують і змішують з повітрям

2NO+O2=2NO2 (2)

3. Одержання розведеної азотної кислоти:

3NO2+H2O=2HNO3+NO

При контактному окислюванні аміаку можливі наступні реакції:

4NH3+4O2=2N2O+6H2O

4NH3+6NO=5N2+6H2O

Ступінь перетворення аміаку в цих реакціях близька до 100% при температурі 750°С. Під час відсутності каталізатора найбільш швидкою є реакція, що протікає з утворенням азоту

В азотнокислому виробництві процес проводять на каталізаторах селективно прискорюють реакцію з утворенням NO. В основному застосовують платинові каталізатори.

На цих каталізаторах реакції окислювання протікають у дифузійній області.

Підвищення t прискорює процес, його проводять при температурі 800°С при атмосферному тиску і при температурі 900ºС при підвищеному тиску.

Підвищення тиску прискорює процес окислювання аміаку, тому що збільшуються концентрації реагентів, і зменшується обсяг газової суміші. Звичайно використовують надлишково тиск 1,8-2,0МПа.

Склад газової суміші. Для збільшення ступеня окислювання аміаку застосовують аміачно-повітряну суміш зі змістом аміаку 9,5-10,5%.

Промислові каталізатори. Каталізатори окислювання аміаку – сітки, виконані зі сплаву платіни з 4% палладія і 3% родію. На 1м2 активній поверхні окисляється до 600кг аміаку в добу. З метою економії платіни застосовують двох стадійне контактування, при якому аміак частково окислюється на платінових сітках, а потім доокислюється в шарі неплатинового зернистого каталізатора, що містить оксиди хрому.

Процес окислювання NO до NO2

Утворення діоксиду азоту відбувається при температурі до 700?З, а при температур <100°С рівновагу майже цілком зрушено вправо. Процес протікає в двох стадій:

2NO=N2O2

N2O2+O2=2NO2

Може протікати реакція:

2NO2=N2O4

Т.о. у нитрозных газах, що надходять на абсорбцію утримуватися:

NO2, O2, N2O4, N2O, NO, N2O2, N2, і т.д.

13.Промислові установки для одержання азотної кислоти

Для одержання розведеної азотної кислоти з аміаку в промисловості використовуються три системи:

- під атмосферним тиском;

- під підвищеним тиском;

- комбіновані, у яких окислювання аміаку проходить під атм. тиском, а окислювання оксиду азоту й абсорбція водою під підвищеним тиском.

Рис. 2. Принципова технологічна схема одержання розведеної азотної кислоти під підвищеним тиском (0,73 МПа):

1 - повітрянозаборна труба; 2 – очищувач повітря; 3 - газовий компресор; 4 - газова турбіна; 5 - повітропідігрівник; 6 - випарник аміаку; 7 – змішувач з фільтрам; 8 - контактний апарат; 9, 17 - казан утилізатор; 10 - окислювач з фільтром; 11 - абсорбційна колона; 12 - отдувочна колона; 13 – холодильник- конденсатор; 14 - підігрівник хвостових газів; 15 - реактор каталітичного очищення; 16 - камера згоряння; 18 - вихлопна труба.

Сучасні установки, що працюють під підвищеним тиском ( від 0,2 до 1Мпа) і комбіновані розроблені за принципом енерготехнологічних схем, у яких енергія газів, що відходять, зв'язана з їхньою високою температурою і тиском, і теплота реакції окислювання аміаку використовується для стиску повітря і нітрозних газів, а також для одержання технологічної пари.

Технологічна схема одержання азотної кислоти включає наступні технологічні вузли:

1. Стиску повітря і підігріву його до 250°С за рахунок тепла нітрозних газів.

2. Окислювання аміаку при температурі 900°С

3. Утилізація тепла в казані-утилізаторі з утворенням пари

4. Окислювання NO до NO2

5. Абсорбція оксиду азоту водою

6. Каталітичне очищення хвостових газів

Ступінь перетворення аміаку 92-94%, концентрація кислоти 62-64%.

Висновок

У процесі виконання роботи були розглянуті питання з:

- Одержання водню конверсії метану;

- Фізико-хімічні основи процесу конверсії;

- Промислові види каталітичної конверсії;

- Технологічна схема двоступінчастого методу конверсії природного газу;

- Високотемпературна некаталітична конверсія метану;

- Одержання водню та азотоводневої суміші газіфікацією твердих палив;

- Електрохімічні методи одержання водню;

- Одержання водню електролізом води;

- Технологія аміаку;

- Промислові способи синтезу аміаку;

- Агрегати синтезу аміаку;

- Технологія азотної кислоти;

- Процес окислювання NO до NO2;

- Промислові установки для одержання азотної кислоти та ін..

Література

1. Мухленов И.П. и др. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 1991.-С.327, 334-349

2. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 1990.-С.325-336