Азот қышқылының өндірісі

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1. Шикізат пен өнімнің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 4
1.1 АҚ.72 азот қышқылы өнердірісінің технологиялық схемасы ... ... ... ...6
2. Сұйытылған азот қышқылын алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
2.1 Технологиялық схеманы сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
2.2. Концентрленген азот қышқылын алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
2.3. Азот қышқылының түрлеріне қойылатын мемлекеттік стандарттар ... ..14 3.Азот қышқылының өндіру процесінің теориялық негіздері ... ... ... ... ... 16 Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
Пайдаланған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19

Азот қышқылы өндірісі заманауи химиялық өнеркәсіптегі негізгі жетекші өндірістердің бірі болып табылады. Бұл азот өнімдерінің халық шаруашылығында маңызды орын алуымен түсіндіріледі.
ХІХ ғасырдың басына дейін азот қышқылын табиғи натрий (чилийлік) селитрасынан алды.
95-97% H2SO4 және 96% NaNO3 пайдаланып 96-98% HNO3 алады.
Кейінірек үрдісті оның ұзақтығы мен температурасын төмендетіп, вакуум астында өткізетін болды.
ХХ ғасырдың басында электрлік доға жалынында атмосфералық азоттың фиксация әдісі ұсынылды, азот қышқылының өндірісінде бұл әдіспен жасанды шикізат және үрдісті күрделі жабдықтау қажет етілмейді, бірақ электр энергиясының үлкен шығымы тұрғысынан бұл тиімді емес.
1913 жылы элементарлы заттардан аммиак синтезі өндірісі игерілді және ол аз уақыт ішінде кең таралды. Осыдан кейін азот қышқылын аммиактан алу әдісі өңделді. Ең алғашқы ауа қысымындағы схема бойынша жұмыс жасалатын азот қышқылының заводы жылына 8000 т өндіріп 1916 жылы Юзовте (КСРО) құрылды. Бұл әдістің негізінде кокс газынан алынған аммиакты тотықтыру жатты. Әдісті орыс ғалымы Андреев ұсынды. Ол сонымен қатар платина торының катализаторын ұсынды, аммиактың торда тотығу процесін, азот оксидінің сумен абсорбциясын және аммиак селитрасын зерттеді.
Қазіргі плазмалық технология бойынша азот оксидін алудың сумен әртүрлі әдістері белгілі, бірақ олар өте электрсыйымды. Электр энергиясының шығымын төмендету жұмысын жүргізіледі.
Қазіргі уақытта азот қышқылын өндірудің негізгі әдісі болып Андреев ұсынған әдіс болып табылады.
Азот қышқылы маңызды қышқылдардың қатарына жатады. Азот қышқылын ауыл шаруашылығында аммиак селитрасы, комплексті минералды тыңайтқыштар, жарылғыш заттар өндірісінде, бояғыштар мен басқада химикаттар өндірісінде, ракета отыны (азот оксиді және азот қышқылы) өндірісінде, жасанды жібек өндірісінде, дәрілік заттар препаратының өндірісінде, күкірт қышқылының өндірісінде қолданады.
Көлемі бойынша күкірт қышқылынан кейін екінші орынды алады. Өнеркәсіпте алады:
1) Концентрлі емес азот қышқылы (45-60%)
2) Конценрлі азот қышқылы (90%)
Азот қышқылының әлемдік өндірісі жылына 50 миллион тонна өнім өндіреді.
Жұмыстың мақсаты: Азот қышқылдарының әр түрлі әдістерін жан-жақты қарастыра отырып, оның түрлерін сипаттау.
Жұмыстың міндеті: Азот қышқылының өндіру әдістерін зерттеу.

1. Справочник азотчика
2. В. И. Атрощенко, С. И. Каргин «Технология азотной кислоты»
3. В. П. Салтонова, Н. С. Торочешников « Технология связанного азота»
4. С. И. Каргин, С. П. Петунов, И. С. Митропольский «Производство азотной кислоты»
5. Е. Я. Мельников, В. П. Салтанова, А. М. Наумова, Ж.С. Блинова «Технология неорганических веществ и минералных удобрений»

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ. ЖҰБАНОВ АТЫНДАҒЫ АҚТӨБЕ ӨҢІРЛІК МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Техникалық факультет
Химиялық технология кафедрасы

5В072000-Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы

Оқу тәжірибесі бойынша
ЕСЕП

Тақырыбы: Азот қышқылының өндірісі

Орындаған: Әлімжанова Ж. Д.
Тексерген: доцент, х.ғ.к. Тастанова Л.К.

Ақтөбе, 2016

Жоспар:
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
1. Шикізат пен өнімнің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 4
1.1 АҚ-72 азот қышқылы өнердірісінің технологиялық схемасы ... ... ... ...6
2. Сұйытылған азот қышқылын алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
2.1 Технологиялық схеманы сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9
2.2. Концентрленген азот қышқылын алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
2.3. Азот қышқылының түрлеріне қойылатын мемлекеттік стандарттар ... ..14 3.Азот қышқылының өндіру процесінің теориялық негіздері ... ... ... ... ... 16 Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
Пайдаланған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19

КІРІСПЕ
Азот қышқылы өндірісі заманауи химиялық өнеркәсіптегі негізгі жетекші өндірістердің бірі болып табылады. Бұл азот өнімдерінің халық шаруашылығында маңызды орын алуымен түсіндіріледі.
ХІХ ғасырдың басына дейін азот қышқылын табиғи натрий (чилийлік) селитрасынан алды.
95-97% H2SO4 және 96% NaNO3 пайдаланып 96-98% HNO3 алады.
Кейінірек үрдісті оның ұзақтығы мен температурасын төмендетіп, вакуум астында өткізетін болды.
ХХ ғасырдың басында электрлік доға жалынында атмосфералық азоттың фиксация әдісі ұсынылды, азот қышқылының өндірісінде бұл әдіспен жасанды шикізат және үрдісті күрделі жабдықтау қажет етілмейді, бірақ электр энергиясының үлкен шығымы тұрғысынан бұл тиімді емес.
1913 жылы элементарлы заттардан аммиак синтезі өндірісі игерілді және ол аз уақыт ішінде кең таралды. Осыдан кейін азот қышқылын аммиактан алу әдісі өңделді. Ең алғашқы ауа қысымындағы схема бойынша жұмыс жасалатын азот қышқылының заводы жылына 8000 т өндіріп 1916 жылы Юзовте (КСРО) құрылды. Бұл әдістің негізінде кокс газынан алынған аммиакты тотықтыру жатты. Әдісті орыс ғалымы Андреев ұсынды. Ол сонымен қатар платина торының катализаторын ұсынды, аммиактың торда тотығу процесін, азот оксидінің сумен абсорбциясын және аммиак селитрасын зерттеді.
Қазіргі плазмалық технология бойынша азот оксидін алудың сумен әртүрлі әдістері белгілі, бірақ олар өте электрсыйымды. Электр энергиясының шығымын төмендету жұмысын жүргізіледі.
Қазіргі уақытта азот қышқылын өндірудің негізгі әдісі болып Андреев ұсынған әдіс болып табылады.
Азот қышқылы маңызды қышқылдардың қатарына жатады. Азот қышқылын ауыл шаруашылығында аммиак селитрасы, комплексті минералды тыңайтқыштар, жарылғыш заттар өндірісінде, бояғыштар мен басқада химикаттар өндірісінде, ракета отыны (азот оксиді және азот қышқылы) өндірісінде, жасанды жібек өндірісінде, дәрілік заттар препаратының өндірісінде, күкірт қышқылының өндірісінде қолданады.
Көлемі бойынша күкірт қышқылынан кейін екінші орынды алады. Өнеркәсіпте алады:
1) Концентрлі емес азот қышқылы (45-60%)
2) Конценрлі азот қышқылы (90%)
Азот қышқылының әлемдік өндірісі жылына 50 миллион тонна өнім өндіреді.
Жұмыстың мақсаты: Азот қышқылдарының әр түрлі әдістерін жан-жақты қарастыра отырып, оның түрлерін сипаттау.
Жұмыстың міндеті: Азот қышқылының өндіру әдістерін зерттеу.

1. Шикізат пен өнімнің сипаттамасы

Азот қышқылы өндірісінің шикізаттарына аммиак, ауа және су жатады. Концентрлі азот қышқылын тура синтездеу әдісінде техникалық оттегі қолданылады. Материалды және энергетикалық көмекші ресурстар болып аммиак тотығуының және қалдық газдарды тазарту катализаторлары, табиғи газ, бу және электроэнергия жатады.
Аммиак. Аммиак NH3- өткір иісті түссіз газ. Қайнау температурасы - 38,35 С , балқу температурасы - 77,75 С. Азот суда жақсы ериді, ал органикалық еріткіштерде ерігіштігі шектеулі. Сулы ерітіндіде NH3H2O және 2NH3H2O гидраттар түрінде кездеседі.
Аммиак сұйық күйде - түссіз жылжымалы ассоцияланған сұйық, электр тоғын өткізбейді. Сұйық аммиак сілтілік жер металдары көптеген органикалық және бейорганикалық қосылыстарды ерітеді.
Құрғақ аммиак ауамен жарылғыш қоспа түзеді, жарылу аралығы температураға тәуелді. Температураны жоғарылатқан сайын қоспаның жарылғыштығы ұлғаяды.
Аммиак құрамындағы қоспалар ГОСТ 14 м 6221-82 регламенттеледі. Көбінесе кездесетін қоспалар - су, майлағыш майлар, катализатор шаңы, еріген газдар. ГОСТ талаптары бұзылғанда қоспалар азот оксидінің шығымын төмендетеді, ал сутегі мен метан аммиак ауа қоспасының жарылу аралығын өзгертуі мүмкін.
Ауа. Есептеулер үшін құрғақ ауа құрамы (% көл) N2 - 78,1, O2 - 21,0, Ar - 0,9, су буының мөлшері 0,1-2,8% (көл) аралығында болады.
Ауада SO2, HN3, CO2 секілді қалдықтар болуы мүмкін. Өнеркәсіптік аудандарда ауа әртүрлі құрылымды шаңдармен ластанған. Ауадағы шаң мөлшері 0,5-1,0 мгм3.
Құрамында механикалық қоспалары 0,007 мгм3- тан аспайтын, тазартылған атмосфералық ауаны қолдануға рұқсат етіледі.
Температура жоғарылаған сайын аммиак - ауа қоспасының жарылғыш концентрация шектері кеңейеді, ал су буы мөлшерінің жоғарылауымен азаяды.
Су. Техникалық қажеттіліктер үшін пайдалынылатын су арнайы дайындықта болу керек соның ішінде: механикалық суспензиялық қоқыстарды тазартуда, фильтрлеу үшін, ерітіндіде еріген тұздарды химиялық тазалау үшін керек.
Кейбір жағдайларда мысалға, реактивті азот қышқылын өндіруде мүмкін болатын ластанулардан тазарту үшін таза булы конденсат керек.
Концентрлі азот қышқылын тікелей синтездегенде котел-утилизаторлардағы жылуды утилизациялағанда буды өңдеу үшін, реакциялық аппараттарды салқындату үшін қолданылады. Котел-утилизаторларға арналған химиялық тазартылған су ГОСТ 20995-75 талаптарына сай болуы керек.
Техникалық су мына талаптарға сәйкес болуы керек:
- Карбонатты қаттылығы - 3 мэквкг аспайды;
- Жүз күнді заттар құрамы - 50 мгкг аспайды;
- pH=6,5-8,5.
Азот оксидтерін абсоробциялау үщін су буының таза конденсаты, көбінесе аммиак селитрасы өндірісінің шырынды бу конденсаты қолданылады. Кейбір жағдайда осы мақсатта су буы бар конденсат қоспасындағы тазартылған химиялық су қолданылады, құрамындағы хлоридтер 5 мгл-ден аспау керек. Суда натрий хлориды қоспасының мөлшері төмен болу керек, өйткені азот қышқылымен әрекеттесіп кетеді.
NaCl+HNO3=HCl+NaNO
3HCl+HNO3=Cl2+NOCl+2H2O
4HNO3+3NaCl=Cl2+NOCl+2H2O+3NaNO3
Нәтижесінде азот қышқылы натрий нитратмен ластанады да бөлінген хлор мен нитрозия хлоридтың әсерінен абсоробциялық аппаратура күшті коррозияға ұшырайды.
Котел - утилизаторларды қоректендіру үшін химиялық тазартылған су қолданылады. Оның құрамы 250 мгл-ден аспайтын тұз, 100мгл-ден аспайтын темір мен 50мгл-ден жоғары емес мыс болады.
Оттегі. Азот қышқылын өндіру үшін химиялық реагент ретінде ауадағы оттек қолданылады.
Көбінесе концентрлі азот қышқылын тура синтездеу әдісімен алу өндірісінде қолданылады. Кейде концентрлі қышқыл алу үшін ААҚ-н байытуға пайдаланады.
Ауаны тереңнен салқындату әдісімен алынған оттегі қолданылады. Органикалық қоспалардың құрамы 16 мгм3-тан аспау керек. Қолданылатын оттегі ГОСТ 5583-78 талаптарына сай болуы керек. Оттегі мөлшері 98,5% (көл) кем емес.

0.1 АҚ-72 азот қышқылы өнердірісінің технологиялық схемасы

Бұл схеманың негізінде тұйықталған энерготехнологиялық цикл жатыр аммиактың екі сатылы конверсиясы (І саты), қысым 0,42 МПа және нитроза газдарын өңдеу (ІІ саты) қысым 0,108 МПа.
- қышқылды 60%-тік өнім түрінде шығару;
- аммиак пен ауаны мұқият тазарту;
- аммоний нитриаты мен нитритімен тазарту арқылы нитроза газдарын суыту;
- бөлінген газдарды каталитикалық тазарту;
- екіншілік энергетикалық ресурстарды қолдану (жылуды) - каталитикалық тазартудың алдында бөлінген газдарды қыздыру.

Сүзгіде (1) тозаңдардан тазартылған атмосфералық ауа, (2) ауалық компрессорда 0,42 МПа қысымға дейін сығылып, екі ағынға жіктеледі. Біреуі контактілі аппаратына (3) , екіншісі аммиакты (4) қыздырғыш арқылы (5) үрлегіш колоннаға жіберіледі. Буландырғыштан (6) газ тәрізді аммиак (7) сүзгіде тазартылады, ыстық ауамен (4) қыздырғышта 80-120 С-қа дейін қыздырылады. Тазартылған аммиак пен ауа контактілі аппаратының араластырғыш камерасына (8) келіп түседі. Түзілген аммиак ауалы қоспа керамикалық сүзгіден мұқият тазартудан өткізіледі. Ол контактілі аппаратында орналасқан. Содан кейін платиналы тордың және оксидті қабаттардан тұратын екі сатылы катализатордан өткізеді. Түзілген нитрозды газдары котел-утилизатордан өткізіліп, алдымен экономайзерден өткізіледі (10) содан кейін тоңазытқыш (11), 55 С дейін суытылады. Нитрозды газдарын суытуда су буларының конденсациялану процесі жүріп әртүрлі концентрациядағы азот қышқылдары түзіледі. Содан кейін ол абсорбциялық колоннаға (12) жіберіледі. Нитроздық газдар нитроздық компрессорда (15) 0,108-0,11 МПа қысымға дейін сығылады. Бұл кезде 230 С-қа ысиды. (14) тоңазытқышта суытылады. Сонымен қатар ол бөлінген газдарды бірдей уақытта қыздырғыш та болады, 150 ºС-қа дейін. Тоңазытқыш-конденсаторда (15) 40-60 ºС дейін суытылады. Содан кейі абсорбциялық колоннаға жіберіледі.

Сурет - 1. Азот қышқылы өнердірісінің технолгиялық схемасы
1 - ауаны тазарту сүзгісі, 2 - ауалық компрессор, 3 - контактілі аппарат, 4 - газ тәрізді аммиакты қыздырғыш, 5 - үрлегіш колонна, 6 - сұйық аммиакты булағыш, 7 - аммиакты тазарту сүзгісі, 8 - контактілі аппараттың араластырғыш камерасы, 9 - котел-утилизатор, 10 - экономайзер, 11 - тоңазытқыш, 12 - абсорбциялық колонна, 13 - нитроздық -компрессор, 14 - бөлінген газдарды қыздырғыш, 15 - тоңазытқыш - кондесатор, 16 - бөлінген газдарды каталитикалық тазарту реакторы, 17, 18 - рекуперациялы газды құбырлар

1. Сұйытылған азот қышқылын алу.
Өндірісте азот қышқылын: сұйытылған , концентірлі және реактивті түрлерін шығарады. Сұйытылған азот қышқылын аммиактан өндіруге өндірісте үш технологиялық процесті қолданады.
1. Атмосфералық қысымда.
2. Жоғары қысымда.
3. Комбинерленген әдіспен.

Жоғары қысымда жұмыс жасайтын жүйе
Сызба артықшылығы:
1. Агрегат ықшам және барлық аппараттар тасымалдауға ыңғайлы. Агрегаттың энергетикалық айналымы автономды және өндірісті тоқтату кезінде бақылау қалқанынан сөндіргенше жұмыс жасай береді. Бұл химиялық процессті күтпеген кезде сөндіріп алған жағдайда агрегаттарды қайта іске қосу жылдам жүреді. Жұмыс режимінде агрегаттарды бақылау автоматтандырылған.
2. Сызбада технологиялық аппараттарға парралель әрқашан қоршаулы тұратын жану камерасы орнатылған, бұл агрегат жұмысын технологиялық желіге тәуелсіз болуына мүмкіндік береді, сонымен қатар жұмыс машинасының сөндірулі күйінен технологиялық процесс машинасының қосулы күйіне бірқалыпты өтуге мүмкіндік береді.

3.1. Технологиялық схеманы сипаттау

1960 жылдары өнімділігі жылына 120 мың тонна, 0,716 МПа қысыммен және қалдық газдарды жоғары температуралы каталитикалық тазалауды қолданатын азот қышқылы өндірісінің агрегаты жасалып шығарылды. Өндіріс азот қышқылын 53 - 58%-ды HNO3 өнім түрінде шығарды. Бұл өндірістің технологиялық сызбасы жеңілдетілген түрде келесі суретте көрсетілген.
Кислота на склад
Пар
Вода
Воздух
Метан
Аммиак
Вода
8
10
9
7
6
5
4
11
12
Отходящие газы
2
17
18
1
16
15
13
3
Сурет - 2. 0,716 МПа қысымда азот қышқылын алу өндірісінің схемасы
1 - ауа фильтрі; 2 - каталитикалық тазалау реактор; 3 - жану қондырғысы; 4 - метан жылытқышы; 5 - аммиак жылытқышы; 6 - фильтрі бар аммиак ауа араластырғышы; 7 - тоңазытқыш-конденсатор; 8 - сепаратор; 9 - абсорбциялық колонна; 10 - үрлеу колонна; 11 - қалдық газдарды жылытқыш; 12 - ауа жылытқышы; 13 - нитрозды газдарды тотықтыру түтікшесі; 14 - контактілі аппарат; 15 - қазан-утилизатор; 16,18 - екі сатылы турбокомпрессор; 17 - газды турбина

Атмосфералық ауа екі сатылы фильтрде (1) толық тазалаудан өтеді. Тазаланған ауа екі сатылы ауа компрессорінде сығылады. Бірінші сатыда (18) ауа 0,35 МПа-ға дейін сығылады, сонымен қатар ол адиабатты сығылу нәтижесінде 165-175 ºС-қа дейін температура көтеріледі.Салқындатылғаннан кейін ауаны екінші сатылы (16) сығылуға жібереді, ол жерде ауа қысымы 0,716 МПа-ға дейін жетеді.
Ауаның негізгі бөлігі сығылудан кейін нитрозды газдардын жылуымен ауа жылытқышында (12) 250-270 ºС-қа дейін жылытылады және аммиакпен араластыруға араластырғышқа (6) жіберіледі.
Сұйық аммиакты буландыру арқылы алынған газ тәрізді аммиак 150 ºС температурада, аммиак жылытқышында ылғалдан, майдан және катализатор шаңдарынан тазартылып араластырғышка бағытталады. Араластырғыш поролитті фильтрмен бірге бір аппаратта орналасқан. NH3 мөлшері 10%-дан аспайтын аммиак-ауа қоспасын тазалаудан кейін аммиак конверсиясы үшін контактілі аппаратқа (14) беріледі.
Аммиак конверсиясы температура 870-900 ºС болатын платина-родийлі торларда жүреді, бұл кезде конверсия мөлшері 96% болады. Нитрозды газдар 890-910 ºС температурада контактілі аппараттың астында орналасқан қазан утилизаторға (15) беріледі. Қазанда нитрозды газдардың 170 ºС-қа дейін салқындауы қазан утилизаторды қоректендіретін химиялық тазаланған деэфирленген судың булануына әкеледі, сонымен қатар 1,5 МПа қысымдағы және 230 ºС температуралы бу алынады, ол өз кезегінде тұтынушыға беріледі.
Нитрозды газдар қазан-утилизатордан кейін нитрозды газдарды тотықтырғышқа (13) барады. Ол іші қуыс, жоғары жағында платиналық катализаторды ұстауға арналған шыны талшықтан жасалған фильтр орналасқан. Нитрозды газдардың аз бөлігі қазан-утилизаторда тотығып үлгереді (40%-ға дейін). Тотықтырғышта (13) тотығу 85%-ға дейін көтеріледі. Тотығу реакциясы нәтижесінде нитрозды газдар 300-350 ºС-қа дейін жылытылады. Бұл жылу ауа жылытқышында (12) пайдаланылады. Жылуалмастырғышта (12) салқындатылған нитрозды газдар әрі қарай салқындатылу үшін жылуалмастырғышқа (11) келеді, ол жерде оның температурасы 150 ºС-қа дейін төмендейді және қалдық газдар 110-125 ºС-қа дейін ысытылады. Одан соң нитрозды газдар айналымдағы сумен тоңазытқыш-конденсаторда (7) салқындатылады, сонымен бірге су булары конденсирленеді және әлсіз азот қышқылы түзіледі. Нитрозды газдарды конденсирленген азот қышқылынан сепараторда (8) бөліп алады, одан соң азот қышқылын абсорбциялық колоннаның 6-7 табақшаларына бағытталады, ал нитрозды газдарды абсорбциялық колоннаның төменгі табақшаларына жіберіледі. Колоннаның жоғарғы бөлігінен түзілген төмен концентрациялы азот қышқылы төменде орналасқан табақшаларға қарай ағады. Азот оксидтерін сіңіру арқылы азот қышқылының концентрациясы біртіндеп жоғарылайды және шығысында - 1%. Болады. Сондықтан қышқылды үрлеу колоннасына (10) ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.