Концентрленген азот қыш

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Азот қышқылын тікелей синтезбен алу Тікелей синтезбен концентрленген азот қышқылын алу Қазіргі кезде концентрлі азот қышқылын тура синтездеу жолы арқылы алынады:2N ₂ O _4(c) + 2H ₂ O _(c) + O _{2 (г)} ↔︎ 4HNO _3(c) + 595 кДж. Бұл операция автоклавта 90 °С температурада және 5 МПа жүреді, 97-99 % HNO ₃ алынады. Бұл реакцияның ең қиыны азоттың сұйық оксидін алу (димер) . 100 %-ды N ₂ O ₄ -ті алу үшін оның азот қышқылда еру қабілетін пайдаланады. Бұл жағдайда нитроолеум HNO ₃ ^. NO ₂ түзіледі. Тікелей синтезбен концентрленген азот қышқылын алу үрдісі келесі сатыдан турады:1) нитрозды газдан азот тетраоксидін бөліп шығару:2NO + O ₂ ↔︎2NO ₂ ↔︎N ₂ O ₄ --2) азот қышқылының пайда болуы: 3N ₂ O ₄ + 2H ₂ O ↔︎ 4НNO ₃ + 2NO--3) азот (II) оксидін концентрленген азот қышқылымен тотығуы2NO+ 4НNO ₃ ↔︎ 6NO ₂ + 2H ₂ O. --Қорытынды теңдеуі:2N ₂ O _4(c) + 2H ₂ O _(c) + O _{2 (г)} ↔︎ 4HNO _3(c) .

Аммиак синтездеу. Үрдістің ф. х негізі. Тиімді режим. Аммиак синтездеудің физика-химиялық негіздері а) Үрдістің тепе-теңдікпен жылдамдығы. Аммиак синтездеу - гетерогенді-каталитикалық, қайтымды, экзотермиялық, көлім азайтуыменжүретін реакциясы:N ₂ +3H ₂ = 2NH ₃ -∆Н. Реакцияның жылу эффекті температура мен қысымға байланысты. 500 °С температура мен 30 МПа қысымда жылу эффекті 111, 6 кДж-ге тең. Аммиак синтезіндегі катализатор әсерінің механизмі үш сатыдан құралған:1) Азот пен сутек газ фазадан катализатордың беткі қабатына және кеуектерінде диффузияланады; 2) Азот пен сутек катализатордың әсерімен активтелінеді; 3) Активтелінген азот пен сутек реакцияласады. Технологиялық режимі мен сызбалар Аммиакты синтездеу әдістері технологиялық үрдісте қолданылатын қысымға байланысты үш түрге бөлінеді:1) төменгі қысымдағы - 10-15 МПа; 2) орта қысымдағы - 25-60 МПа; 3) жоғары қысымдағы - 60-100 МПа. Аммиак синтездеудің оңтайлы технологиялық режимі:- жанасу температурасы 450-500 °С; - қысым 32 МПа;

Күкіртсутектен H2SO4 өндіру. Өндірудің тех. қ сызба-нұсқасы Күкіртсутектен Н ₂ SO ₄ өндіру. Күкіртті сутектен күкірт қышқылын алу әдісі «ылғалды» катализ деп аталады (И. А. Ададуров, Д. Гернст, 1931 ж. ) . Бұл әдістің негізі мынада: күкіртті сутекті ауа ағынында жағу арқылы алынған күкірттің қостотығымен (IV) судың буын бір-бірімен араластырып контакт аппаратына жібереді. Онда қатты ванадий катали. рда күкірттің диоксиді күкірт оксидіне (VI) дейін тотығады. Газ қоспасы конденсаторда суыйды, содан пайда болған күкірт қышқылының буы сұйық өнімге айналады. Сөйтіп, ылғалды катализ үрдісінде күкірт қышқылын колчеданмен таза күкірттен өндіру әдісіне қарағанда айырмашылығы: мұнда күкірт оксидін абсорбциялау үрдісі жоқ, барлық процесс тізбектелген үш сатыдан тұрады:1. Күкіртсутекті жағу:2. Күкірттің диоксидін күкірт (VI) оксидіне дейін тотықтыру:3. Будың конденсациясы және күкірт қышқылының түзілуі. Сонымен ылғалды катализ үрдісі келесі теңдеумен өрнектеледі:H ₂ S + 2O ₂ = Н ₂ SO ₄ - 707 кДж. Күкіртсутектен күкірт қышқылын өндірудің технологиялық сызба-нұсқасы төмендегідей операциялардан тұрады:1) күкіртсутек газын өртеу. 2) утилизатор қазанда газ қоспасын 1000 °С-дан 400 °С температураға дейін суыту; 3) контакт болатын дәрежеге дейін газбен бу қоспасын ауамен сұйылту; 4) жанасу аппаратында SO ₂ -нің SO ₃ -ке дейін тотығуы. 5) мұнарада конвертирленген газды суыту. Мұнда күкірт қышқылы бар. Бұдан мақсатты өнім күкірт қышқылы және оның тұманы түзіледі. Тұман электрсүзгіште ұсталады. Бұл әдіспен 96 % күкірт қышқылы түзіледі.

Концентрленген азот қыш. Алу жолдары. Үрдістің тех. қ сызбалары. К онцентрленген азот қышқылын алудың екі жолы бар:- сұйытылған азот қышқылын концентрлеу; - азот оксидтерінен тікелей синтезбен концентрленген азот қышқылын алу. Тікелей синтезбен концентрленген азот қышқылын алу. Қазіргі кезде концентрлі азот қышқылын тура синтездеу жолы арқылы алынады:2N ₂ O _4(c) + 2H ₂ O _(c) + O _{2 (г)} ↔︎ 4HNO _3(c) + 595 кДж--97-99 % HNO ₃ алынады. Тікелей синтезбен концентрленген азот қышқылын алу үрдісі келесі сатыдан турады:1) нитрозды газдан азот тетраоксидін бөліп шығару:2NO + O ₂ ↔︎2NO ₂ ↔︎N ₂ O ₄ . 2) азот қышқылының пайда болуы:3N ₂ O ₄ + 2H ₂ O ↔︎ 4НNO ₃ + 2NO. 3) азот (II) оксидін концентрленген азот қышқылымен тотығуы2NO+ 4НNO ₃ ↔︎ 6NO ₂ + 2H ₂ O. Қорытынды теңдеуі:2N ₂ O _4(c) + 2H ₂ O _(c) + O _{2 (г)} ↔︎ 4HNO _3(c) . Өндірудің негізгі операциялары:- қазандық-утилизатор мен тоңазытқыш-конденсаторда нитрозды газдарды суыту; - азот (II) оксидінің азот (IV) оксидіне дейін тотығуы; - азот қышқылына дейін олардың тотығуы; - рассол-тоңазытқышта нитроз газын суыту; - нитроолеум түзілуі; - нитроолеумнан азот (IV) оксидін бөліп шығару; - азот (IV) оксидін сумен және рассолмен суыту; - сұйық азот тетроксидін және азот қышқылын дайындау; - оттекпен азот тетроксидін азот қышқылға дейін тотығуы; - азот қышқылынан азот тетроксидінің артық мөлшерін десорбциялау.

Күкірт қышқылын алу тәсілдері. Өндірісіндегі негізгі шикізат Кукирт кышкылын алу1) Темір колчедан. Табиғи темір колчедан қатарлы колчедан түрінде кездеседі. Бұл темір сульфидтен FeS2 және басқа металл (мыс, мырыш, қорғасын, никель, кобальт және т. б. ) сульфидтерден туратын күрделі жыныс. Олардан басқа оның құрамына металл карбонаттары мен бос жыныс кіреді. 2) Күкірт. Элементарлы күкірт құрамында не күкіртсутек, не күкірт оксиді (IV) бар газдардан немесе күкіртті кендерден алынады.
3) Газды күкіртті күкіртсутектен алады. Бұл үрдіс қатты катализатордың үстіндегі Н2S-тің толық жүрмейтін тотығу реакциясына негізделген:Күкіртісутек Н2S-тің көздері: кокстық, генераторлық, өтпелі газдар және мұнай қайта өндеудің газдары. Олардың құрамында 90 %-ға дейін күкірт болады.

Сұйылтылған азот қышқылының өндірісі. Үрдістің Ф. Х негіздері.

Сұйылтылған азот қышқылының технологиялық сұлбалар үш типке бөлінеді: - атмосфера қысымда -жоғарғы қысымда -комбинерленген сұлба. Принципиалдық сызба-нұсқасы 6 операциядан тұрады:1-ауа мен аммиакты тазарту2-аммиакты т. т. у-3-4-нитрозды газдарды суыту, 5- НNO ₃ түзілуі, 6-газдарды тазарту.

Сутекті өндірудің тех. қ әдістері. Өндірудің тех. қ сызба-нұсқасы. Табиғатта сутек бос және қосылыс күйінде болады. Бүкіл әлемді алатын болсақ, мұнда сутек ең көп тараған элемент болып таблады. Ол Жер қыртысындағы екі қабатының (гидросфера, литосфера) жалпы салмағынан 1 масс. %-ын құрайды. Ал атмосфераның жоғарғы қабаттарында ол өте аз кездеседі (10 ^-4 % көл. ) . Сутектің технологиялық үрдістерде және жалпы тіршіліктегі алатын орны ерекше. Ғалымдардың болжауы бойынша сутек - болашақтағы отын және универсалды энергия көзі. Сутектің басқа отындармен салыстырғанда көптеген мына басым ерекшеліктері бар:1) сутекті өндіруге шикізат ретінде сарқылмас суды қолданады, сутек жанғанда су қайтадан түзіледі; 2) сутектің жану жылуы өте жоғары - 125510 кДж/кг немесе көміртектің жану жылуынан төрт есе жоғары; 3) сутекті сұйық күйінде және гидридтер түрінде сақтауға болады. Сонымен, сутек химиялық өндіріс орындарында, металлургияда, мұнай өнімдерін өңдеуде ерекше орын алатыны белгілі, ал аммиак және метанол синтездеуде ол - негізгі шикізат. Сутекті алудың тәсілдерін ғылыми негізі жағынан химиялық, физикалық және электрохимиялық деп үшке бөлуге болады. Алу жолдары:- кокс газды терең суыту; табиғи газды конверсиялау; қатты отынды газификациялау; судың электролизі. Соңғы жылдарда кең қолданылып келе жатқан негізгі әдістің бірі - сутекті метаннан алу.

ТФҚ өндірісі, үрдістің химизі, негізгі аппараттары мен тех. қ сызба Термиялық фосфор қышқылы синтетикалық жуғыш құралдар негізін құрайтын заттарды, Na үшполифосфатын, техникалық фосфаттарды алуда қолданылады. Фосфор тыңайтқыштар алу үшін де термиялық фосфор қышқылы пайдалынады. Фосфор қышқылын өндірудің экстракциялық әдісіне қарағанда электртермиялық әдістің біраз артықшылықтары бар, осыған байланысты алынған өнімнің өзіндік құны де жоғары болады:1) концентрациясы жоғары қышқыл алынады; 2) өте таза өнім алынады; 3) құрамында фосфор мөлшері аз фосфат шикізатын қолдануға болады. Электртермиялық әдіс - 1500 °С температурада табиғи фосфат құрамындағы фосфорды көміртек пен құмның қатысуымен электр пешінде жүретін тотығу-тотықсыздану үрдісі. Термиялық фосфор қышқылының өндірісі екі негізгі сатыдан тұрады:1) табиғи фосфаттардан электр айдау үрдісі арқылы сары (ақ) фосфорды алу; 2) алынған фосфорды фосфор ангидридіне (фосфор (V) оксидіне) дейін тотығып, оны әрі қарай фосфор қышқылына дейін гидратациялануы:Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ → Р _n → P ₂ O ₅ → H ₃ PO ₄ .

Темір колчеданнан күйдіру кезінде қолданылатын негізгі пештер. Қазіргі кезде колчеданды күйдіруге конструкциясы әртүрлі пештер қолданылады:1) механикалық көп сөрелі пеш «ВХЗ». ВХЗ пешінің барлық сөрелерінің ауданы 140 м ² , бір сөреде тәулікте 31, 5 т колчедан күйдіріледі. Пештің қарқындылығы орта есеппен 225 кг/тәул. 2) Тозаң түрінде колчеданды күйдіретін пеш - флотацияланған құрғақ ұсатылған колчеданды ауа ағынында күйдіруге арналған. Ішкі қабырғасы отқа төзімді болу үшін шамот кірпішімен қапталған. Пештің қарқыны тәулігіне 700-1000 кг/м ^3. . 3) «Қайнаушы қабатта» күйдіретін пеш. Мұндай пештің төменгі жағында газ тарататын тор орналасқан. Тор астынан қысыммен белгілі жылдамдықпен ауа үрленеді. Бұндай пештер тек күкірт қышқылының өндірісінде ғана емес, сонымен қатар басқада өндірістерде қолданылады. Колчеданнан күкірт қышқылын алудың химиялық сұлбасы бір ізділікпен жүретін үш сатыдан тұрады:- пирит концентратын ауа құрамындағы оттегімен тотықтыру:4FeS ₂ + 11О ₂ = 2Fe ₂ О ₃ + 8SО ₂ + 3400 кДж, - күкірт диоксидін арттық оттегімен үшоксидке тотығу:2SО ₂ + О ₂ = 2SО ₃ ; - күкірт қышылының пайда болуымен күкірт оксидін (VI) абсорциялау:SО ₃ + Н ₂ О = Н ₂ SО ₄ .

Тұз қышқылының өндірісі

Қазіргі кезде хлор сутектің әртүрлі концентрациядағы су ерітінділерін тұз қышқылы деп айтады. Бұрын тұз қышқылын ас тұзды күкірт қышқылымен әрекеттестіріп алған, сол кезден бастап оны «тұз» қышқылы деп аталған. Тұз қышқылы өндірісінің белгілі дамуы кезеңде осы екі тәсілдің маңызы жоғалды. Органикалық қосылыстардың хлорлау өнімдерінен хлорлы сутекті бөліп алу әдісі кен пайдаланбаған, өйткені хлорлы сутек және одан алынатын тұз қышқылы өте лас болған. Сол себепті, қазіргі уақытта хлорлы сутектің барлық белгілі тәсілдерінен тәжірибеде тікелей синтездеу әдісі қолданылады. Өндірістегі көлемі мен қолданылуы бойынша тұз қышқылы күкірт пен азот қышқылынан кейінгі үшінші орынды алады. Тұз қышқылы мырыш, кальций, барий, аммоний хлоридтерін, синтетикалық каучук, бояулар алу үшін, майларды және тоң майларды сабындау үшін көп қолданылады. Металөндіруде де тұз қышқылы қолданылады.

ЭФҚ өндіріс. Үрдістің режимдері ж негіздері Фосфор қышқылын алудың ең көп тараған ұтымды әдістерінің бірі - экстракциялық әдіс. Экстракциялық фосфор қышқылы - жасыл, қоңыр түсті, жанбайтын, жарылмайтын, отқа қауіпті емес, теріге тисе күйдіретін сұйық. Бұл әдіс бойынша ұнтақталған фосфоритті күкірт қышқылымен өңдейді. Экстракциялық фосфор қышқылын фосфатты шикізатты (апатиттік концентрат немесе фосфорит) күкірт қышқылымен ыдырату арқылы алады:Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ + 5H ₂ SO ₄ + 10Н ₂ О = $\rightarrow$ 3H ₃ PO ₄ + 5(CaSO ₄ ^. 2Н ₂ О) + НF+Q -- Температуралық режимі әдістің варианттылығына тәуелді. Дигидратты режимде кальций сульфаты 70-80°С температурада CaSO ₄ ^. 2H ₂ O түрінде түзіледі, бұл кездегі қышқылдың концентрациясы 20-32% P ₂ O ₅ ; жартылай гидратты режимде кальций сульфаты CaSO ₄ ^. 0, 5H ₂ O түрінде тұнады және қышқылдың концентрациясы жоғары болады: 35-42 % P ₂ O ₅ Экстракциялық фосфор қышқылын алудағы экстракция уақыты 4-6 сағат. Кемшіліктер: алынған фосфор қышқылын керек концентрацияға дейін буландыру, аппаратурасының коррозиясы, аппаратура қабырғаларында кальций сульфат кристалдарының тұнып қалуы.