Азотная кислота

     Для увеличения  скорости при отаманні азотной  кислоты методом контактного  окисления аммиака процесс   проводят при повышенном давлении .Это приводит к необходимости одночосного повышение температурного режима.

 При проведении процесса  окисления под давлением вместе  с повышением температуры необходимо  увеличить количество платиновых  сеток до 12 шт при 4 ат,16-20 при  8-9 ат. На современных крупных агрегатах производство азотной кислоты проес окисления осуществляют под давлением 0,41-0,73 МПА и 950ос.

           Переработка оксидів азота в  разбавленную азотную кислоту

       Оксиды  азота, полученные контактным  окислением аммиака, перерабатывают  в разбавленную азотную кислоту окислением их к высшим окислам азота при сниженной температуре и поглощение этих окислов из газовой фазы водой или водным раствором азотной кислоты.

     В газовой  фазе в зависимости от условий  охлаждения и окисления присутствуют оксиды азота разной степени окисления. Все они, за исключением NО, взаимодействуют  с водой.

                                               2NO2+ H2O=HNO3+ HNO2+ 116,2 кдж                (8)

                                             N2O4+ H2O=HNO3+ HNO2+59,2 кдж                    (9)

                                            N2O3+ H2O=2HNO2+55,6       кдж                       (10)

 

 

       Для лучшего поглощения оксидів  азота необходимо поддерживать  низкие температуры. Главную роль  в ускорении расписания азотистой кислоты сыграет интенсивное перемешивание и разбрызгивания кислоты в башнях.

      Получение разбавленной азотной  кислоты связано  с протеканием  следующих процессов:

1)диффузия оксидов  азота из газовой фазы в  жидкую;

2)взаимодействие оксидов азота с водой и получение азотной и азотистой кислот;

3)разложение  азотистой кислоты:

                          2HNO2= HNO3+2 NO+ H2O-75,8 кдж                                 (11)

 

      Повышение парциального давления  оксида азота оказывает содействие увеличению содержимого азотистой кислоты и замедляет реакцию ее разложения.          Повышение температуры  приводит к увеличению скорости разложения азотистой кислоты, особенно при температуре 40ос. Для лучшего поглощения оксидов азота необходимо поддерживать  низкие температуры. Главную роль в ускорении расписания азотистой кислоты сыграет интенсивное перемешивание и разбрызгивания кислоты в башнях. Медленным процессом, который определяет скорость поглощения оксидов азота есть диффузия их в жидкую фазу.

     Этот  процесс усложняется образованием  кислотного тумана при взаимодействии  паров воды и двуокиси азота  в газовой фазе. Это служит  причиной дополнительный сопротивления  при поглощении оксидов азота.

     Оксид  азота ,который выделяется при  разложении азотной кислоты окисляется в жидкой фазе растворенным в кислоте кислородом. При интенсивном перемещении нитрозного  газа с раствором азотной кислоты на границе

 раздела  фаз может протекать процесс  прямого окисления оксида азота.

    На  скорость процесса окисления оксида азота в жидкой фазе зависит от

 концентрации  азотной кислоты. С повышением  концентрации от 0 до 30 % скорость  возрастает вдвое.

     Также  на степень и скорость окисления  NО влияет линейная скорость  газа в аппарате. Увеличение линейной скорости газа приводит к повышению скорости окисления и к уменьшению степени его окисления. Максимальная скорость окисления оксида азота в жидкой фазе наблюдается при температуре 30-40 0С. С повышением концентрации от 0 до 50 % скорость окисления увеличивается, а потом уменьшается.

       В промышленных условиях переработку  оксидов азота осуществляют к  достижению концентрации кислоты  56%, потом процесс кисло образования  прекращается.

      К современным тенденциям развития  технологии производства азотной  кислоты принадлежит  : обеспечение высокой надежности конструкций аппаратур и машинных агрегатов; повышение степени кислой абсорбции, а также степени использования тепла химических реакций и к.п.д энергии сжатых газов; увеличение скорости процесса на всех его этапах, снижение вредных выбросов в атмосферу.

       Важной проблемой развития производства  азотной кислоты есть повышение  ее концентрации, которая разрешает  упростить методы получения аммиачной  селитры и других азотных удобрений.

       Важное снижение себестоимости азотной кислоты может быть достигнуто при уменьшении потерь платинового катализатора. С этой целью проводятся испытание эффективных фильтров для улавливания платиновой пыли, испытываются катализаторы с повышенным содержанием Pd и Rh, внедряются в производство комбинированные катализаторы.

      

               1.2 Технологическая схема и аппаратурное  оформление процесса

       На рисунке 2.1 изображенная схема  производства разбавленной азотной  кислоты в агрегате АК-72 мощностью  1200т/пор. Окисление аммиака происходит под давлением 0,42 МПА ,а поглощение оксидів азота при 1,1 Мпа.

      В агрегате АК-72 предусмотрена  очистка воздуха тіли от механических  примесей,поэтому строительство  агрегатов АК-72  рекомендовано  осуществлять подальше недостатков сірчанокислотних цехов и производств сложных минеральных  удобрений. Грубая очистка воздуха проводится на фильтрах ФГО-1,8,а тонкая очистка - на фильтрах Д-33. Содержимое пыли после фильтру не должен превышать 0,007 мг/м3 воздух. Атмосферный воздух после очистки от мехнічних примесей на фильтрах грубой и тонкой очистки в аппарате 1 засасывается осевым воздушным компрессором 2. Сжатый воздух роздяляється на два потока, из которых основной поток направляется в аппарате окисления аммиака 10, а второй поток (10-14 % от общеи затраты воздуха на технологию) проходит последовательно подогреватель газообразного аммиака 6, продувочную колонну 25 и смешивается с нітрозними газами на линии всыпания нітрозного нагнетателя 20.

    Жидкий  аммиак поступает в ресивер  3 , а потом в испаритель 4, где испаряется за счет тепла циркуляционной воды. Выпаривание жидкого аммиака проводят под давлением 0,588 МПа и температуре 8-10 в С,в процессе температуру підвиують.В качестве циркуляционной воды применяют химически очиену воду с общей твердостью 10 мкгекв/кг, что обеспечивает продолжительную эксплуатацию испарителей без очистки от накипи. Применение замкнутой циркуляционной системы разрешает использовать холод впарників аммиака для снижения температуры нітрозних газов перед нагнетателем в жаркий период года. Влажный газообразный аммиак очищується в фильтре 5 от механических

 примесей ( каталізаторного  пыли) и пірів масла, нагревается  в подогревателе 6 сжатым воздухом ( а в холодный период года  дополнительно в  

 

 теплообменнику 7 парами). Гарачий гзоподібний аммиак смешивается с

 воздухом  в смесителе 8, что встроенный  в верхнюю часть контактного  аппарата 10. Аммиачно-воздушная смесь  подвергается дополнительной тонкуй  очистке в фильтре 9, также встроенному  в контактный аппарат.

    Окисление (конверсия) аммиака осуществляется на каталізаторних сетках из патино-родієво-паладієвого сплава.На этой стадии характерными параметрами является температура,давление ,содержимое аммиака в аммиачно-воздушной смеси, линейная скорость газа и время контактирования. В агрегате АК-72 значение этих параметров изменяются в следующем интервале: давление-0,28-0,45 МПа, температура 840-860 ос, сміст аммиака в смеси с воздухом -9,6-19,5 об. %, лініна скорость газа-2,4-2,6 м/с. Значительный диапазон значений объясняется тем,что в зависимости от температуры окружающей среды  и

 нагрузка  агрегата изменяется  давление  сжатого воздуха и ого температува  на входе в контактный аппарат.  Соответственно с изменением  температуры сжатого воздуха  для достижения оптимальной температуры на каталізаторних сетках 850ос( степень конверсии 96,5 %, содержимое влаги в воздухе 1,5 об. %,температура газообразного аміау 1000С) мє изменяться в содержимое аммиака а аммиачно-воздушной смеси.Параметры окисления аммиака в агрегате АК-72 близкие к оптимальным. При хорошие очисткі пвітря и аммиака достигается степень окиснення аммиака 97 %.

       Горячие нітрозні газы охлаждаются  от 850 до 300в С последовательно  в котле-утилизаторе 11, расположенному  под каталізаторними сетками  и  в экономайзере 12 до 200ос, в подогревателе химически очищенной воды 13 до 150 ос, на входе к холодильнику-коннденсатору  14  температура нітрозних газов составляет 150в С и окисленість 65%.Холодильник-конденсатор охлаждается оборотной  водой,пчаткова температура которой летом 28ос,недостаток нагревается на 7 ос.В холодильнике-конденсаторе продлевается

 охлаждение  газа и идет конденсация пари  воды и образование 37-45 %-вої

 азотной  кислоты. На выходе из данного  аппарата температура нітрозного  газа

 составляет 45-60 ос але газ направляется в прмивач. В промивачі 15 вместе с процессами охлаждения нітрозного газа и конденсации паров с образованием азотной кислоты осуществляется промывка нітрозних газов от аммиака, который не прореагував на каталізаторних сетках, и нитрит-нитратов аммония, которые образовались из аммиака и оксидів азота .На выходе из промивача нітрозний газ имеет температуру 45-50ос и окисленість 67-70 %.

    Промивач 15 орошается азотной кислотой, циркуляция  которой осуществляется с помощью  насоса 16 через холодильник 17, что охлаждается оборотной водой, и в холодильник 18, охлаждаемый холодной водой,которая цркулює через испарители жидкого аммиака 4. С промивача 15 40-45 %-ва азотная кислота нсосом 21 подается в бсорбційну колону 24.

    Охлажденный  нітрозний газ попадается в нагнетатель 20, сжимается до 1,079 Мпа, судьбы постепенно охлаждается в подогревателе воды 22 и в холодильнике- конденсаторе 23 после чего ндходить в абсорбционную колонну 24. Абсорбционная колонна орошается паровым конденсатом и конденсатом соковой пары из производства аммиачной селитры,который вводится на 42-гу тарелку. Процесс абсорбции происходит под давлением 0,735-1,079 Мпа. Нітрозні газы на входе в колону содержат 6,4 об. % оксидів азота и 4,1 % кислорода. Продукційна 60 %-ва азотная кислота поступает в продувочную колонну 25, где при давлении 0,392 Мпа из нее віддуваються растворенные оксиди азота повітрямдалі самопливом напраляється в хранилища состава.

    Выхлопные  газы из абсорбционной колонны  направляются в сборник 26 со встроенным теплообменником 27, в котором они подогреваются до 50ос  для выпаривания мелких бризгів, а потом в подогреватель 28.  Нагретые выхлопные газы проходят рубашку реактора каталитической очистки 30, где на двоступінчатому катализаторе при излишке природгого газа происходит восстановление оксидів азота к азоту с одновременным подогревам вихлотних газов до 758-770 ос. Горячие

 выхлопные  газы направляются к  рекупераційної  газовой турбины   31. Расширенные  выхлопные газы из турбины  поступают в подогреватель 28,охлаждаются и вскидываются через выхлопную трубу в атмосферу.

 

 

1-воздух; 2- воздушный  компрессор; 3- ресивер жидкого аммиака; 4- испаритель аммиака; 5- фильтр газообразного  аммиака; 6,7,13,22,27,28- подогреватели; 8,29- смесители; 9- фильтр аммиачно-воздушной смеси; 10- контактный аппарат; 11- котел-утилизатор; 12- экономайзер; 14,23-  холодильники- конденсаторы; 15- газовый промивач; 16,19,21- насосы; 17,18- теплообменники; 20- нітрозний нагнетатель;  24-  абсорбционная колоны; 25- продувочная колонна; 26- уловитель; 30- реактор каталитической очистки; 31- газовая турбина; 32- паровая турбина.

 Рисунок  1.2- Технологическая схема агрегата  АК-72

 

 В агрегате  АК-72 установлено два параллельно  работающих контактных аппарата( рисунок 1.3).В  нижней части  корпуса аппарата размещенные  теплообменные поверхности котла-утилизатора.

    Внешние  диаметр аппарата составляет 4000 мм ,диаметр платина родиевих  сеток 3900 мм,  высота аппарата  14 770 мм. Корпус аппарата выполнен  с постоянные 12Х18Н10Т; материал  колосниковой конструкции для  платина родиевого катализатору - 20Х23Н18.

       Сжатый воздух подается в аппарат и проходит между внутренним и внешним корпусом реакционной части и силовым корпусом аппарата в смеситель, который встроен в верхней части, где осуществляется смешивание воздуха с аммиаком. Амиачно- воздушная смесь (АПС) по центральному патрубку через конический распределитель поступает в фильтру амиачно- воздушной смеси 1 , который представляет собой набор с 52 одинаковых цилиндрических элементов с фильтрующим материалом из ультра тонкого волокна толщиной 10 мм. Каждый элемент состоит из перфорированных обечаек диаметром 160 т 320 и высотой 500 мм вставленных один в другого. Фильтрования осуществляется через боковые стенки элементов . После этого на платинородиевые сетки 3. Нитрозные газы, которые образовались  с температурой 850 ос проходят через пакеты змеевиков пароподогревателе а 6 и испарительного аппарата 5 котла-утилизатора и выводят из аппарата при температуре 300-350 ос. Такое конструктивное решение разрешает исключить потери аммиака и нитрозного газа .

     Для  обеспечения смешивания потоков воздуха и аммиака верхняя часть аппарата сужена и смеситель выполнен с двух обечаек диаметром 1200 и 1080 мм ,между которыми  обеспечивается зазор  60 мм.

    Разжигание  контактного аппарата осуществляется  азотовододородной  смесью, которая подается по специальному распределителю стационарного типа.