Azot sanoati eng tez rivojlanayotgan tarmoqlardan biridir
Download 1.18 Mb.
|
ВВЕДЕНИЕ Azot kislota ishlab chiqarish (2)
KIRISH Azot sanoati eng tez rivojlanayotgan tarmoqlardan biridir. Nitrat kislota ko'pchilik azot o'z ichiga olgan moddalarni ishlab chiqarish uchun boshlang'ich mahsulotlardan biri bo'lib, eng muhim kislotalardan biridir. Ishlab chiqarish ko'lami bo'yicha nitrat kislota turli kislotalar orasida sulfat kislotadan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Ishlab chiqarishning keng ko'lamliligi nitrat kislota va uning tuzlari xalq xo'jaligida juda muhim ahamiyatga ega bo'lganligi bilan izohlanadi. Azot kislotasini iste'mol qilish faqat o'g'it ishlab chiqarish bilan cheklanmaydi. U barcha turdagi portlovchi moddalarni, bir qator texnik tuzlarni ishlab chiqarishda, organik sintez sanoatida, sulfat kislota ishlab chiqarishda, raketa texnologiyasida va xalq xo'jaligining boshqa ko'plab tarmoqlarida keng qo'llaniladi. Azot kislotasini sanoatda ishlab chiqarish ammiakning atmosfera kislorodi bilan katalitik oksidlanishiga, so‘ngra hosil bo‘lgan azot oksidlarini suv bilan singdirishga asoslangan. Ushbu kurs loyihasining maqsadi birinchi bosqich va nitrat kislota ishlab chiqarishni ko'rib chiqish - ammiakning kontaktli oksidlanishi , shuningdek, reaktorning moddiy va issiqlik balanslarini hisoblash. Azot kislotasini ishlab chiqarishning texnologik sxemalarida ammiakning katalitik oksidlanish jarayoni muhim ahamiyatga ega, chunki u uchta asosiy ko'rsatkichni - ammiak iste'moli, platina metallarining investitsiyalari va yo'qotishlarini, shuningdek sxemaning energiya imkoniyatlarini belgilaydi. Shu munosabat bilan ammiakning katalitik oksidlanish jarayonini takomillashtirish nitrat kislota va umuman mineral o'g'itlar ishlab chiqarish uchun katta ahamiyatga ega. 1. AZOT KISLOTANI XUSUSIYATLARI 1.1 Azot kislotasining navlari Sanoatda 2 navli azot kislotasi qo'llaniladi: 30-60% HNO 3 bo'lgan suyultirilgan (zaif) va 97-99% kontsentrlangan. HNO 3, shuningdek, nisbatan kam miqdorda reaktiv va juda toza nitrat kislota. Ishlab chiqarilgan nitrat kislotaning sifati belgilangan standartlarga javob berishi kerak. Fizik-kimyoviy ko'rsatkichlar bo'yicha konsentrlangan nitrat kislota 1-jadvalda ko'rsatilgan standartlarga javob berishi kerak. 1-jadval - Konsentrlangan nitrat kislota sifatiga qo'yiladigan talablar (GOST 701-8 9 )
Ishlab chiqarilgan azot kislotasining sifati 2 va 3-jadvallarda ko'rsatilgan belgilangan standartlarga mos kelishi kerak. 2-jadval - Konsentrlanmagan nitrat kislota sifatiga qo'yiladigan talablar (OST 6-03-270 - 76)
3-jadval - Nitrat kislota sifatiga qo'yiladigan talablar (GOST 4461-67)
1.2 Azot kislotasidan foydalanish Nitrat kislota turli faoliyat sohalarida qo'llaniladi: 1) qismlarni galvanizatsiyalash va xromlash paytida; ) mineral o'g'itlar ishlab chiqarish uchun; ) portlovchi moddalarni olish (harbiy sanoat); ) dori vositalari (farmatsevtika) ishlab chiqarishda; ) suratga olish uchun kumush nitrat olish; ) metall qoliplarni o'ymakorlik va o'ymakorlik uchun; ) konsentrlangan nitrat kislota olish uchun xom ashyo sifatida; ) gidrometallurgiyada; ) zargarlik buyumlarida - oltin qotishmasida oltinni aniqlashning asosiy usuli; ) aromatik nitrobirikmalar - bo'yoqlar, farmakologik preparatlar va nozik organik sintezda qo'llaniladigan boshqa birikmalarning prekursorlarini olish; ) nitrotsellyuloza olish. 1.3 Nitrat kislotaning xossalari .3.1 Nitrat kislotaning fizik xossalari Nitrat kislota kuchli bir asosli kislotalardan biri bo'lib, o'tkir bo'g'uvchi hidga ega, yorug'likka sezgir va yorqin nurda azot oksidi (qo'ng'ir gaz - NO2 deb ham ataladi) va suvdan biriga parchalanadi. Shuning uchun uni qorong'i idishlarda saqlash tavsiya etiladi. Konsentrlangan holatda u alyuminiy va temirni eritmaydi, shuning uchun uni tegishli metall idishlarda saqlash mumkin. Nitrat kislota - kuchli elektrolit (ko'p kislotalar kabi) va juda kuchli oksidlovchi vositadir. Ko'pincha organik moddalar bilan reaktsiyalarda qo'llaniladi. Azot kislotadagi azot tetravalent, oksidlanish darajasi +5. Nitrat kislotasi rangsiz suyuqlik bo'lib, havoda bug'lanadi, erish nuqtasi -41,59 , qaynash nuqtasi + 82,6 qisman parchalanadi. Nitrat kislotaning suvda eruvchanligi cheklanmagan. Massa ulushi 0,95-0,98 bo'lgan HNO3 ning suvli eritmalari "fuming nitrat kislotasi", massa ulushi 0,6-0,7 bo'lgan konsentrlangan nitrat kislota deb ataladi. Suv bilan azeotrop aralashma hosil qiladi (massa ulushi 68,4%, d20 = 1,41 g/sm, Tboil). = 120,7 ) Suvli eritmalardan kristallanganda nitrat kislota kristall gidratlarni hosil qiladi: ) HNO3 H2O monohidrat, Tm = -37,62 ; 2) HNO3 3H2O trihidrat, Tm = -18,47 . Azot kislotasi, xuddi ozon kabi, chaqmoq chaqishi paytida atmosferada hosil bo'lishi mumkin. Azot, ya'ni 78 Atmosfera havosining % tarkibi, atmosfera kislorodi bilan reaksiyaga kirishib, azot oksidi NO hosil qiladi. Havoda keyingi oksidlanish natijasida bu oksid azot dioksidiga (jigarrang gaz NO2) aylanadi, u atmosfera namligi (bulut va tuman) bilan reaksiyaga kirishib, nitrat kislota hosil qiladi. Ammo bunday kichik miqdor er va tirik organizmlar ekologiyasi uchun mutlaqo zararsizdir. Bir hajm nitrat kislota va uch hajm xlorid kislota aqua regia deb ataladigan birikma hosil qiladi. U oddiy kislotalarda erimaydigan metallarni (platina va oltin) eritishga qodir. Ushbu aralashmaga qog'oz, somon, paxta kiritilganda kuchli oksidlanish, hatto yonish sodir bo'ladi. 1.3.2 Nitrat kislotaning kimyoviy xossalari Nitrat kislota konsentratsiyasiga va reaksiyaga kirishadigan moddaga qarab turli xil kimyoviy xossalarni namoyon qiladi. Agar nitrat kislota konsentrlangan bo'lsa: 1) metallar bilan - temir (Fe), xrom (Cr), alyuminiy (Al), oltin (Au), platina (Pt), iridiy (Ir), natriy (Na) - himoya hosil bo'lganligi sababli o'zaro ta'sir qilmaydi. ularning yuzasida kino , bu metallning keyingi oksidlanishiga yo'l qo'ymaydi. Boshqa barcha metallar bilan HNO 3 kons + Cu \ u003d Cu ( NO 3) 2 + 2 NO 2 + H 2 O (1) 2) metall bo'lmaganlar bilan HNO3 kons . + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O (2) Agar nitrat kislota suyultirilgan bo'lsa: 1) ishqoriy tuproq metallari, shuningdek rux (Zn), temir (Fe) bilan oʻzaro taʼsirlashganda u ammiak (NH3) yoki ammiakli selitra (NH4NO3) ga oksidlanadi. Masalan, magniy (Mg) bilan reaksiyaga kirishganda: HNO 3 suyultirilgan + 4 Zn = 4 Zn ( NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3 H 2 O (3) Ammo azot oksidi (N2O) ham hosil bo'lishi mumkin, masalan, magniy (Mg) bilan reaksiyaga kirishganda: HNO3 suyultirilgan + 4Mg = 4Mg( NO3)2 + N2O + 3H2O (4) Azot oksidi (NO) hosil qilish uchun boshqa metallar bilan reaksiyaga kirishadi, masalan, kumushni (Ag) eritadi: HNO3 suyultirilgan + Ag = AgNO3 + NO + H2O (5) 2) xuddi shunday nometallar bilan, masalan, oltingugurt bilan reaksiyaga kirishadi Suyultirilgan HNO3 + S = H2SO4 + 2NO (6) Oltingugurtning oksidlanishi sulfat kislota hosil bo'lishi va gaz - azot oksidi ajralishi; 3) metall oksidlari bilan kimyoviy reaksiya, masalan, kaltsiy oksidi: HNO3 + CaO = Ca( NO3)2 + H2O (7) Tuz (kaltsiy nitrat) va suv hosil bo'ladi; ) gidroksidlar (yoki asoslar) bilan kimyoviy reaktsiya, masalan, o'chirilgan ohak bilan: HNO3 + Ca( OH)2 = Ca(NO3)2 + H2O (8) Tuz (kaltsiy nitrat) va suv hosil bo'ladi - reaktsiya va I neytrallash; ) tuzlar bilan kimyoviy reaktsiya, masalan, bo'r bilan: HNO3 + CaCO3 = Ca( NO3)2 + H2O + CO2 (9) Tuz (kaltsiy nitrat) va boshqa kislota (bu holda suv va karbonat angidridga parchalanadigan karbonat kislotasi) hosil bo'ladi. 6) erigan metallga qarab, haroratda tuzning parchalanishi quyidagicha sodir bo'ladi: a) magniy (Mg) gacha bo'lgan har qanday metall (Me bilan belgilanadi): = MeNO2 + O2 (10) b) magniydan (Mg) misgacha (Cu) har qanday metall: 3 = MeO + NO 2 + O2 ( 11 ) c) misdan keyingi har qanday metall ( Cu ): 3 \ u003d Men + NO 2 + O 2 (12) 2. AZOT KISLODINI OLISH USULLARI nitrat kislota katalizatori ammiak Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarishning sanoat usullari quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi: ) azot oksidi ( II ) ishlab chiqarish ; 2) azot oksidi ( IV ) ga oksidlanishi ; 3) NO2 ning suv bilan singishi ; 4) chiqindi gazlarni (asosan tarkibida molekulyar azot bor) azot oksidlaridan tozalash. Konsentrlangan nitrat kislota ikki usulda olinadi: 1) birinchi usul nitrat kislota, suv va suvni olib tashlaydigan moddalarni (odatda sulfat kislota yoki magniy nitrat) o'z ichiga olgan uchlamchi aralashmalarni rektifikatsiya qilishdan iborat. Natijada, 100% nitrat kislota bug'lari (ular kondensatsiyalanadi) va suvsizlantiruvchi vositaning suvli eritmalari olinadi, ikkinchisi bug'lanadi va ishlab chiqarishga qaytariladi; 2) ikkinchi usul reaksiyaga asoslanadi: N2O4(t) + 2H2O(l) + O2(g) = 4 HNO 3(l) + 78,8 kJ (13) 5 MPa bosimda va sof O2 dan foydalanganda 97-98% kislota hosil bo'ladi, uning tarkibida og'irlik bo'yicha 30% gacha azot oksidi mavjud. Maqsadli mahsulot ushbu eritmani distillash orqali olinadi. Yuqori toza nitrat kislota 97-98,5% li nitrat kislota bilan silikat yoki kvarts shisha jihozlarida distillash orqali olinadi. Bunday kislota tarkibidagi aralashmalar og'irligi bo'yicha 1 10-6% dan kam bo'ladi [17] . 3. KONSENTTRATLANMAGAN NITRAT KISLOTA ISHLAB CHIQARISHDAGI HOMOMOSHYO ASOSI. Hozirgi vaqtda konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo ammiak, havo va suv hisoblanadi. Yordamchi moddiy va energiya resurslari ammiakning oksidlanishi va chiqindi gazlarini tozalash, tabiiy gaz, bug 'va elektr energiyasi uchun katalizatorlardir. 1. Ammiak. Oddiy sharoitlarda u o'tkir hidli rangsiz gaz bo'lib, suvda va boshqa erituvchilarda oson eriydi, yarim va monohidratlar hosil qiladi. Sintetik ammiak ishlab chiqarishni rivojlantirishdagi burilish nuqtasi tabiiy gaz tarkibidagi metanni bog'langan neft gazlari va qayta ishlangan mahsulotlarga aylantirish orqali vodorod olishning sanoatda hozirgi kundagi ustun usulidan foydalanish bo'ldi. Suyuq ammiakdagi aralashmalarning tarkibi GOST 6221-82 tomonidan tartibga solinadi. Eng tipik aralashmalar: suv, moylash moylari, katalizator changi, shkala, ammoniy karbonat, erigan gazlar (vodorod, azot, metan). Agar GOST buzilgan bo'lsa, ammiak tarkibidagi aralashmalar ammiak-havo aralashmasiga kirib, azot oksidi (II) chiqishini kamaytirishi mumkin, vodorod va metan esa ammiak-havo aralashmasining portlash chegaralarini o'zgartirishi mumkin. . Havo. Texnik hisob-kitoblar uchun quruq havoda [%, (hajm)] borligi taxmin qilinadi: N2 = 78,1, O2 = 21,0, Ar2 = 0,9, H2O = 0,1-2,8. Havoda SO2, NH3, CO2 izlari ham bo'lishi mumkin. Sanoat ob'ektlari hududida havo turli xil kelib chiqadigan changlar, shuningdek, chiquvchi gazlarning turli komponentlari (SO2, SO3, H2S, S2H2, Cl2 va boshqalar) bilan ifloslangan. Havodagi chang miqdori 0,5-1,0 ni tashkil qiladi mg/m3. 3. Suv. U assimilyatsiya kolonnasini sug'orish uchun nitrat kislota ishlab chiqarishda, chiqindi issiqlik qozonlarida issiqlikni qayta tiklashda bug 'hosil qilish uchun, sovutish reaktsiyasi apparatlari uchun ishlatiladi. Azot oksidlarini singdirish uchun ko'pincha bug 'kondensati va kimyoviy tozalangan suv ishlatiladi. Ba'zi sxemalarda ammiakli selitra sharbati bug 'kondensatidan foydalanishga ruxsat beriladi. Qanday bo'lmasin, ustunlarni sug'orish uchun ishlatiladigan suvda erkin ammiak va qattiq suspenziyalar bo'lmasligi, xlorid ionining miqdori 2 mg/l dan, moylar 1 mg/l dan, NH4NO3 0,5 g/l dan oshmasligi kerak. . Chiqindilarni isitish qozonlari uchun kimyoviy tozalangan suv GOST 20995-75 talablariga javob berishi kerak. Issiqlik almashtirgichlarda va uskunalarni sovutishda (aylanma suv) issiqlikni olib tashlash uchun mo'ljallangan texnologik suv quyidagi talablarga javob berishi kerak: karbonatning qattiqligi 3,6 meq/kg dan ko'p bo'lmagan, to'xtatilgan qattiq moddalar miqdori 50 mg / kg dan oshmasligi kerak, pH qiymati 6,5-8,5. 4. Kislorod. U asosan to'g'ridan-to'g'ri sintez yo'li bilan konsentrlangan nitrat kislota ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Ba'zi hollarda konsentratsiyalanmagan nitrat kislota olishda ammiak-havo aralashmasini boyitish uchun ishlatiladi. 4. AMMIAKNING KONTAK OKSIDLANISHI 4.1 Jarayonning fizik va kimyoviy asoslari Azot kislotasini ishlab chiqarishning zamonaviy usullari ammiakning kontaktli oksidlanishiga asoslangan. Ammiakning turli katalizatorlarda oksidlanishi va sharoitga qarab quyidagi reaksiyalar sodir bo'ladi: NH 3 + 5 O 2 \u003d 4 NO + 6H2 O + 907,3 kJ (14) 4 NH 3 + 4 O 2 \u003d 2 N 2 O + 6H2 O + 1104,9 kJ (15) 4 NH 3 + 3 O 2 \u003d 2 N 2 + 6H2 O + 1269,1 kJ (16) Reaksiyalardan (1 4 - 16 ) tashqari, katalizatorning sirtga yaqin qatlamlarida sodir bo'ladigan boshqalar ham mumkin. Masalan, NO parchalanishi , N 2 O , NO 2 va NH 3 ning o'zaro ta'siri: YO'Q N 2+ O 2 (17) 2 NH 3 + 3 N 2 O = 4 N 2+3 H 2 O (18) NH3 + 6NO2 = 7N2 + 12H2O (19) Tabiiyki, reaktsiya (1 4 ) "foydali" bo'ladi. Termodinamik hisoblar shuni ko'rsatadiki, reaksiyalar (1 4 - 16 ) amalda oxirigacha davom etadi. 900°C da teskari reaksiyalar uchun muvozanat konstantalari (1 4 - 16 ) quyidagi qiymatlarga ega. (yigirma) (21) (22) K1 = , (23) bu erda k 1 - NO + H2 O ; k 2 - NH 3 + O 2. 900 da ammiakning yakuniy mahsulotga katalitik aylanishi 100% ga etadi, ya'ni jarayon amalda qaytarilmaydi. Biroq, tenglamalar (1 4 - 16 ) haqiqiy mexanizmni aks ettirmaydi jarayon, chunki bu holda reaksiyada (1 4 ) to'qqiz molekula bir vaqtning o'zida to'qnashishi kerak edi; reaksiyada ( 16 ) - etti molekula. Bu deyarli aql bovar qilmaydi. Katalizatorlarda ammiak oksidlanishining bir qancha mexanizmlari taklif qilingan. Mexanizmlar haqidagi fikrlardagi farqlar quyidagicha: 1) katalizatorda oraliq mahsulot orqali NO va N2 hosil bo'lishi ; 2) NO ning hosil bo'lishi katalizatorda , N2 hosil bo'lishi esa katalizatorda va gaz hajmida sodir bo'ladi. Yuqorida aytilganlarga asoslanib ( muvozanat konstantasi va oksidlanish mexanizmlari haqida) shuni aytish mumkinki, tanlangan katalizator yuqori faollikka (yuqori reaksiya tezligi va qisqa aloqa vaqti: u oshgani sayin N2 hosil boʻlish ehtimoli ortadi) va nisbatan selektivlikka ega boʻlishi kerak. reaksiyaga ( 14 ). Bizning va xorijiy olimlar tomonidan taklif qilingan bir qancha mexanizmlar orasida L.K. Androsov, G.K. Boreskov, D.A. Epshteyn. Mexanizmni bosqichma-bosqich quyidagicha ko'rsatish mumkin: 1-bosqich - platina sirtining oksidlanishi haqida. Peroksid katalizator-kislorod kompleksi hosil bo'ladi ( 1-rasm ) . Unok guruch 1 - tuzilma peroksid kompleks katalizator-kislorod bosqich - kislorod bilan qoplangan platina yuzasida ammiakning tarqalishi va adsorbsiyasi . Katalizator-kislorod-ammiak kompleksi hosil bo'ladi ( 2 -rasm ) . Rasm 2 - Katalizator-kislorod-ammiak kompleksining tuzilishi bosqich - elektron obligatsiyalarni qayta taqsimlash , eski aloqalarni buzish va yangi aloqalarni mustahkamlash. bosqich - desorbsiya _ mahsulotlar va gaz oqimiga diffuziya (barqaror NO va H2O birikmalari sirtdan chiqariladi). Bo'shatilgan markazlar yana kislorodni adsorbsiya qiladi, chunki kislorodning diffuziya tezligi ammiaknikidan yuqori va hokazo. Olimlarning fikricha, katalizator panjarasiga kiruvchi kislorod (platina bo'lmagan aloqa) ammiak oksidlanish reaksiyasida ishtirok etmaydi (usul yordamida isbotlangan). belgilangan atomlar). Ammiakning azotga aylanishi, I.I. Berger va G.K. Boreskov, ammiakning kislorod bilan ham, azot oksidi bilan ham reaksiyalari natijasida hajmda paydo bo'lishi mumkin. Jarayonning kinetik, o'tish va diffuziya hududlari mavjud. Kinetik mintaqa past haroratlarga xosdir: u katalizatorning yonish harorati bilan chegaralanadi, bunda uning sirtining tez o'z-o'zidan isishi qayd etiladi, ya'ni tutuşma haroratiga qadar, tezlik kimyoviy reaktsiya tezligi bilan chegaralanadi. kontaktda. T > Tzazhda allaqachon diffuziya jarayonni boshqaradi - kimyoviy reaktsiya tez. Jarayon diffuziya hududiga o'tadi. Aynan shu mintaqa (600-1000 ) sanoat sharoitida statsionar avtotermik jarayon uchun xosdir. Bu gazning hajmli tezligini ajralmas darajada oshirishni va aloqa vaqtining qisqarishini anglatadi. Ammiakning faol katalizatorlarda oksidlanish reaktsiyasi avvalroq boshlanadi: palladiyda ( Pd ) 100 da , platinada ( Pt ) 145 da , temir ustida ( Fe ) 230 da , metall oksidlarida reaksiya boshlanishining harorati juda katta farq qiladi. Shu bilan birga, u T > 600 [13] da etarli tezlik va transformatsiya darajasiga etadi . 4.2 Ammiakning oksidlanish katalizatorlari Deyarli barcha nitrat kislota zavodlari ammiakning oksidlanishi uchun katalizator sifatida platina yoki uning qotishmalaridan foydalanadi. Platina qimmat katalizator hisoblanadi, lekin u uzoq vaqt davomida yuqori faollikni saqlaydi, etarli barqarorlik va mexanik kuchga ega va osonlik bilan qayta tiklanadi. Nihoyat, katalizatorning zamonaviy tarmoq shakli bilan platinadan foydalanish eng oddiy turdagi aloqa apparatlaridan foydalanish imkonini beradi. U osonlik bilan yonadi va ishlab chiqarish birligiga sarflanishi ahamiyatsiz. Nitrat kislota ishlab chiqarishda platina va uning qotishmalari uchun tashuvchilar ishlatilmaydi, chunki tashuvchilar ishtirokida katalizatorning faolligi nisbatan tez pasayadi va uning qayta tiklanishi qiyinlashadi. Zamonaviy zavodlarda katalizatorlar uchun platina panjara shaklida qo'llaniladi. To'r shakli platinaning nisbatan kam iste'moli bilan aloqa apparatida katta katalizator sirtini hosil qiladi. Izgaralar odatda simning diametri 0,045-0,09 mm bo'lgan hujayra tomonidagi o'lchamlari 0,22 mm bo'lgan ishlatiladi. Sim bilan band bo'lmagan aniq maydon taxminan 50 - 60 ni tashkil qiladi uning umumiy maydonining %. Boshqa diametrli iplarni ishlatganda, to'quv soni sim bilan band bo'lmagan bo'sh joy belgilangan chegaralar ichida qolishi uchun o'zgartiriladi. Atmosfera bosimi ostida ishlaydigan aloqa qurilmalarida. 2 dan 4 tagacha, ko'pincha 3 ta, 8 atmgacha bosim ostida ishlaydigan qurilmalarda - 13 dan 16 gacha panjara o'rnating. Bitta panjara o'rnatilganda ammiak molekulalarining bir qismi katalizator bilan aloqa qilmaydi, bu esa azot oksidi unumini kamaytiradi. Bitta tarmoqdagi eng yaxshi sharoitda aloqa darajasi 86 - 90 ga yetishi mumkin %, ikkita katakchada 95 - 97 % va uchtasida 98 %. Atmosfera bosimi ostida ishlaganda 4 dan ortiq panjara ishlatilmaydi, chunki ko'p sonli tarmoqlar bilan aloqa apparatining ishlashi ortib borayotgan bo'lsa-da, gaz oqimiga qarshilik sezilarli darajada oshadi. To'rlar bir-biriga mahkam o'rnashishi kerak, chunki aks holda, panjaralar orasidagi bo'sh bo'shliqda azot oksidi chiqishini kamaytiradigan bir qator bir hil reaktsiyalar sodir bo'ladi. Ish jarayonida platina panjaralari juda bo'shashadi. Ularning silliq va porloq iplari shimgichli va mat bo'ladi , elastik to'rlar mo'rt bo'ladi. Shimgichli, bo'shashgan sirtning shakllanishi iplarning qalinligini oshiradi. Bularning barchasi platinaning katalitik faolligini oshiradigan yuqori darajada rivojlangan tarmoq sirtini yaratadi. Faqat katalizatorning gazlar bilan birga keladigan aralashmalar bilan zaharlanishi keyinchalik uning faolligini pasayishiga olib kelishi mumkin. Vaqt o'tishi bilan platina dokalarining sirtining bo'shashishi dokalarning kuchli vayron bo'lishiga olib keladi, bu esa platinaning katta yo'qotilishiga olib keladi. Katalizator ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan platina tarkibida temir bo'lmasligi kerak, bu allaqachon 0,2% da azot oksidi hosilini sezilarli darajada kamaytiradi. Sof platina yuqori haroratlarda tez parchalanadi va uning eng kichik zarralari gaz oqimi bilan birga olib ketiladi. Platina guruhining boshqa metallari sof shaklda katalizator sifatida ishlatilmaydi. Palladiy tezda parchalanadi. Iridium va rodiy juda faol emas. Osmiy oson oksidlanadi. Platina qotishmalari o'rganilgan va qo'llanilgan, ular kuchliroq va sof platinadan kam bo'lmagan faollikka ega. Amalda platinaning iridiy yoki rodiy, ba'zan palladiy bilan qotishmalari qo'llaniladi. Yuqori haroratlarda 1% iridiyli platina qotishmasidan tayyorlangan panjaralar platinalarga qaraganda faolroq. Platina-rodiy qotishmalariga sezilarli darajada katta faollik va xususan, mexanik kuch xosdir. Azot oksidining eng yaxshi hosilasi 10 ni o'z ichiga olgan platina qotishmalarida ishlaganda olinadi. % rodiy. Biroq, rodyumning platina bilan solishtirganda yuqori narxini hisobga olgan holda, uning qotishmalardagi tarkibi odatda 7-5 gacha kamayadi . %. Ammiak platina-rodiy to'rlarida bosim ostida oksidlanganda, sof platina to'rlariga qaraganda ancha yuqori nitrat oksidi hosil bo'ladi. Platina katalizatorlari ozuqa gazida mavjud bo'lgan ma'lum aralashmalarga sezgir. Shunday qilib, gazda 0,00002% fosfin mavjudligi ( RN3 ) konvertatsiya darajasini 80% gacha kamaytiradi. Kamroq kuchli zaharlar vodorod sulfidi, asetilen bug'lari, moylash moylari, temir oksidi va boshqa moddalardir. Izgaralar 2 soat davomida 60-70 ° C da 10-15 % xlorid kislota eritmasi bilan ishlov berish orqali qayta tiklanadi. Keyin panjaralar distillangan suv bilan yaxshilab yuviladi, quritiladi va vodorod olovida kalsinlanadi. Ish jarayonida panjaralarning fizik tuzilishi o'zgaradi va mexanik qotishma kuchi, bu metall yo'qotilishini oshiradi va kamaytiradi katalizatorning xizmat qilish muddati [4] . 4.3 Gaz aralashmasining tarkibi. Ammiak-havo aralashmasidagi optimal ammiak miqdori Havo asosan ammiakni oksidlash uchun ishlatiladi. NO hosil bo'lishi bilan reaksiya ( 24 ) orqali ammiakning oksidlanishi uchun kislorod sarfini quyidagicha hisoblash mumkin : NH 3 + 5 O 2 \u003d 4 NO + 6H2 O (24) Reaksiyaga ko'ra ( 24 ) 1 mol NH 3 1,25 mol O 2 ni tashkil qiladi = , keyin - NH 3 tarkibini quyidagicha ifodalash mumkin: havo bilan aralashtirilgan NH3 miqdori qayerda ; 100 - aralashmaning umumiy miqdori (%). Biroq, bu nazariy. Amaliy maqsadlar uchun kislorodning ma'lum bir ortiqcha miqdori ishlatiladi, keyin ammiak kontsentratsiyasi 14,4% dan kam bo'ladi ( vol. ). Ammiak-havo aralashmasidagi ammiakning optimal kontsentratsiyasi uning eng yuqori miqdori bo'lib, unda O 2: NH 3 < 2 nisbatida NO ning yuqori chiqishi hali ham mumkin . O2 nisbatining pasayishi bilan konvertatsiya darajasining keskin pasayishi kuzatiladi : NH 3 < 1,7 va aralashmadagi NH 3 ning miqdori 11,5% ( vol. ). Agar siz O 2: NH 3 nisbatini oshirsangiz, masalan, >2, keyin konvertatsiya darajasi sezilarli darajada oshadi. Shunday qilib, muhim nuqta: 1) bir tomondan, ammiak-havo aralashmasidagi NH 3 miqdorining oshishi , ya'ni O 2: NH 3 nisbatining pasayishi ammiakning konversiya darajasining pasayishiga olib keladi; 2) boshqa tomondan, ammiak-havo aralashmasida NH 3 miqdori ortishi bilan tizimning harorati ko'tariladi, chunki reaktsiyalar (14-16) bo'yicha ko'proq issiqlik chiqariladi va konversiya darajasi oshadi. , 4-jadvaldan ko'rinib turibdiki. jadval - Bog'liqlik ammiak-havo aralashmasidagi tarkibidan ammiakning konversiya darajasi (P = 0,65 MPa)
4 - jadvaldan ko'rinib turibdiki, O 2: NH 3 nisbatida 1,6-2 oralig'ida haroratning 740 dan 830 ° C gacha ko'tarilishi jarayonga ijobiy ta'sir qiladi. O 2 nisbati : N H 3 < 1,35 bo'lganda, jarayonning cheklovchi bosqichi kislorod tarqalishi hisoblanadi. N2O ( kislorod etishmasligi bilan ) hosil bo'lishini istisno qilish uchun platina yuzasi doimo kislorod bilan qoplangan bo'lishi uchun O2 ning ortiqcha bo'lishi kerak . U 30% dan ortiq bo'lishi kerak, ya'ni O 2 nisbati: NH 3> 1,62. Gazning tarkibi nitrat kislota olishning ikkinchi bosqichi oqimiga ham bog'liq bo'ladi (NO oksidlanish ) 2 NO + 1,5 O 2 + H2 O = 2 HNO 3 (25) Bundan tashqari, ortiqcha kislorod talab qiladi: 1) bosim ostida ishlaydigan tizimlar uchun - 2,5%; 2) atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlar uchun - 5%. Nitrat kislota ishlab chiqarish uchun kislorodga bo'lgan ehtiyojni aniqlaydigan umumiy reaktsiya quyidagicha yoziladi NH 3 + 2 O 2 \ u003d HNO 3 + H2 O (26) Reaksiyaga ko'ra ( 26 ) ammiak miqdorini hisoblash mumkin ( O 2: NH 3 = 2 nisbatda) Agar ammiak miqdori 9,5% ( hajm ) dan ortiq bo'lsa, u holda assimilyatsiya minoralariga qo'shimcha havo kiritilishi kerak (chunki konvertatsiya qilish uchun 11,5% ( hajm ) kerak ) NH 3 va ammiak-havo aralashmasi , qoida tariqasida, butun texnologik sxema uchun bir xil tarkibda tayyorlanadi, keyin ammiakning foizini kamaytirish kerak). Yana bir holat bor, shuning uchun ammiak kontsentratsiyasini 9,5% dan oshirish istalmagan ( jild ). Bunday holda, qo'shimcha kislorodning kiritilishi (ya'ni, NO suyultirilishi ) tufayli assimilyatsiya minoralarida azot oksidi kontsentratsiyasining pasayishi kuzatiladi . Shunday qilib , suyultirilgan nitrat kislota olishning barcha bosqichlari uchun optimal ammiak miqdori 9,5% ( hajm ) . Oksidlanish uchun havo o'rniga kisloroddan foydalanishingiz mumkin. Keyin, umumiy reaktsiyaga ( 26 ) muvofiq, ammiak konsentratsiyasini 33,3% ga oshirish kerak ( vol. ). Biroq, bu erda xavfsizlik choralari o'ynaydi, chunki ammiakning bunday konsentratsiyasi bo'lgan aralashma portlovchi bo'lib qoladi ( 5 -jadval ). 5- jadval - Ammiak-kislorod-azot aralashmalari uchun quyi (LEL) va yuqori (URL) portlash chegaralari
Gaz namligining oshishi bilan portlovchi chegaralar torayadi, ya'ni ammiakning bug'-kislorod konversiyasidan foydalanish mumkin. Ammiak-kislorod aralashmalari portlash bilan yonadi (Teksp = 700 - 800 ) . Ushbu harorat chegaralarida ammiak-kislorod aralashmasidagi har qanday ammiak tarkibida o'z-o'zidan yonish sodir bo'ladi. Amaliy ishlatiladigan ammiak-havo aralashmalari (ammiak konsentratsiyasi 9,5 - 11,5% ( hajm) ) portlovchi emas ( jadval 5 ). Ammiak-havo aralashmasining portlash chegaralarining turli bosimlarda ammiak va kislorod tarkibiga bog'liqligi mavjud. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, portlashning tarqalish tezligi past va ammiak-havo aralashmasi uchun 0,3 - 0,5 m / s ni tashkil qiladi. Ya'ni, portlashning tarqalish ehtimolini bartaraf etish uchun bu qiymatdan (0,5 m / s) kattaroq gaz tezligini yaratish kerak. Bu jarayonda faol platinoid katalizatorlardan foydalanish orqali erishiladi, bu erda aloqa vaqti 10-4 ek bilan va, demak, chiziqli tezlik 1,5 m/s dan ortiq [13] . 4.4 Ammiakning bosim ostida oksidlanishi Bosimning maqsadi: 1) jarayonning tezligini oshirish zarurati; 2) ixcham qurilmalar. Yuqori bosimlarda ham NO ning chiqishi 100% ga yaqin ekanligi termodinamik jihatdan isbotlangan. Konverterning ishlashi bosimning oshishi va platinoid katalizatorning katakchalari sonining ko'payishi bilan ortadi. Bosimning oshishi bilan jarayonning harorati ham 900 dan oshadi . Biroq, bosimning oshishi bilan NH 3 konversiyasining yuqori darajasiga erishish uchun gazning konvertorda turish vaqtini oshirish kerak. Bu o'z navbatida to'rlar sonining ko'payishiga olib keladi. yuqori haroratlarda platina ( Pt ) katalizatorining yo'qolishining ortishi . Ushbu kamchiliklarni ( platinaning yo'qolishi , konversiya darajasining pasayishi) kombinatsiyalangan ishlab chiqarish sxemasiga murojaat qilish orqali yo'q qilish mumkin, ya'ni atmosfera bosimida yoki unga yaqin joyda NH 3 oksidlanish jarayonini amalga oshirish va yuqori haroratda NO oksidlanishi va singishi. bosim. Ushbu yondashuv ko'pincha ko'plab mamlakatlarning texnologik sxemalarida qo'llaniladi. Shu bilan birga, gazni tozalash uchun energiya xarajatlari nitrat kislota narxini oshiradi [13] . 4.5 Ammiak oksidlanishi uchun optimal sharoitlar . Harorat. Ammiakning platinadagi reaktsiyasi 145 dan boshlanadi , lekin NO ning past rentabelligi va asosan elementar azot hosil bo'lishi bilan davom etadi. Haroratning oshishi azot oksidi unumining oshishiga va reaksiya tezligining oshishiga olib keladi. 700-1000 oralig'ida NO rentabelligini 95-98% gacha oshirish mumkin. Haroratning 650 dan 900 gacha ko'tarilishi bilan aloqa vaqti taxminan besh marta (5 10-4 dan 1,1 10-4 sekundgacha) kamayadi. Jarayonning talab qilinadigan harorat rejimi oksidlanish reaktsiyalarining issiqligi bilan saqlanishi mumkin. 10% NH3 ni o'z ichiga olgan quruq ammiak-havo aralashmasi uchun 96% konversiya tezligida gaz haroratining nazariy o'sishi taxminan 705 ni tashkil qiladi yoki dastlabki aralashmadagi ammiakning har bir foizi uchun taxminan 70 ga teng. 9,5% ammiakni o'z ichiga olgan ammiak-havo aralashmasidan foydalanib, reaktsiyaning termal ta'siri tufayli taxminan 600 haroratga erishish mumkin ; konversiya haroratini yanada oshirish uchun havo yoki ammiak-havo aralashmasini oldindan qizdirish kerak. . Shuni esda tutish kerakki, ammiak-havo aralashmasi faqat 400 dan ortiq bo'lmagan isitish gazining haroratida 150-200 dan oshmaydigan haroratgacha qizdirilishi mumkin . Aks holda, ammiakning dissotsiatsiyasi yoki uning elementar azot hosil bo'lishi bilan bir hil oksidlanishi mumkin. Ammiakning kontakt oksidlanishi haroratining oshishining yuqori chegarasi platina katalizatorining yo'qolishi bilan aniqlanadi. Agar 920 gacha platina yo'qotishlari katalizator faolligining oshishi bilan ma'lum darajada qoplansa, u holda bu haroratdan yuqori katalizator yo'qotishlarining o'sishi reaksiya tezligining oshishidan sezilarli darajada oshadi. Zavod ma'lumotlariga ko'ra, atmosfera bosimi ostida ammiakning optimal konversiya harorati taxminan 800 ga teng ; 9 atm bosim ostida ishlaydigan qurilmalarda 870-900 ni tashkil qiladi . . Bosim. Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarishda yuqori bosimdan foydalanish, asosan, azot oksidining oksidlanish tezligini oshirish va hosil bo'lgan azot dioksidini nitrat kislotaga qayta ishlash istagi bilan bog'liq. Termodinamik hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, hatto yuqori bosimda ham NO ning muvozanatli chiqishi 100% ga yaqin. Biroq, bu holda yuqori darajadagi aloqa faqat katalizatorli dokalarning ko'pligi va yuqori harorat bilan erishiladi. Yaqinda sanoat sharoitida gazlarni yaxshilab tozalash va 900 haroratli ko'p qatlamli katalizatorlarda ammiakning konversiya darajasini 96% ga etkazish mumkin edi. Optimal bosimni tanlayotganda, bosimning oshishi platina yo'qotishlarining oshishiga olib kelishini yodda tutish kerak. Bu kataliz haroratining oshishi, ko'p qatlamli tarmoqlardan foydalanish va yuqori gaz tezligi ta'sirida ularning mexanik yo'q qilinishining kuchayishi bilan izohlanadi. 3. Aralashmadagi ammiakning tarkibi. Odatda havo ammiakni oksidlash uchun ishlatiladi, shuning uchun aralashmadagi ammiak miqdori havodagi kislorod miqdori bilan belgilanadi. O2: NH3 = 1,25 stoxiometrik nisbatda (havo bilan aralashmada ammiak miqdori 14,4% ni tashkil qiladi), azot oksidi unumi sezilarli emas. NO hosildorligini oshirish uchun kislorodning bir oz ko'pligi talab qilinadi, shuning uchun aralashmadagi ammiak miqdori 14,4% dan kam bo'lishi kerak. Zavod amaliyotida aralashmadagi ammiak miqdori 9,5-11,5% oralig'ida saqlanadi, bu O2: NH3 = 21,7 nisbatiga to'g'ri keladi. umumiy reaksiya (26) O2:NH3 = 2 nisbatini beradi, bu esa dastlabki aralashmadagi ammiak miqdori 9,5% ga to'g'ri keladi. Bu shuni ko'rsatadiki, aralashmadagi ammiak kontsentratsiyasining 9,5% dan oshishi oxir-oqibatda NO kontsentratsiyasining oshishiga olib kelmaydi, chunki bu holda adsorbsion tizimga qo'shimcha havo kiritilishi kerak bo'ladi. Agar boshlang'ich reaktivlar sifatida ammiak-kislorod aralashmasi ishlatilsa, unda umumiy reaktsiya tenglamasiga muvofiq, undagi ammiak konsentratsiyasini 33,3% gacha oshirish mumkin bo'ladi. Biroq, ammiakning yuqori konsentratsiyasidan foydalanish qiyin, chunki bunday aralashmalar portlovchi hisoblanadi. . Nopoklarning ta'siri. Platina qotishmalari ammiak-havo aralashmasi tarkibidagi aralashmalarga sezgir. Gaz aralashmasida 0,0002% vodorod fosfidi mavjud bo'lganda, ammiakning konversiya darajasi 80% gacha kamayadi. Kamroq kuchli kontaktli zaharlarga vodorod sulfidi, atsetilen, xlor, moylash moyi bug'lari, temir oksidi, kaltsiy oksidi, qum va boshqalar kiradi. Gazlarni dastlabki tozalash katalizatorning ishlash muddatini oshiradi. Biroq, vaqt o'tishi bilan katalizator asta-sekin zaharlanadi va NO rentabelligi pasayadi. Zaharlar va ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun panjaralar vaqti-vaqti bilan ularni 10-15% xlorid kislota eritmasi bilan davolash orqali qayta tiklanadi. 5. Aloqa vaqti. Optimal aloqa vaqti ammiak oksidlanish tezligi bilan belgilanadi. Ko'pincha, oksidlanish darajasi kuniga birlik (m2) uchun oksidlangan ammiak miqdori (kg) sifatida aniqlanadi (katalizator intensivligi). Gazning katalizator bilan aloqa qilish muddati yoki aloqa vaqti tenglama bilan aniqlanadi: = Vsv / Vt bu yerda t - gazning katalizator zonasida turish vaqti, sek; Vw - katalizatorning erkin hajmi, m3; W - kontakt sharoitida m3 s-1 hajmli tezlik. Ammiakni azot oksidiga aylantirishning maksimal darajasi gazning katalizator bilan aloqa qilishning aniq belgilangan vaqtida erishiladi. Optimal aloqa vaqti maksimal NO hosildorligiga erishiladigan vaqt emas, balki biroz qisqaroq deb hisoblanishi kerak, chunki mahsulot hosildorligining pasayishi hisobiga ham yuqori mahsuldorlikda ishlash iqtisodiy jihatdan foydalidir. Amaliy sharoitda ammiakning katalizator bilan aloqa qilish vaqti 1 10-4 dan 2 10-4 sekundgacha . . Ammiakni havo bilan aralashtirish. Kontakt zonasiga kiradigan ammiak-havo aralashmasining to'liq bir xilligi azot oksidining yuqori hosilini olishning asosiy shartlaridan biridir. Gazlarni yaxshi aralashtirish nafaqat yuqori darajadagi aloqani ta'minlash, balki portlash xavfidan himoya qilish uchun ham katta ahamiyatga ega. Mikserning dizayni va hajmi gazning yaxshi aralashishini to'liq ta'minlashi va ammiakning katalizatorga alohida oqimlarda sirpanishini istisno qilishi kerak [17] . 5. ALOQA QURILMALARI Eng murakkab va sezilarli yaxshilanishlarga duchor bo'lgan aloqa apparatining o'zi dizayni. Unok guruch 3 - Ostwald kontakt apparati : 1 - ammiak-havo aralashmasi kollektori; 2 - platina spirali; 3 - ko'rish oynasi; 4 - azotli gaz kollektori Birinchi sanoat aloqa apparati Ostvald apparati ( 3 -rasm ), ikkita konsentrik trubadan iborat bo'lgan: diametri 100 mm bo'lgan tashqi cho'yan quvur, ichkaridan sirlangan va nikeldan yasalgan ichki diametri 65. mm. Ammiak-havo aralashmasi tashqi quvur orqali apparatga pastdan kirib, ichki quvurning yuqori qismida joylashgan katalizatorga tushdi. Azotli gazlar ichki quvur orqali kollektorga yo'naltirildi va kiruvchi aralashmaga issiqlik berdi. Katalizator qalinligi 0,01 mm va kengligi 20 mm bo'lgan platina folga chiziqlaridan iborat bo'lib, spiral shaklida o'ralgan. Lentalardan biri silliq, ikkinchisi 1 mm burmalar bilan gofrirovka qilingan. Ammiakning konversiya darajasi 90 - 95 ga etdi %, havo bilan aralashtirilganda NH 3 8 % ( taxminan .) , apparatning unumdorligi kuniga 100 kg nitrat kislota edi. Katalizatorning bu shakli uning hajmini oshirish orqali apparatning unumdorligini oshirishga imkon bermadi. Tvaldan O apparatida gaz aralashmasining bir xil ta'minlanishi ta'minlanmagan, chunki katalizatorga kirishdan oldin gaz oqimi o'z yo'nalishini 180 ° ga o'zgartirgan va shundan keyingina unga kirgan. Bundan tashqari, apparatning dizayni yuqori haroratli zonadan azot oksidlarini ( II ) tezda olib tashlashga imkon bermadi . Aloqa apparatining keyingi dizaynlarida katalizator diametri 0,06 mm bo'lgan filamentlar panjarasi shaklida ishlatilgan. rasm - Andreevning aloqa apparati : 1 - platina panjaralari; 2 - ko'rish oynasi Rossiyada birinchi nitrat kislota ishlab chiqarish Andreevning kontakt apparati bilan jihozlangan bo'lib, u kuniga 386 kg nitrat kislota ishlab chiqaradi va dunyodagi eng ilg'or hisoblanadi. Diametri 300 mm va balandligi 450 mm bo'lgan silindrsimon apparat quyma temirdan yasalgan. Pastdan kiritilgan gazlar aralashmasi (1- rasm). 4 ). Platina katalizatorining panjarasi apparat bo'ylab, uning o'rtasida joylashgan edi. Ushbu apparatni ishlab chiqarish uchun quyma temirdan foydalanish bir qator kamchiliklarga ega edi: yon reaktsiyalar paydo bo'lishi, platina shkalasi bilan ifloslanishi. Undagi konvertatsiya darajasi 87 dan oshmadi %. Shakl 5 - Fisher aloqa apparati : 1 - ko'krak; 2 - platina panjarasi; 3 - izolyatsiya Fisher apparati alyuminiydan tayyorlangan, uning diametri 1000 mm, balandligi 2000 mm ( 5 -rasm ). Pastki qismdan apparat chinni Raschig halqalari bilan to'ldirilgan, yuqori qismi esa o'tga chidamli g'isht bilan qoplangan. Qurilmaning dizayni ammiak-havo aralashmasini katalizatorga bir xil etkazib berishni ta'minlamadi, oksidlarning unumi 700-720 ° S aloqa haroratida 89-92 % ni tashkil etdi . Qurilmaning ammiakdagi mahsuldorligi 600 - 700 kg / kun. Katalizatorga tushgan o'tga chidamli g'isht zarralari uning faolligini pasaytirdi. 6- rasm - Bamag apparati : 1 - ko'krak; 2 - platina panjarasi; 3 - ko'rish oynasi Bamag tomonidan taklif qilingan qurilma (1- rasm). 6 ) keng asoslar bilan tutashgan ikkita kesik konusdan iborat bo'lib, ular orasiga katalizatorli dokalar joylashtirilgan. Eng keng qismidagi apparatning diametri 1,1 m yoki 2,0 m edi. Ammiak-havo aralashmasi pastdan apparatga kiritildi. Dastlab, apparat alyuminiydan qilingan, keyin uning yuqori, issiq qismi zanglamaydigan po'latdan yasalgan. Aralashmani yaxshiroq aralashtirish uchun apparatning pastki qismiga Raschig halqalari quyiladi. Ushbu qurilmalarning asosiy kamchiliklari katalizatorda gaz aralashmasining pastdan yo'nalishi bo'lib, bu kataklarning tebranishiga va platina yo'qotilishining oshishiga olib keldi. Aloqa apparati dizaynini o'rganish shuni ko'rsatdiki, gaz aralashmasining yuqoridan pastgacha yo'nalishi katalizator dokalarining ishlashini barqarorlashtiradi, qimmat tanqis platina katalizatorining yo'qolishini kamaytiradi, konversiya darajasini 1,0 - 1,5% ga oshiradi va imkon beradi . ikki bosqichli katalizatordan foydalanish, bunda ikkinchi bosqich oksidi platina bo'lmagan katalizator ishlatiladi. Qurilmaga yuqoridan gaz aralashmasi etkazib berilganda, uning pastki qismida izolyatsion material qatlami, shuningdek, katalizatorning o'tga chidamli chang va temir bilan ifloslanishi xavfi bo'lmagan bug 'qozonining rulonlari va o'ta qizdirgich qo'yilishi mumkin. masshtab. Bu atrof-muhitga reaktsiya issiqligining yo'qolishini kamaytiradi. Katalizator yuzasida harorat taqsimotini o'rganish shuni ko'rsatdiki, katalizatorning devorlarga ulashgan qirralari mos ravishda pastroq haroratga ega va aloqa darajasi pasayadi, bu esa azot oksidining umumiy hosilini kamaytiradi ( II ) . Shu nuqtai nazardan, aloqa moslamasining kirish qismining geometriyasi katta ahamiyatga ega, u 30 ° dan yuqori bo'lmagan burchakka ega silliq ajraladigan konus bo'lishi kerak. rasm - Parsons apparati : 1 - silindrsimon platina panjarasi; 2 kvarts pastki; 3 - ko'rish oynasi; 4 - izolyatsiya Qo'shma Shtatlarda balandligi 33 sm va diametri 29 sm bo'lgan to'rt qavatli silindr shaklida o'ralgan katalizator panjarasining vertikal joylashuvi bilan Parsons apparati yaratilgan ( 7 -rasm ). Platinali silindr o'tga chidamli g'isht bilan qoplangan metall korpusga joylashtirildi, bu esa issiq katalizator bilan yaxshi issiqlik almashinuvini ta'minladi. Bunday apparatning mahsuldorligi kuniga 1 tonnagacha ammiakni tashkil etdi, konversiya darajasi 95-96 % ni tashkil etdi. Ushbu qurilmaning afzalligi qurilmaning hajmiga nisbatan katta katalizator yuzasi . Uning kamchiligi ammiak-havo aralashmasining katalizatorga notekis ta'minlanishidir . Elak katalizatorining pastki qismidan yuqori qismidan ko'ra ko'proq aralash o'tadi . Turli shakldagi bir qator qurilmalar sinovdan o'tkazildi: ikkita yarim shar, konus va yarim shar shaklida gaz oqimining pastdan yuqoriga yo'nalishi. Ushbu qurilmalar hech qanday maxsus afzalliklarga ega emas edi, hatto jarayon 0,51 MPa ga qadar amalga oshirilganda , konvertatsiya darajasi 90 dan oshmadi. %. rasm - DuPont apparati: 1 - platina panjaralari; 2 - panjara; 3 - suv ko'ylagi Jarayonni yuqori bosim ostida amalga oshirayotganda, DuPont apparati keng tarqaldi (1-rasm) . 8 ), konuslardan iborat : ustki qismi nikeldan, pastki qismi esa issiqlikka chidamli po'lat. Pastki korpus sovutish uchun suv ko'ylagi bilan ta'minlangan. Panjara ustiga qo'yilgan katalizator to'rtburchaklar panjaralar paketi shaklida tayyorlanadi. Hozir butun dunyo bo'ylab ular katta quvvat birligi - yiliga 400-600 tonnagacha bo'lgan suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun bloklarni loyihalashtirmoqda va qurmoqdalar . Bunday agregatlar uchun gaz oqimi bo'ylab joylashgan tekis qatlamli katakchalar yoki granüler materiallar qatlami bo'lgan aloqa qurilmalari 5-7 m gacha bo'lgan katta diametrga ega bo'lishi kerak Biroq, apparat diametrining ortishi bilan, bir xillik bir xil bo'lishi kerak. ammiak-havo aralashmasining apparatning kesimida taqsimlanishi yomonlashadi, unumdorlik birligiga metall iste'moli ortadi, gardishli bo'g'inlarni muhrlashda qiyinchiliklar ortadi. Katta diametrli (4 m dan ortiq) asboblarni temir yo'l orqali tashish mumkin emas, ularni zavod maydonchasida ishlab chiqarish jiddiy qiyinchiliklar bilan bog'liq. silindr yoki konus shaklida tayyorlangan gaz aralashmasining katalizator orqali radial oqimiga ega konvertor eng istiqbolli hisoblanadi . Katalizatorning bunday joylashishi bilan apparatning diametrini o'zgartirmasdan, uning balandligini va shunga mos ravishda unumdorligini oshirish mumkin. Katalizatorning silindrsimon joylashuviga ega bo'lgan apparatlarning konstruktsiyalari uzoq vaqtdan beri ma'lum (Parsons apparatlari), ammo ularning unumdorligi 4,5 kg / soat ammiakdan 14,3 t / soatgacha oshishi bilan gazni taqsimlashda muammolar paydo bo'ldi. aralashmaning oqimlari, issiqlik almashinuvi, katalizator biriktirilishi va boshqalar. Shakl unok 9 - Parsonsning takomillashtirilgan apparati : 1 - tanasi; 2 - qopqoqlar; 3 - sovutish suvi kollektori; 4 - qo'llab-quvvatlash moslamasi; 5 - azotli gazlarni chiqarish uchun armatura; 6 - katalizatorlar panjaralari; 7 - sovutgich uchun kanallar; 8 - gazlar uchun kanallar Yangi apparatlardan biri takomillashtirilgan Parsons apparatidir (2- rasm). 9 ) . U qopqoqli korpusdan, ammiak-havo aralashmasini kiritish va azotli gazlarni chiqarish uchun armaturadan iborat. Katalizator silindrsimon sirt bo'ylab vertikal ravishda joylashtirilgan va qopqoqlar ostiga o'rnatilgan platina panjaralaridir. To'rlar ammiak-havo aralashmasini kontakt tarmoqlariga etkazib berish uchun gorizontal kanallarga va sovutish suvi bilan ta'minlash uchun vertikal kanallarga ega bo'lgan keramik tayanch moslamasiga cho'zilgan. Bunday qo'llab-quvvatlovchi qurilmaning kamchiliklari katalizatorga kiradigan gazni alohida oqimlar shaklida taqsimlashdir, buning natijasida katalizatorning maydoni to'liq ishlamaydi. Ri sunou 10 - Radial gaz oqimi bilan aloqa moslamasi : 1 - korpus; 2 - qopqoq; 3 - qo'llab-quvvatlovchi elementlar tizimi; 4 - katalizator; 5 - panjara; 6 - ko'r pastki Radial gaz oqimiga ega bo'lgan qurilma taklif etiladi ( 10 -rasm ) , u korpus 1 va ammiak-havo aralashmasini kiritish uchun fittingli qopqoqdan iborat. Korpusning pastki qismida azotli gazlarni kiritish uchun armatura mavjud. Tsilindr va konus shaklidagi katalizatorli dokalar vertikal ravishda joylashtirilgan. Biroq, bu qurilma, shuningdek, katalizatorga gazlarni bir xil etkazib berishni ta'minlamaydi. 1 - rasm 1 - Donador katalizatorli aloqa moslamasi : 1 silindrsimon korpus; 2 - markaziy teshik bilan qoplash; 3, 4 - koaksiyal silindrsimon teshilgan tarqatish tarmoqlari ; 5 - halqasimon pastki; 6 - chiqish moslamasi Radial gaz oqimi va granüler katalizatorga ega bo'lgan qurilma taklif etiladi . Katalizator sifatida tashuvchiga yotqizilgan platina metallari yoki platina bo'lmagan katalizatorning planshetlari ishlatiladi (1-rasm) . 11 ). 1 1 -rasmdagi apparat silindrsimon korpusdan 1 iborat bo'lib , uning yuqori qismiga ammiak-havo aralashmasi kiritiladi, pastki qismida esa azotli gazlar chiqariladi. Ichkarida ikkita koaksial silindrsimon teshilgan taqsimlash panjaralari 3 va 4 mavjud bo'lib, ular orasida donador katalizator qatlami 7. armatura 6. Apparatga kirishda ammiak-havo aralashmasi ikki oqimga bo'linadi. Asosiy qism korpusning devorlari va tashqi tarqatish tsilindri orasidagi halqali bo'shliqqa o'tadi va katalizatorga radiusli ravishda kiradi. Ikkinchi, kichikroq qism qopqoqdagi teshikdan o'tib, eksa bo'ylab katalizatorga kiradi. Katalizatorda gaz aralashmasining bir tekis taqsimlanishi ta'minlanmagan. Ushbu dizaynlarning nochorligi gaz tezligining nolga kamayishi tufayli ko'r-ko'rona pastki yaqinida 200 dan ortiq ammiak-havo aralashmasining haddan tashqari qizishi hisoblanadi. Gazning haddan tashqari qizishi katalizator dokalarining haddan tashqari qizib ketishiga va ularning aşınmasının kuchayishiga olib keladi. 1 - rasm 2 - Konus shaklida katalizatorli apparat : 1 - gazni isitish uchun ko'ylagi; 2 - katalizator; 3 - qo'llab-quvvatlovchi quvur qurilmasi; 4 - suv ko'ylagi Qurilma ( 12 -rasm) uchburchak bo'laklardan taxminan 60 ° burchak burchagi bo'lgan konusga payvandlangan platina mashining bir necha qatlamlari shaklida katalizatorni o'z ichiga oladi. To'r to'plami konusning generatrix bo'ylab 6-12 trubadan iborat bo'lgan strukturaga tayanadi, u orqali sovutish suvi o'tadi. Katalizatorning bu shakli gaz oqimi bo'ylab joylashgan tekis katalizatorga nisbatan katta o'ziga xos sirtga ega (apparat hajmiga nisbatan). Biroq, silindrsimon katalizator bilan solishtirganda, uning o'ziga xos sirt maydoni kichikroq. 1 - rasm 3 - Ammiakni yuqori bosim ostida oksidlash uchun kontakt apparati : 1 - korpus; 2 - ichki konus; 3 - kommutator; 4 - ateşleyici; 5 - katalizatorlar panjaralari; 6 - super isitgich; 7 - bug 'qozonining paketlari; 8 - iqtisodchi 1 3 -rasmda 0,71 MPa bosim ostida ammiakni oksidlanish uchun kontakt apparati ko'rsatilgan. Qurilma bir-biriga kiritilgan ikkita konusdan iborat . Va ammiak-havo aralashmasi pastdan ichki va tashqi konuslar orasidagi bo'shliqqa kiradi, yuqoriga ko'tariladi va u erdan ichki konusdan pastga tushadi. To'rlar shaklida tayyorlangan platina katalizatoriga boradigan yo'lda, aralash Raschig halqalarining tarqatish moslamasida yaxshi aralashtiriladi. Kiruvchi gaz aralashmasining haroratini va konversiya jarayonini o'lchash uchun qurilma termojuftlar bilan jihozlangan: to'rtta - katalizatordan oldin va undan keyin to'rtta. Gaz namunalarini olish uchun bug 'namuna olish quvurlari mavjud: katalizatordan oldin to'rtta va undan keyin to'rtta. Katalizator aylanma gorelka (olovli) yordamida beriladigan azot-vodorod aralashmasi bilan yondiriladi. Fig unok 1 4 - Grand Paroiss kontakt qurilmasi : 1 - korpus; 2 panjara; 3 - platina katalizatori; 4 - zirhli to'r; 5 - halqalar qatlami; 6 teshikli plastinka; 7 - super isitgich; 8 - chiqindi issiqlik qozoni - 0,50 MPa bosim ostida ishlaydigan qurilmalar orasida Grande Paroiss kompaniyasining zanglamaydigan po'latdan yasalgan apparati qiziqish uyg'otadi ( 14 - rasm ) . U yuqoridan elliptik qopqoq bilan yopilgan, gaz aralashmasini kiritish uchun kirish moslamasi bo'lgan korpusdan iborat. Qopqoq ostida teshilgan konus, so'ngra to'siq bor. Platina to'rlari tepasida taqsimlash panjarasi o'rnatilgan bo'lib, uning ustida oqim tezligi pulsatsiyasi uchun damper vazifasini bajaradigan oltita panjara qatlami yotadi. Apparatning kamchiligi katalizatorning yuqori haroratlari hududida turg'un zonalarning mavjudligi bo'lib , u erda kiruvchi ammiak parchalanishi mumkin [14] . 6. TANLASH VA TA’RIFI TEXNOLOGIK SHOMENI KONSENTTRATLANMAGAN AZOT KISLOTA ISHLAB CHIQARISH. Ishlab chiqarish jarayonining shartlariga qarab, nitrat kislota tizimlarining quyidagi turlari ajratiladi: 1) atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlar; 2) yuqori bosimda ishlaydigan tizimlar (4-8 atm ); 3) ammiakning oksidlanishi past bosimda, oksidlarning yutilishi esa yuqori bosimda amalga oshiriladigan kombinatsiyalangan tizimlar. Ushbu texnologik sxemalarni ko'rib chiqing. 1) atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlar; 1 - rasm 5 - Atmosfera bosimida suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun o'rnatish sxemasi : 1 - suv tozalash moslamasi; 2 - mato filtri; 3 - ammiak-havo fan; 4 - karton filtri; 5 - konvertor; 6 - bug 'qayta tiklash qozoni; 7 - yuqori tezlikda ishlaydigan muzlatgich; 8 - sovutgich-kondensator; 9 - azotli gazlar uchun fan; 10 - assimilyatsiya minoralari; 11 - oksidlanish minorasi; 12 - azot oksidlarini ishqorlar tomonidan singdirish uchun minora; 13 - kislotali muzlatgich; 14, 15 - nasoslar Ushbu tizimlar ( 1-5-rasm ) katta hajmli uskunalar (kislota va ishqoriy assimilyatsiya minoralarining ko'pligi), past mahsuldorlik va ma'lum miqdorda xlorning to'planishi tufayli ishlamaydi, bu kislota va ishqoriy assimilyatsiya tizimlarida. doimiy ravishda almashtirilishi kerak bo'lgan uskunalarga kuchli korroziy ta'sir ko'rsatadi va bu katta iqtisodiy xarajatlarga olib keladi. 2) birlashgan tizimlar; 1 - rasm 6 - Kombinatsiyalangan usulda nitrat kislota olish : 1 - tez ishlaydigan muzlatgich; 2 - muzlatgich; 3 - turbo dvigatel; 4 - reduktor; 5 - azotli gazlarning turbokompressori; 6 - chiqindi gazlarni sug'orish uchun turbina; 7 - oksidlovchi; 8 - issiqlik almashtirgich; 9 - muzlatgich - kondensator; 10 - assimilyatsiya ustuni; 11 - kislotali klapan; 12 - kondensat kollektori; 13, 14 - nitrat kislota kollektorlari Ushbu sxemaning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat: 1. Ushbu tizimlar (16-rasm) tashqi energiya sarfisiz ishlaydi , chunki ammiak oksidlanishi va azot oksidi oksidlanishining issiqligi havo va azotli gazlarni kerakli bosimlarga siqish uchun energiya olish uchun etarli; 2. Uskunaning ixchamligi. 3. Bunday agregatlarning unumdorligi 1360 t/kun. Sxemaning kamchiliklari: Bu sxemaning asosiy kamchiligi ammiakning 9 bosim ostida oksidlanishida m konvertatsiya darajasida 2-3 ga atmosfera bosimiga nisbatan % kamroq va platina katalizatorining yo'qolishi 2-3 baravar ko'p. Shunday qilib, bu jarayonni atmosfera bosimi ostida amalga oshirish foydaliroq. Ammo nitrat kislota ishlab chiqaradigan zamonaviy kuchli do'konlar uchun bu holda ko'p sonli katta o'lchamli qurilmalar talab qilinadi va natijada qurilish-montaj ishlarining narxi oshadi. Ushbu mulohazalar ammiakni konversiyalash jarayonida bosimni oshirishga murojaat qilish zarurligini keltirib chiqaradi. Shu munosabat bilan bosim taxminan 2,5 ni tashkil qiladi atm qabul qilinadi , chunki ammiak va katalizatorning o'rtacha yo'qotishlari bilan atmosfera bosimida ishlaydigan tizimlardagi hajmga nisbatan uskunaning hajmi 2,5 baravar kamayadi. 3) yuqori bosim ostida ishlaydigan tizimlar. Sxemaning afzalliklari (rasm . 17 ): 1. Jihoz ixcham, barcha qurilmalarni tashish mumkin. Jihozning quvvat aylanishi avtonomdir va kimyoviy ishlab chiqarish o'chirilganda, u boshqaruv panelidan o'chirilgunga qadar ishda qoladi. Bu kimyoviy jarayonning tasodifiy o'chirilishi holatlarida jihozni tezda ishga tushirishga imkon beradi. Qurilmani ish rejimida boshqarish avtomatlashtirilgan. 2. 0,716 MPa yagona bosim birliklarida ishlab chiqarilgan nitrat kislotaning haqiqiy tannarxi va energiya zichligi AK-72 agregati va estrodiol sxema bo'yicha ishlaydigan blok bilan solishtirganda eng past bo'lib qolmoqda. 3. Chiqindilarni issiqlik qozoni o'rniga turbina oldidagi chiqindi gazlarni 1120 K gacha qizdirish uchun aloqa apparati orqasida yuqori haroratli issiqlik almashtirgich o'rnatiladi. Shu bilan birga, quvvatning oshishi hisobiga gaz turbinasi, elektr energiyasi ishlab chiqarish 274 taga oshdi AK-72 birligi bilan solishtirganda. 4. Sxemada texnologik apparat bilan parallel ravishda doimiy yoqilgan yonish kamerasi o'rnatiladi, bu esa mashina blokining ishlashini ishlab chiqarish liniyasidan mustaqil ravishda amalga oshirishga, shuningdek, operatsiyadan silliq o'tishni ta'minlashga imkon beradi. mashinaning ishlamay rejimida texnologiya jarayoni yoqilgan holda mashinaning ishlashiga. Sxemaning kamchiliklari: 1. Jarayon palladiy katalizatoriga juda katta yuklarni keltirib chiqaradigan qurilmada yuqori haroratlarda davom etadi va u muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Adabiyotlar ma’lumotlariga ko‘ra, 1 tonna nitrat kislotaga nisbatan qaytarilmas yo‘qotishlar atmosfera bosimida jarayon uchun 40-45 mg, 0,3-1,6 MPa da 100 mg, 0,7-0,9 MPa da 130-180 mg. Ya'ni bosim ostida ishlaydigan zavodlarda platina yo'qotilishi atmosfera bosimida ishlaydigan o'simliklardagi haroratga nisbatan yuqori kataliz harorati tufayli ortadi. 2. Gaz turbinasiga kirishdan oldin havoni juda yuqori darajada tozalash talab etiladi, chunki kompressorning havo sig'imi 10% gacha, samaradorligi esa 6% gacha kamayishi mumkin. gaz turbinasi tomonidan boshqariladigan kompressor bilan bosim ostida nitrat kislota ishlab chiqarish sxemasi batafsil ko'rib chiqiladi (17-rasm). 0,716 bosim sxemasi ostida nitrat kislota ishlab chiqarish quvvati MPa, birliklar soni bilan belgilanadi. Bitta agregatning quvvati yiliga 120 ming tonna (100% HNO 3). Sxemadagi birliklar soni nitrat kislotani qayta ishlash sexlariga bo'lgan ehtiyoj bilan belgilanadi. Har bir agregatda quyidagilar amalga oshiriladi : ammiak-havo aralashmasini tayyorlash (havoni tozalash va siqish, suyuq ammiakni bug'lash, gazsimon ammiak va ammiak-havo aralashmasini tozalash); ammiak konversiyasi; azot oksidlarining hosil bo'lish issiqligidan foydalanish; azotli gazlarni sovutish ; nitrat kislota olish; gazsiz isitish ; azot oksidlaridan tozalash va gaz turbinasi va chiqindi issiqlik qozonida gaz energiyasini qayta tiklash. Bundan tashqari, sxemada issiqlik qozonlarini boqish uchun ozuqa suvini tayyorlash , assimilyatsiya ustunlarini sug'orish uchun kondensat yoki demineralizatsiyalangan suvni sovutish , bug'ni kerakli parametrlarga kamaytirish , hosil bo'lgan nitrat kislotani saqlash va iste'molchilarga tarqatish uchun agregatlar kiradi. 17- rasm - Gaz turbinasidan kompressorli haydovchi bilan bosim ostida nitrat kislota ishlab chiqarish sxemasi: 1 - havo filtri; 2 - birinchi bosqichning turbochargeri; 3 - oraliq muzlatgich; 4 - ikkinchi bosqichning turbochargeri; 5 - gaz turbinasi; 6 - vites qutisi; 7 - dvigatel-generator; 8 - havo isitgichi; 9 - havo bilan ammiak aralashtirgich; 10 - havo isitgichi; 11 - gözenekli filtr; 12 - konvertor; 13 - chiqindi issiqlik qozoni; 14 - azotli gazlarni oksidlash uchun idish; 15 - muzlatgich - kondensator; 16 - assimilyatsiya ustuni; 17 - konvertor; 18 - chiqindi issiqlik qozoni Atmosfera havosi filtri 1 orqali birinchi bosqich turbocharger 2 tomonidan so'riladi va 0,2-0,35 MPa ga siqiladi . Siqilish natijasida havo 175 ga qadar qiziydi . Sovutgich 3 da 30 - 45 gacha sovutgandan so'ng, havo ikkinchi bosqich 4 turbo zaryadlovchiga kiradi, u erda 0,73 MPa oxirgi bosimgacha siqiladi va 125-135 ga qadar isitiladi . Keyinchalik havoni 270 ga qadar isitish , konvertordan chiqadigan issiq azotli gazlarning isishi tufayli 8-gachasi isitgichda sodir bo'ladi . Issiq havo mikserga 9 kiradi. - 1,2 MPa bosimdagi ammiak suv bug'i bilan isitgichda 10 150 ga qizdiriladi va mikserga 9 kiradi va u erda havo bilan aralashadi. Olingan ammiak-havo aralashmasi, tarkibida 10-12% N H3 bo'lib , g'ovakli filtrda 11 filtrlanadi va konvertorga 12 kiradi, ammiak 890-900 haroratda platina -rodiy katalizatorida azot oksidigacha oksidlanadi . Konvertordan chiqadigan gazlarning issiqligi chiqindi issiqlik qozonida 13 bug 'ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, gazlar esa 260 ga sovutiladi . Keyinchalik, gazlar bo'sh idishning yuqori qismida joylashgan platina tutqichli filtrdan o'tadi 14. 14-idishda NO N O2 ga oksidlanadi ( oksidlanish darajasi 80%), buning natijasida gaz aralashmasi 300 ga qadar isitiladi. - 310 va havo isitgichiga 8 kiradi, u erda 175 ga sovutiladi . Azotli gazlarning issiqligidan keyingi foydalanish foydasiz bo'lib qoladi, shuning uchun ular muzlatgichda 16 dan 50 - 55 gacha suv bilan sovutiladi . Sovutgich 16 dagi gazni sovutish bilan bir vaqtda suv bug'ining kondensatsiyasi va suvning azot dioksidi bilan o'zaro ta'siri natijasida nitrat kislota hosil bo'ladi. Olingan kislotaning konsentratsiyasi 52% H N O3 dan oshmaydi , hosil zavodning umumiy quvvatining taxminan 50% ni tashkil qiladi. Sovutgich 15 dan azotli gazlar elak plitalari bilan yutilish ustuniga 16 kiradi, bu erda N O2 suv bilan so'rilib, nitrat kislota hosil qiladi (konsentratsiyasi 55% gacha). Assimilyatsiya ustunining plitalariga 16 ta rulon (sovutish elementlari) yotqizilgan, ular orqali nitrat kislota hosil bo'lganda ajralib chiqadigan issiqlikni olib tashlash uchun suv aylanadi. Egzoz gazlarini azot oksidlaridan tozalash uchun ular 370 - 420 ° S gacha qizdiriladi, ularga oz miqdorda tabiiy gaz qo'shiladi va konvertorga (reaktorga) yuboriladi 17. Bu erda palladiy katalizatori ishtirokida quyidagi reaktsiyalar yuzaga keladi: CH4 + O2 2CO + 4H2 + Q (27) 2 N O2 + 4H2 \u003d N 2 + 4H2O + Q (28) 2 N O + 2H2 \u003d N 2 + 2H2O + Q (29) Bu reaktsiyalar issiqlik chiqishi bilan davom etganligi sababli, gazlarning harorati 700 - 730 gacha ko'tariladi . Bu gazlar turbinaga 5 ga 0,5 - 0,6 MPa bosimda kiradi, ular havoni siqib chiqaradigan 2 va 4 turbokompressorlarni harakatga keltiradi. Shundan so'ng, taxminan 400 haroratdagi gazlar past bosimli bug 'olinadigan chiqindi issiqlik qozoniga 19 kiradi. Birinchi va ikkinchi bosqich 2 va 4 turbokompressorlari, shuningdek, gaz turbinasi 5 bitta birlikdir . Birinchi bosqichning turbinasi 2 va gaz turbinasi 5 umumiy valda joylashgan bo'lib, vites qutisi 6 orqali ikkinchi bosqich turbinasiga 4 va elektr motoriga 7 ulangan. Bunday agregat energiyaning asosiy qismini ishlatish imkonini beradi. havoni siqish uchun sarflanadi va shu tariqa quvvat sarfini sezilarli darajada kamaytiradi [14] . 7. REAKTORNING MATERIAL VA ISSILIK BALANSILARINI HISOBI. 7.1 Reaktorning moddiy balansini hisoblash 1) Kerakli havo hajmini hisoblang: (o'ttiz) 2) Havo bilan ta'minlangan hajmlar , nm3: a) suv bug'lari (31) b) quruq havo (32) 3) Havo bilan birga keladigan kislorod, azot va argon miqdorini ularning havodagi ulushiga qarab hisoblang. (33) (34) ) Reaksiya natijasida hosil bo'lgan hajmlarni toping ( 14 ), nm ³ / h: a) azot oksidi (35) b) suv bug'lari (36) v) bu reaksiya davomida sarflangan kislorod (37) 5) Reaksiya natijasida hosil bo'lgan hajmlarni aniqlaymiz ( 15 ), nm ³ / soat: a) azot (38) b) suv bug'lari (39) v) bu reaksiya davomida sarflangan kislorod (40) 6) Ammiak oksidlangandan keyin gazdagi hajmlarni hisoblaymiz, nm ³ / soat: a) kislorod (41) b) azot (42) c) argon d) suv bug'lari (43) 7) Haqiqiy moddiy balansni hisoblash mumkin, agar kontakt apparatiga kirishda va undan chiqishda oqimlarning hajmlari massalarga qayta hisoblansa, moddiy balansga rioya qilish kerak . (44) Kelmoqda: (45) (46) (47) (48) (49) Iste'mol: (ellik) (51) (52) (53) (54) Moddiy balans uchun jadvalni to'ldiramiz (6-jadval). 6- jadval
Balansning nomuvofiqligi 7.2 Reaktorning issiqlik balansini hisoblash Ammiakning oksidlanish jarayonining avtotermik xususiyatini ta'minlash uchun ammiak-havo aralashmasini qizdirish zarur bo'lgan harorat tx topilsin. 1) Ammiak-havo aralashmasining umumiy hajmini hisoblang (55) ) Ammiak-havo aralashmasining tarkibiy qismlarining konsentratsiyasini aniqlang,% (hajm): a) ammiak (56) b) quruq havo (57) c) suv bug'lari (58) 3) Ammiak-havo aralashmasining o'rtacha issiqlik sig'imini hisoblang Sav = 0,01 · (35.8 · Pam + 28,7 · PSV + 32.6 · PN2O) (59) Sav = 0,01 · (35.8 · 9,8 + 28,7 · 86,4 + 32,6 · 3,8) \u003d 29,54 4 kJ / (kmol K) , bu erda 35,8; 28,7 va 32,6 - ammiak, quruq havo va suv bug'ining issiqlik sig'imlari, kJ / (kmol K). ) Ammiak-havo aralashmasidan keladigan issiqlikni aniqlang (60) ) Reaksiya ( 14 ) va ( 16 ) jarayonida ajralib chiqadigan issiqlikni hisoblang (61) yoki 17030 kVt, bu erda 905800 va 126660 ( 14 ) va ( 16 ) reaktsiyalariga ko'ra azot oksidi va azot hosil bo'lganda ajralib chiqadigan issiqliklardir. ) Chiqindili issiqlik qozoniga kiradigan azotli gazning umumiy hajmini toping (62) 7) Azotli gaz komponentlarining kontsentratsiyasini aniqlang, % ( hajm ): a) azot oksidi (63) b) kislorod (64) c) argon (65) d) azot (66) e) suv bug'lari (67) 8) Azotli gazning o'rtacha issiqlik sig'imini hisoblang : Snav = 0,01 (31,68 · P NO + 32.3 · PO2 + 20,78 · Steam 30.8 · P N 2 + 37.4 · Etakchi 3 (68) Svr=0,01(31,68 · 8,9+32,3 · 6,1+20,78 · 0,84+30,8 · 66,1+37,4 · 18.0) = 32.17 kJ/(kmol K) bu erda 31,68; 32,3; 20,78; 30,8 va 37,4 - 900 , kJ/(kmol K) haroratda azotli gaz komponentlarining issiqlik sig'imlari . 9) Supero'tkazgichda suv bug'ini 198 dan 250 gacha qizdirish uchun issiqlikni olib tashlash kerak: (69) / h yoki 1880 kVt, bu erda 800 10 ³ va 1082 10 ³ J / kg - 198 va 250 haroratlarda va 1,5 MPa va 3,98 MPa bosimdagi o'ta qizib ketgan bug'ning o'ziga xos entalpiyalari. 10) Aloqa apparati chiqishidagi azotli gazlarning harorati ushbu bo'lim uchun issiqlik balansi tenglamasidan aniqlanadi : 6768 · 106 = 64631 · 1.66 · 10 ³ (900 - t 2) bu yerda haqida : 11) Azotli gazlar olib yuradigan issiqlikni hisoblaymiz. Aloqa apparati va chiqindi issiqlik qozoni bitta qurilma sifatida o'rnatilganda vaziyatni ko'rib chiqing : (70) 12) Atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishini aniqlang (71) Issiqlik kiritishni oqim tezligiga tenglashtirib, biz tenglamani tuzamiz issiqlik balansi va uni tx ga nisbatan yechish : (72) (73) keyin: (74) Issiqlik balansi uchun jadvalni to'ldiring (7-jadval). 7 -jadval
Balansning nomuvofiqligi: 8. XAVFSIZLIK VA SANOAT MUHIT Ko'ra konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarishda xavfsiz ish rejimini ta'minlash ortib borayotgan bosim texnologik reglamentlarga, ish joylarida mehnatni muhofaza qilish bo'yicha ko'rsatmalarga, bo'limning mehnatni muhofaza qilish va sanoat xavfsizligi bo'yicha ko'rsatmalariga, ishlarning ayrim turlari bo'yicha ko'rsatmalarga qat'iy rioya qilishni talab qiladi. Xizmat ko'rsatuvchi xodimlarga normalarda belgilangan ish kiyimi va xavfsizlik poyabzalida ishlashga ruxsat beriladi, ular bilan birga xizmat ko'rsatishga yaroqli shaxsiy himoya vositalari bo'lishi shart. Himoya vositalari (individual gaz niqobi) ish boshlashdan oldin har smenada tekshirilishi kerak. Mexanizmlarga xizmat ko'rsatuvchi shaxslar xizmat ko'rsatilayotgan asbob-uskunalar bilan bog'liq Gosgortekhnadzor qoidalarini bilishlari kerak. Qozonni nazorat qilish uskunasiga xizmat ko'rsatadigan shaxslar - qozonlarni nazorat qilish qoidalari. Jarayonning barcha bosqichlarida normal texnologik rejimning buzilishining oldini olish. Ishni faqat barcha zarur va to'g'ri ishlaydigan xavfsizlik moslamalari, asboblar va nazorat qilish moslamalari, signalizatsiya va blokirovkalar bilan jihozlangan xizmat ko'rsatadigan uskunada bajaring. Ammiak to'planishi mumkin bo'lgan asbob-uskunalar va kommunikatsiyalarni ta'mirlashga topshirayotganda, tozalash azotida yonuvchi moddalar bo'lmaguncha jihoz va kommunikatsiyalarni azot bilan tozalang. Qurilmalar va kommunikatsiyalarni ta'mirlangandan keyin ammiak bilan to'ldirishdan oldin, tozalovchi azotdagi kislorod miqdori 3,0% dan ko'p bo'lmaguncha azot bilan tozalang ( hajm ). Bosim ostida aloqa, armatura, jihozlarni ta'mirlashga yo'l qo'ymang. Ta'mirlash ishlari bosimni yo'qotish va ta'mirlangan joyni vilkalar bilan o'chirishdan keyin amalga oshirilishi kerak . Ta'mirlanadigan jihozlar, kommunikatsiyalar puflanishi yoki yuvilishi kerak. Shlangi zarbalarni oldini olish uchun sovuq bug 'quvurlariga bug'ni asta-sekin etkazib bering, quvur liniyasining butun uzunligi bo'ylab kondensat chiqishi bilan etarli darajada isitishni ta'minlang. Quruq bug'ning drenajdan chiqishi quvur liniyasining etarli darajada isitilishini ko'rsatadi. topraklama noto'g'ri bo'lsa, elektr jihozlarini yoqishga yo'l qo'ymang . Elektr dvigatellaridagi kuchlanishni olib tashlamasdan, elektr haydovchi bilan jihozlarni ta'mirlashga yo'l qo'ymang. Tekshirish va o'lchash asboblari va elektr jihozlarini ta'mirlash va sozlash faqat bosh asbob operatori va elektrchilar bo'limi xizmatlari tomonidan amalga oshiriladi . Ishlab chiqarish va omborxonalarda ochiq olovdan foydalanish taqiqlanadi: Belgilangan joylarda chekishga ruxsat beriladi. Uskunaning barcha aylanadigan qismlari (muftali yarmlar), aylanadigan ventilyatorlarning pervanellari, elektr motorlarining vallari ishonchli mahkamlangan va o'ralgan bo'lishi va qizil rangga bo'yalgan bo'lishi kerak. Kislota liniyalarining gardishli ulanishlari himoya qoplamalar bilan himoyalangan bo'lishi kerak. Quvurlarning gardishli ulanishlarining murvatlarini mahkamlash, shuningdek, bosim ostida ishlaydigan uskunalarda ishlashga yo'l qo'yilmaydi. Bosim ostida ishlaydigan asboblar bosim ostida ishlaydigan kemalar va kommunikatsiyalarni loyihalash va xavfsiz ishlatish bo'yicha texnik shartlar va qoidalarda belgilangan talablarga javob berishi kerak. Yopiq idishlarda ishlar gaz xavfli ishlarni bajarish uchun ruxsatnoma mavjud bo'lganda amalga oshirilishi kerak. Shamollatish yaxshi holatda bo'lishi va doimiy ishlashi kerak. Yuk ko'tarish mexanizmlari, bosimli idishlarga texnik xizmat ko'rsatish faqat maxsus o'qitilgan va maxsus sertifikatga ega bo'lgan shaxslar tomonidan amalga oshiriladi. Favqulodda vaziyatlar kabinetlariga, yong'inni o'chirish moslamalariga, telefonlarga, yong'inga qarshi uskunalarga yaqinlashishda begona narsalar bilan to'planishiga yo'l qo'yilmaydi, ular toza va yaxshi holatda bo'lishi kerak. Shiftlarda, platformalarda, o'tish joylarida ochiq teshiklar balandligi 1 m bo'lgan to'siqlarga ega bo'lishi kerak. Devorning pastki qismida 15 sm balandlikdagi yon tomon yoki himoya chizig'i bo'lishi kerak. Barcha asboblar va avtomatlashtirish va blokirovkalash tizimlari yaxshi holatda bo'lishi kerak. Nitrit-nitrat tuzlarining apparatlar va quvurlar, rotor pichoqlari, azotli gaz kompressorlari devorlari va boshqa qismlar va apparatlarning ichki yuzalarida cho'kishiga yo'l qo'ymaslik, kontakt apparatlarining uzoq vaqt yonishini oldini olish (20 daqiqadan ko'proq), katalizator haroratini pasaytirish. dokalar, ularni yorilishi, ammiakning sirpanishiga olib keladi , nitrit-nitrat tuzlarining cho'kishiga olib keladigan sirtlarni sug'orishni tugatish. O'z vaqtida tozalashni, uskunani texnologik mahsulotlarning to'kilishidan tozalashni, nasos karterlarida moyni to'ldirishni amalga oshiring. Ta'mirlash va boshqa ishlarni bajarish uchun ish joylari va ularga 1,3 m va undan ortiq balandlikdagi o'tish joylari to'siq bilan o'ralgan bo'lishi kerak. Agar 1,3 m va undan yuqori balandlikda ish uchun to'siqlarni o'rnatish mumkin bo'lmasa yoki maqsadga muvofiq bo'lmasa, shuningdek, zinapoyadan 1,3 m dan ortiq balandlikda ishlaganda, ish joyida xavfsizlik kamarlaridan foydalanish kerak. u erda ishchiga yordam berishga tayyor yordamchi ishchilar bo'lishi kerak. Karabinerni mahkamlash joyi ish boshlig'i tomonidan belgilanadi. Xavfsizlik kamarlari ishga tushirishdan oldin, shuningdek, har 6 oyda bir marta ish paytida sinovdan o'tkaziladi. Xavfsizlik kamariga ro'yxatga olish raqami va keyingi sinov sanasi ko'rsatilgan bo'lishi kerak. Nitrat kislotasi bilan ishlashda (namuna olish, aloqa vositalarini tekshirish, kislota nasoslarini ishlab chiqarishni boshlash va boshqalar) individual nafas olish va ko'zni himoya qilish vositalaridan foydalanish kerak (M markali qutisi bilan filtrlovchi gaz niqobi, rezina yarim niqobli ko'zoynak yoki himoya vositasi) plexiglassdan yasalgan qalqon yoki gaz niqobi dubulg'asi), kislotaga chidamli rezina qo'lqoplar, kislotaga chidamli maxsus kiyim. Uskunaning ishlashida biron bir nosozlik aniqlansa, tayanchlar, devorlar va boshqalardagi nuqsonlar aniqlansa. bo'lim boshlig'iga, sex mexanikiga o'z vaqtida xabar berish. Agar kerak bo'lsa, uskunani to'xtating va uni ta'mirlash uchun etkazib berishga tayyorlang. Jihozni ta'mirlash uchun har bir to'xtash joyida oksidlovchining pastki lyukini oching va taqsimlash panjarasida ammoniy tuzlari mavjud bo'lganda, devorlar va pastki qismida uni jonli bug 'bilan bug'lang, kondensatni to'kib tashlang. Bug ', bug' kondensati bilan ishlash kombinezon, poyabzal, qo'lqopda amalga oshirilishi kerak. Kasbiy zaharlanishni oldini olish va Kafedradagi kasalliklarda quyidagi sanitariya-gigiyena talablariga rioya qilish kerak: a) havo harorati quyidagicha bo'lishi kerak: -23 - o'tish va qish davri; 18-27 yil . b ) nisbiy havo namligi: yoz - 75 % dan ko'p bo'lmagan; qishda - 65% dan ko'p emas . c ) shovqin - ovoz o'tkazmaydigan kabinalarda 65 dBA dan, boshqa joylarda 80 dBA dan oshmasligi kerak ; d ) tebranish - tovush o'tkazmaydigan kabinalarda 75 dB dan, dvigatel va aloqa xonalarida 92 dB dan ko'p bo'lmagan; e) ish joylarini yoritish: ovoz o'tkazmaydigan kabinalar - kamida 200 lyuks; assimilyatsiya ustunlari joylarida - kamida 50 lyuks; dvigatel va aloqa xonalarida - kamida 75 lyuks . f ) binolarning ish zonasi havosidagi zararli moddalarning ruxsat etilgan maksimal kontsentratsiyasi: ammiak - 20 mg/m3 dan oshmasligi kerak; azot oksidlari - 5 mg / m3 dan ko'p emas. Bo‘limda individual gazniqoblardan tashqari, filtrlovchi va izolyatsion gaz niqoblarining favqulodda ta’minoti mavjud. Favqulodda gaz niqoblari avariya kabinetlarida saqlanadi [17] . XULOSA Kurs ishini bajarish jarayonida ammiakni katalitik oksidlovchi reaktor konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarishda azot oksidlarini olish uchun mo'ljallangan. Jarayonning fizik va kimyoviy asoslari ko'rib chiqildi. Dastlabki xom ashyo va tayyor mahsulotning xarakteristikalari berilgan. m³ /soat ammiak oksidlanishi uchun zarur bo'lgan havo hajmi hisoblab chiqilgan bo'lib , u 54304 m³ /soatni tashkil etdi. Havo bilan ta'minlangan kislorod, azot va argon hajmlari ularning havodagi ulushiga qarab hisoblab chiqilgan . Ammiak oksidlangandan keyin gazdagi kislorod, azot, argon va suv bug'larining hajmlari ham hisoblab chiqilgan . Issiqlik balansi hisoblab chiqildi, buning natijasida barcha issiqlik oqimlari hisoblab chiqildi. Ammiakning oksidlanish jarayonining avtotermik xususiyatini ta'minlash uchun ammiak-havo aralashmasini isitish kerak bo'lgan harorat a hisoblab chiqilgan , u 288 ni tashkil etdi. Superheaterdan keyin azotli gazning harorati bo'yicha hisoblab chiqilgan bo'lib, u 836,7 ni tashkil etdi . Atrof-muhitga issiqlik yo'qotishlari aniqlanadi. Konsentratsiyalanmagan nitrat kislota ishlab chiqarishning eng samarali sxemasi bo'yicha adabiyotlarni ko'rib chiqish amalga oshirildi. Yuqori bosim ostida ishlaydigan tizim tanlandi , chunki bu birlik ixcham, barcha qurilmalar tashish mumkin, qurilmaning energiya aylanishi avtonomdir. Ko'rib chiqilgan sxemada elektr energiyasi texnologik ehtiyojlar uchun iste'mol qilinmaydi. Elektr energiyasi oz miqdorda iste'mol qilinadi, faqat kislotani quyish uchun zarur bo'lgan nasoslarni haydash, qozonlarga ozuqa suvini etkazib berish. Ushbu sxema bo'yicha ishlar atmosferaga zararli gazlarni chiqarmasdan amalga oshiriladi. ADABIYOTLAR 1. Atroshchenko V.I., Kargin S.I. Nitrat kislota texnologiyasi: Proc. Universitetlar uchun nafaqa. - 3-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha - M .: Kimyo, 1970. - 496 b . . Egorov A.P. Shereshevskiy A.I., Shmanenko I.V. Noorganik moddalarning umumiy kimyoviy texnologiyasi: Texnika maktablari uchun darslik. - Ed. 4- tahrir - Moskva, Leningrad: Kimyo, 1965 - 688 yillar. . Karavaev M.M., Zasorin A.P., Kleschev N.F. Ammiakning katalitik oksidlanishi / Ed. Karavaeva M.M. - M.: Kimyo, 1983. - 232 b. . Azot sanoatidagi katalizatorlar./Ed. Atroshchenko V.I. - Xarkov: Vishcha maktabi, 1977. - 144 p . . Umumiy kimyoviy texnologiya. Muharrirligida prof. Amelina A.G. M.: Kimyo, 1977 yil. - 400 s . . Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Kimyoviy texnologiya jarayonlari va apparatlari kursidagi misollar va vazifalar. L .: Kimyo, 1976 - 552 yillar . . Perlov E.I., Bagdasaryan V.S. Nitrat kislota ishlab chiqarishni optimallashtirish. Moskva: Kimyo, 1983. - 208 p . . Noorganik moddalar texnologiyasi uchun hisob-kitoblar: Proc. Universitetlar uchun qo'llanma / Pozin M.E., Kopylev B.A., Belchenko G.V. va boshq.; Ed. Pozina M.E. 2-nashr. qayta ko'rib chiqilgan va qo'shimcha - L.: Kimyo. Leningrad. bo'lim, 1977 - 496 b . . Rumyantsev O.V. Azot sanoatida yuqori bosimli sintez sexlari uchun uskunalar; Darslik . universitetlar uchun . - M .: Kimyo, 1970 - 376 b. 10. Sokolov R.S. Kimyoviy texnologiya: darslik . n stud uchun maxsus. yuqoriroq darslik muassasalar: In 2 T. - M .: Humanit ed. markaz VLADOS, 2000. - V.1: Antropogen faoliyatda kimyoviy ishlab chiqarish. Kimyoviy texnologiyaning asosiy savollari. Noorganik moddalar ishlab chiqarish. - 368 b. . Azotchikning qo'llanmasi. / Ed. Melnikova E.Ya. - V.2: Azot kislotasini ishlab chiqarish. Azotli o'g'itlar ishlab chiqarish. Materiallar va asosiy maxsus jihozlar. Energiya ta'minoti. Xavfsizlik muhandisligi. - M.: Kimyo - 1969. - 448-yillar. . Noorganik moddalarning kimyoviy texnologiyasi: 2 ta kitobda. 1-kitob. Darslik / T.G. Axmetov, R.G. Porfiryeva, L.G. Gisin. - M .: Yuqori. maktab, 2002. 688s.: kasal. . Korobochkin V.V. Nitrat kislota texnologiyasi. - Tomsk politexnika universiteti nashriyoti. 2012 yil. Download 1.18 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling