- •Химическая технология Курс лекций
- •10 Процессы и аппараты химического производства
- •11.1 Характеристика гомогенных процессов
- •11.1.2 Гомогенные процессы в жидкой фазе
- •1 Человечество и окружающая среда
- •1.1 Окружающая среда
- •1.2 Человек – как компонент окружающей среды
- •1.3 Производственная деятельность человека и ресурсы планеты
- •1.4 Реакция окружающей среды на антропогенную деятельность
- •1.5 Биосфера и ее эволюция
- •2. Химическое производство в системе антропогенной деятельности
- •2.1 Материальное производство и его организация
- •Химическая промышленность
- •3 Химическая наука и производство
- •Химическая технология – научная основа химического производства
- •3.2 Особенности химической технологии как науки
- •3.3 Связь химической технологии с другими науками
- •4. Основные компоненты химического производства
- •4.1 Химическое сырье
- •4.2 Ресурсы и рациональное использование сырья
- •4.3 Подготовка химического сырья к переработке
- •4.4 Замена пищевого сырья не пищевым и растительного минеральным.
- •5 Вода в химической промышленности
- •5.1 Использование воды, свойства воды
- •5.2 Промышленная водоподготовка
- •Энергетика химической промышленности
- •6.1 Использование энергии в химической промышленности
- •6.2 Источники энергии
- •6.3Классификация энергетических ресурсов
- •– Теплообменник, 2- реакционный аппарат.
- •7 Экономика химического производства
- •7.1 Технико-экономические показатели химического производства
- •7.2 Структура экономики химической промышленности
- •7.3 Материальные и энергетические балансы химического производства
- •8. Основные закономерности химической технологии
- •8.1. Понятие о химико-технологическом процессе
- •Принципиальная схема хтп
- •8.2. Процессы в химическом реакторе.
- •8.2.1.Химический процесс
- •8. 2.2 Скорость химической реакции
- •8.2.3 Общая скорость химического процесса
- •8.2.4 Термодинамические расчеты химико-технологических процессов
- •8.2.5 Равновесие в системе
- •8.2.6 Расчет равновесия по термодинамическим данным
- •8.2.7 Термодинамический анализ
- •9 Организация химического производства
- •9.1 Химическое производство как система
- •9.2 Моделирование химико-технологической системой
- •9.3 Организация хтп
- •9.3.1 Выбор схемы процесса
- •9.3.2 Выбор параметров процесса
- •9.4 Управление химическим производством
- •10 Процессы и аппараты химического производства
- •10.1 Общая характеристика и классификация процессов
- •10.2 Основные процессы химической технологии и аппаратура для них
- •10.2.1 Гидромеханические процессы
- •10.2.2. Тепловые процессы
- •10.2.3 Массообменные процессы
- •10.3 Химические реакторы
- •10.3.1 Принципы проектирования химических реакторов
- •10.3.2 Классификация химических реакторов
- •10.3.3 Конструкции химических реакторов
- •10.3.4 Устройство контактных аппаратов
- •11 Гомогенные процессы
- •11.1 Характеристика гомогенных процессов
- •11.1.1 Гомогенные процессы в газовой фазе
- •11.1.2 Гомогенные процессы в жидкой фазе
- •11. 2 Основные закономерности гомогенных процессов
- •12 Гетерогенные процессы
- •12.1 Характеристика гетерогенных процессов
- •12.2 Процессы в системе газ- жидкость (г-ж)
- •12.3 Процессы в системе жидкость – твердое (ж-т)
- •12.4 Процессы в системе газ – твердое (г – т)
- •12.5 Процессы в бинарных твердых, двухфазных жидких и многофазных системах
- •12.6 Высокотемпературные процессы и аппараты
- •12.7 Каталитические процессы и аппараты
- •12.7.1. Сущность и виды катализа.
- •12.7.2 Свойства твердых катализаторов и их изготовление
- •12.7.3 Аппаратурное оформление каталитических процессов
- •13 Важнейшие химические производства
- •13.1 Производство серной кислоты
- •13.1.1Применение
- •13.1.2Технологические свойства серной кислоты
- •13.1.3 Способы получения
- •13.1.4 Сырье для производства серной кислоты
- •13.1.5 Общая схема сернокислотного производства
- •13.1.6 Контактный способ производства серной кислоты
- •13.1.7 Производство серной кислоты из серы
- •13.2 Технология связанного азота
- •13.2.1. Сырьевая база азотной промышленности
- •13.2.2. Получение технологических газов
- •13.2.3 Синтез аммиака
- •13.2.4 Производство азотной кислоты
- •13. 3 Технология минеральных удобрений
- •13.3.1 Классификация минеральных удобрений
- •13.3.2 Типовые процессы солевой технологии
- •13.3.3 Разложение фосфатного сырья и получение фосфорных удобрений
- •13.3.3.1 Производство фосфорной кислоты
- •13.3.3.2 Производство простого суперфосфата
- •13.3.3.3 Производство двойного суперфосфата
- •13.3.3 4 Азотнокислотное разложение фосфатов
- •13.3.4 Производство азотных удобрений
- •13.3.4.1 Производство аммиачной селитры
- •13.3.4.2 Производство карбамида
- •13.3.4.3 Производство сульфата аммония
- •13.3.4.4 Производство нитрата кальция.
- •13.3.4.5 Производство жидких азотных удобрений
- •13.3.5 Производство калийных удобрений
- •13.3.5.1 Общая характеристика
- •13.3.5.2 Сырье
- •13.3.5.3 Получение хлористого калия
- •13.3.5.4 Получение сульфата калия.
- •13.4 Производство силикатных материалов
- •13.4.1 Общие сведения о силикатных материалах
- •13.4.2 Типовые процессы технологии силикатных материалов
- •13.5 Производство вяжущих материалов.
- •13.5.1 Общая характеристика и классификация
- •13.5.2 Производство портланд-цемента
- •13.5.3 Производство воздушной извести
- •13.6 Производство стекла
- •13.6.1 Состав и классификация стекол
- •13.6.2 Процесс производства стекла
- •13.7 Производство керамических материалов
- •13.7.1 Общая характеристика и классификация материалов
- •13.7.2 Производство строительного кирпича
- •13.7.3 Производство огнеупоров
- •13.8. Электрохимические производства
- •13.8.1 Электролиз водных растворов хлористого натрия
- •13.8.1.1. Электролиз раствора хлористого натрия в ваннах со стальным катодом и графитовым анодом
- •13.8.1.2 Электролиз растворов хлористого натрия в ваннах с ртутным катодом и графитовым анодом
- •13.8.2 Производство соляной кислоты
- •13.8.3 Электролиз расплавов. Производство алюминия
- •13.8.3.1 Производство глинозема
- •13.8.3.2 Производство алюминия
- •13.9 Металлургия
- •13.9.1 Руды и способы их переработки
- •Общая схема переработки железной руды
- •13.9.2 Производство чугуна
- •13.9.3. Производство стали.
- •13.9.4. Производство меди
- •13.10 Химическая переработка топлива
- •13.10.1 Коксование каменных углей
- •Общая схема коксохимического производства
- •13.10.2. Переработка жидких топлив
- •13.10.3. Производство и переработка газообразного топлива
- •13.11 Основной органический синтез
- •13.11.1 Сырье и процессы оос
- •13.11.2 Синтез метилового спирта
- •13.11.3 Производство этанола
- •13.11.4. Производство ацетилена
- •13.11.5 Производство формальдегида
- •13.11.6. Получение карбамидо-формальдегидных смол.
- •13.11.7 Производство ацетальдегида
- •13.11.8 Производство уксусной кислоты и ангидрида
- •13.12 Производство мономеров
- •13.12.1 Полимеризационные мономеры
- •13.12.2 Производство поливинилацетатной дисперсии
- •13.13 Высокомолекулярные соединения
- •13.12.1 Производство целлюлозы
- •13.13.2 Производство химических волокон
- •13.12.3 Производство пластических масс
- •13.12.4 Получение каучука и резины
13.3.4.3 Производство сульфата аммония
Сульфат аммония (NН4)2SО4 – бесцветное кристаллическое вещество, содержит 21.21% азота, при нагревании до 5130С полностью разлагается на аммиак и серную кислоту; частичное разложение с образованием кислых солей начинается выше 2000С. Сульфат аммония применяется исключительно в качестве удобрения. Это удобрение обладает весьма небольшой гигроскопичностью, мало слеживается, и внесение его в почву не вызывает затруднений. Его недостатком является большая физиологическая кислотность. При его применении в почве, если она не содержит достаточного количества оснований, постепенно накапливается серная кислота, для нейтрализации которой необходимо периодически производить известкование почвы.
Основные промышленные способы производства сульфата аммония базируются на нейтрализации серной кислоты аммиаком. Для производства сульфата аммония используют аммиак, содержащийся в газах сухой перегонки каменного угля в коксохимической и газовой промышленности, а также синтетический аммиак. Сульфат аммония получают также, обрабатывая гипс растворами карбоната аммония и из растворов, являющихся отходами производства капролактама, используемого для получения капрона.
Сульфат аммония получается по реакции
2NН3 (газ) +Н2SО4 =(NН4)2SО4 +280 кДж
путем нейтрализации газообразного аммиака серной кислотой. При мокром способе производства продукт кристаллизуется из пересыщенных растворов, при сухом – мелкие брызги серной кислоты нейтрализуются в газообразном аммиаке. При насыщении аммиаком серной кислоты в реакционном аппарате выделяется большое количество тепла, достаточное для нагрева реакционной смеси до температуры кипения и для испарения из нее значительного количества воды. При сухом способе производства вода испаряется практически полностью. При мокром способе важно обеспечить кристаллизацию из горячего реакционного раствора средней соли, не допуская выделения кислых солей.
Находящиеся в серной кислоте примеси, особенно сульфаты железа и алюминия, затрудняют кристаллизацию сульфата аммония. При нейтрализации кислоты осаждаются коллоидные гидроксиды железа и алюминия, обволакивающие кристаллы сульфата аммония и тормозящие их рост. Для устранения этого явления кислоту нейтрализуют не полностью – в непрерывно действующих реакторах поддерживают кислую реакцию среды.
13.3.4.4 Производство нитрата кальция.
Свойства
Нитрат кальция (известковая или кальциевая селитра) образует несколько кристаллогидратов. Безводная соль плавится при температуре 5610С, однако уже при 5000С начинается ее разложение с потерей кислорода и образованием нитрита кальция, который далее распадается на СаО и оксиды азота. Как безводная соль, так и кристаллогидраты нитрата кальция сильно гигроскопичны и на воздухе «расплываются».
Кальциевая селитра является универсальным физиологически щелочным удобрением, пригодным для всех почв и, прежде всего, для почв нечерноземной полосы с недостаточным содержанием кальция. Недостатками этого удобрения являются его большая гигроскопичность и относительно невысокое содержание азота. Кальциевую селитру выпускают в виде чешуйчатого или гранулированного продукта. Содержание в нем азота должно быть н/м 17.5%, количество влаги (общей, т.е. кристаллизационной и гигроскопической) не должно превышать 14%. С целью улучшения свойств кальциевой селитры допускается добавка к ней 4-7% аммиачной селитры, а также ее поверхностная обработка молотым известняком или парафинистым мазутом.
Кальциевую селитру получают различными способами:
взаимодействием мела или известняка с азотной кислотой;
поглощением нитрозных газов известковым молоком с последующей инверсией полученных растворов азотной кислотой;
в качестве побочного продукта при азотнокислотной переработке фосфатов.
Получение нитрата кальция нейтрализацией азотной кислоты.
В основе этого процесса лежит реакция
СаСО3 +2НNО3 = Са(NО3)2 +Н2О +СО2
Для разложения азотной кислотой используют кусковой известняк или мел, которым заполняют высокие башни. Сверху загруженный материал орошают 40-48; азотной кислотой, нагретой до 60-800С. Кислый раствор нитрата кальция, вытекающий из башни, проходит отстойники для отделения песка и других нерастворимых примесей и снова подается на орошение башни. Когда остаточная кислотность раствора понизится до 1.5-1.9% НNО3, его отводят на донейтрализацию аммиаком или известью-пушонкой Са(ОН)2. При нейтрализации аммиаком образуется некоторое количество нитрата аммония, примесь которого облегчает последующую кристаллизацию нитрата кальция из плава. Нейтрализованный вязкий раствор нитрата кальция фильтруют на фильтр-прессах. Затем раствор, содержащий 43-49% Са(NО3)2 и 3% NН4NО3, выпаривают в вакуум-выпарных аппаратах до концентрации 75-82% СаNО3. Получаемый плав кальциевой селитры, кристаллизуют на охлаждающих вальцах или в грануляционной башне.
В РФ кальциевую селитру производят в небольших количествах не из азотной кислоты, а из отбросных нитрозных газов производств слабой азотной кислоты, работающих под атмосферным давлением. Это дает более дешевый продукт.