Виробництво нітратної кислоти

1 Матеріальні розрахунки виробництва нітратної кислоти

Мета роботи: розрахувати витрати амоніаку та повітря для виробництва 1000кг нітратної кислоти, а також склад нітрозного газу.

Вихідні дані:

Розрахунок:

1. Витрати амоніаку для виробництва 1000кг нітратної кислоти з урахуванням ступеню перетворення та ступеню абсорбції

NH₃-HNO₃

m_NH3=(m _HNO3*M _NH3)/(M _HNO3*K₁*K₂) (1.1)

m _HNO3=1000кг

M _NH3=17

M _HNO3=63

2. Об'єм цього амоніаку за нормальних умов (н.у)

V _NH3=( m_NH3-22,4)/ M _NH3, м³ (1.2)

де 24,4 – мольний об'єм газу за н.у

3. Об'єм повітря, необхідний для виробництва 1000кг HNO₃, розрахуємо з пропорції

V _NH3 – К₃ %(об.)

V_пов. – (100-К₃) %об.

V_пов= (V _NH3*(100- К₃))/ К₃ (1.3)

4. Атмосферне повітря складається з сухого повітря та водяної пари. Об'єм водяної пари в атмосферному повітрі вираховуємо з пропорції

PH₂O/VH₂O=P_пов./V_пов. (1.4)

де PH₂O =4242Па – тиск насиченої пари

P_пов. = 101308Па – атмосферний тиск

VH₂Oпов.= (V_пов.* PH₂O)/ P_пов.

5. Об'єм сухого повітря

V_сух.п= V_пов.- VH₂O (1.6)

6. Об'єм азоту, що міститься в повітрі, яке надходить в контактний апарат – 79% (об.)

VN₂ пов. = V_пов.*0,79, м³ (1.7)

7. Об'єм кисню, що міститься в повітрі, яке надходить в контактний апарат – 21%(об.)

VO₂ пов.= V_пов.*0,21, м³ (1.8)

8. Об'єм оксиду нітрогену NO, що утворюється за реакцією

4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O+907,3кДж (1.1)

VNO=VNH₃*K₁, м³ (1.8)

9. Об'єм водяної пари, що утворюється за реакцією

V^`H₂O=6/4*VNH₃*K₁, м³ (1.9)

10. Витрати кисню на реакцію

V^`O₂=5/4* VNH₃*K₁, м³ (1.10)

11. Об'єм азоту, що утворюється за побічною реакцією

4NH₃+3O₂→N₂+6H₂O+1269,1 кДж (1.2)

V^``N₂=2/4* VNH₃*(1-K₁), м³ (1.11)

12. Об'єм водяної пари, що утворюється за реакцією

V^``Н₂О=6/4* VNH₃*(1-К₁), м³ (1.12)

13. Витрати кисню на реакцію

V^``О₂=3/4* VNH₃*(1-К₁), м³ (1.13)

14. Об'єм речовин, що містяться в нітрозному газі після окиснення амоніаку

V_NOн.г=V_NO=386,48,м³

VN_2н.г=VN_2пов.+ V^``N₂,м³ (1.14)

VH₂Oн.г=VH₂O+V^` H₂O+ V^`` H₂O (1.15)

VO₂ н.г= VO₂ пов. - V^`O₂ -V^``О₂ (1.16)

15. Об'єм нітрозного газу

V_н.г= V_NOн.г+ VN₂ пов.+ VH₂Oн.г+ VO₂ н.г, м³ (1.17)

16. Склад нітрозного газу, %(об.)

C_г=V_г*100/V_н.г, % (об.) (1.18)

C_NO= V_NOн.г*100/ V_н.г, % (об.)

СN₂= VN₂ пов.*100/ V_н.г, % (об.)

CO₂= VO₂ н.г*100/ V_н.г, % (об.)

C H₂O= VH₂Oн.г*100/ V_н.г, % (об.)

17. Об'єм амоніачно-повітряної суміші

VАПС= V _NH3+ V_сух.п+ VH₂Oпов., м³ (1.19)

18. Визначаємо склад амоніачно-повітряної суміші, % (об.)

G_NН3= V _NH3*100/ VАПС, %(об.) (1.20)

G _{сух. пов.}= V_сух.п*100/ VАПС, %(об.) (1.21)

G H₂O_{. пов.}= VH₂Oпов.* 100/ VАПС, %(об.) (1.22)

Висновок: