Памятка по изучению дисциплины «Технология связанного азота»

Составил доцент каф. ТНВ Утверждаю

Чернов М.П. зав. каф. ТНВ Чернов М.П.

1 Содержание дисциплины

Предусмотрено 51 час лекций, 34 часов практических занятий, 85 часов самостоятельной работы студентов (СРС) в том числе курсовой проект.

В семестре студенты должны выполнить два расчетных задания, а также выполнить домашнее задание в виде конспекта учебного материала, нерассматриваемого на лекциях.

Самостоятельно изучаются следующие темы:

1 Технология азота, кислорода и редких газов методом глубокого охлаждения. Установки для получения азота и кислорода [1, c. 49 - 72].

2 Технология водорода и азотоводородной смеси методом глубокого охлаждения. Схема установки для разделения коксового газа [1, c. 74 - 91].

На лекциях будут рассмотрены следующие темы:

МОДУЛЬ 1

Тема 1. Масштабы мирового производства связанного азота. Азотная промышленность страны и за рубежом.

Тема 2. Высокотемпературная фиксация атмосферного азота через оксид азота (II). Физико-химические основы высокотемпературной фиксации атмосферного азота. Константа равновесия реакции. Кинетические закономерности процесса образования NO. Закалка NO. Влияние соотношения азот: кислород на равновесный выход NO. Методы высокотемпературной фиксации атмосферного азота: дуговой, плазменный, термический. Сравнение эффективности методов закалки NO. Технология азота, кислорода и редких газов методом глубокого охлаждения.

МОДУЛЬ 2

Тема 3. Цикл глубокого охлаждения. Цикл разделения воздуха и их отличие от циклов сжижения воздуха. Равновесие жидкость – пар в системе азот-кислород.

Тема 4. Закономерности фракционной конденсации и фракционного испарения воздуха. Колонны двойной ректификации.

Тема 5 Типы воздухоразделительных установок. Очистка воздуха от примесей.

Тема 6. Установка для получения азота и кислорода. Конструкция аппаратов. Выделение редких газов. Новые мощные системы получения азота и кислорода. Влияние мощности системы на себестоимость продукции. Технико-экономические показатели воздухораздельных установок.

Тема 7 Технология водорода и азотоводородной смеси методом глубокого охлаждения. Водородсодержащие газы: коксовый газ, продукты крекинга, пиролиза, риформинганефти, синтез-газ и др. Получение коксового газа, его состав, изменение в процессе коксования. Выделение составных частей из коксового газа: смолы, аммиака, бензола. Очистка газа от примесей: оксид углерода, сероводорода, оксида азота.

Тема 8 Исследование изоэнтропного и изоэнтальпийного расширения коксового газа для получения низких температур. Применение аммиачных холодильников и расширительных машин. Теория процессов разделения коксового газа. Метод фракционной конденсации. Растворимость компонентов коксового газа во фракциях, состав и количество фракций.

Тема 9 Схема установки для разделения коксового газа. Технико-экономические показатели. Перспектива производства азотоводородной смеси методом глубокого охлаждения.

МОДУЛЬ 3

Тема 10 Химические способы получения водорода и азотоводородной смеси. Термодинамические основы конверсии природного газа. Теория конверсии природного газа парами воды, кислородом и смесью окислителей. Катализаторы конверсии. Оптимальные режимы. Конверсия метана под давлением. Двухступенчатая конверсия природного газа.

Тема 11 Конверсия оксида углерода (II). Равновесие, влияние температуры, давления, соотношения компонентов на степень конверсии. Катализаторы. Яды. Кинетика реакции конверсии СО. Оптимальные условия ведения процесса.

Тема 12 Очистка природного газа от серосодержащих соединений. Технология, схемы конверсии природного газа. Трубчатые печи и шахтные конверторы метана. Конверторы СО первой и второй ступеней.

Тема 13 Очистка конвертированного газа от кислорода содержащих соединений. Способы очистки от СО₂ и СО. Физико-химические основы очистки конвертированного газа растворами этаноламинов и карбонатов. Однопоточные и многопоточные схемы, аппаратурное оформление.

Тема 14 Физико-химические основы очистки конвертированного газа медноаммиачными растворами. Технологическая схема и аппаратурное оформление.

Тема 15 Производство водорода методом электролиза воды. Физико-химические основы процесса электролиза воды. Виды электролитов. Конструкции ванн для электрохимического разложения воды. Получение водорода при электролизе растворов хлорида натрия.

Тема 16 Технология синтетического аммиака. Физико-химические свойства аммиака. Равновесие реакции синтеза. Влияние температуры, соотношения азота и водорода, примесей на выход. Катализаторы синтеза, состав, приготовление и восстановление. Каталитические яды. Кинетика процесса синтеза аммиака. Методы выделения аммиака из газа. Классификация систем синтеза аммиака.

Тема 17 Схемы установок большой единичной мощности. Конструкции колонн синтеза. Конструкции конденсаторов и испарителей аммиака. Хранение и транспортировка аммиака.

Тема 19 Контактное окисление аммиака. Реакции процесса. Использование катализатора избирательного действия. Яды. Очистка воздуха и аммиака. Оптимальная концентрация аммиака, ее определение. Температурный режим, условия его поддержания. Потери катализатора, меры по их снижению. Кинетика процесса окисления аммиака. Влияние давления. Конструкция контактных аппаратов.

Тема 20 Свойства азотной кислоты. Равновесие реакций образования оксидов азота (N₂O₃, NO₂, N₂O₄). Кинетика этих процессов. Реакции взаимодействия оксидов азота с водой и растворами азотной кислоты, равновесия и кинетика. Влияние давления, температуры, концентрации оксидов азота на скорость реакции и концентрацию продукционной кислоты.

Тема 21 Переработка оксидов азота в разбавленную азотную кислоту. Конструкция абсорбционных колонн. Методы поддержания температурного режима в абсорбционной колонне.

Тема 22 Схема производства разбавленной азотной кислоты. Схема производства разбавленной азотной кислоты (под атмосферным давлением, при повышенном давлении, комбинированная). Сравнение схем.

Тема 23 Производство концентрированной азотной кислоты. Концентрирование разбавленной азотной кислоты.

Тема 24 Методы борьбы с выбросами оксидов азота в атмосферу.

Тема 25 Технология производства карбамида. Свойства карбамида. Методы его получения. Равновесия и скорость реакций. Влияние температуры, давления и концентраций аммиака и углекислого газа на скорость процесса и выход карбамида. Способы выделения карбамида из плава. Дистилляция плава. Рециркуляция аммиака и углекислоты. Оптимальный технологический режим. Применение карбамида.