2. Производство азотной кислоты окислением аммиака
Азотную кислоту получают окислением аммиака до оксидов азота с последующим их поглощением водой в абсорбционной колонне (рис. 1.9).
Рис. 1.9. Схема материальных потоков в процессе окисления аммиака
Окисление аммиака ведут в контактном аппарате на платинородиевой сетке при температуре 800...900 °С под давлением или без него. Полученные нитрозные газы охлаждают в холодильнике, при этом за счет присутствующего кислорода происходит окисление оксида азота. Полученные оксиды поглощают водой в абсорбционной колонне.
Исходные данные для расчета представлены в табл. 1.4.
Т а б л и ц а 1.4
Исходные данные
Вариант |
Расчетное количество 100 %-ной HNO3, кг |
Состав аммиачно-воздушной смеси, % об. |
Температура на входе в контактный аппарат, °С |
Температура контактирования, °С |
Степень контактирования 1, % |
Степень окисления NO 2, % |
Степень абсорбции 3, % |
Объем отходящих газов, н. м3/ч |
ПДВ NO2, г/с |
|
NH3 |
сухой воздух |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
21 |
1100 |
10,5 |
89,5 |
400 |
800 |
97 |
95 |
98 |
22000 |
3,39 |
22 |
1800 |
10 |
90 |
410 |
850 |
96 |
95 |
98 |
36000 |
4,00 |
23 |
2100 |
9,5 |
90,5 |
420 |
900 |
95 |
95 |
98 |
42000 |
4,21 |
24 |
2750 |
11 |
89 |
430 |
800 |
97 |
94 |
98 |
55000 |
4,60 |
25 |
2600 |
11,5 |
88,5 |
440 |
850 |
97 |
93 |
98 |
52000 |
4,52 |
26 |
2900 |
10,2 |
89,8 |
450 |
900 |
97 |
92 |
98 |
58000 |
4,68 |
27 |
3050 |
9,8 |
90,2 |
460 |
800 |
97 |
95 |
97 |
61000 |
4,76 |
28 |
1200 |
10,8 |
89,2 |
470 |
850 |
97 |
95 |
96 |
24000 |
3,49 |
Продолжение табл.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
29 |
1650 |
11,2 |
88,8 |
480 |
900 |
97 |
95 |
95 |
33000 |
3,88 |
30 |
2200 |
9,3 |
90,7 |
490 |
800 |
97 |
94 |
98 |
44000 |
4,27 |
31 |
1000 |
10,4 |
89,6 |
500 |
850 |
96 |
93 |
98 |
20000 |
3,28 |
32 |
1250 |
8,5 |
91,5 |
400 |
900 |
95 |
92 |
98 |
25000 |
3,54 |
33 |
1500 |
8,7 |
91,3 |
410 |
800 |
97 |
94 |
97 |
30000 |
3,76 |
34 |
1400 |
11,4 |
88,6 |
420 |
850 |
96 |
93 |
96 |
28000 |
3,67 |
35 |
1600 |
11,3 |
88,7 |
430 |
900 |
95 |
92 |
95 |
32000 |
3,84 |
36 |
1750 |
10 |
90 |
440 |
800 |
97 |
94 |
97 |
35000 |
3,96 |
37 |
2000 |
10,5 |
89,5 |
450 |
850 |
97 |
93 |
96 |
40000 |
4,14 |
38 |
2250 |
9 |
91 |
460 |
900 |
97 |
92 |
95 |
45000 |
4,30 |
39 |
2500 |
9,3 |
90,7 |
470 |
800 |
96 |
92 |
98 |
50000 |
4,46 |
40 |
3000 |
10,8 |
89,2 |
480 |
850 |
96 |
95 |
95 |
60000 |
4,74 |
Рекомендации для выполнения расчета.
Количество требуемого аммиака для заданного количества азотной кислоты определяется из пропорции.
Аммиачно-воздушная смесь (100 % об.), это аммиак (NH3, % об.) плюс сухой воздух. Состав сухого воздуха принимать: N2 + О2 = 79 + 21 = 100 % об.
Расчет материального баланса удобно производить для каждого аппарата в отдельности. Это связано с тем, что в каждом аппарате протекают процессы, осложненные физико-химическими превращениями: в контактном аппарате – каталитическое окисление аммиака; в холодильнике – окисление NO; в абсорбционной колонне – поглощение водой нитрозных газов.
Окисление аммиака на платиновом катализаторе в контактном аппарате происходит по реакциям:
Тепловые эффекты этих реакций изменяются с температурой и определяются, соответственно, уравнениями
(1.29)
(1.30)
где Т – температура контактирования, К.
В холодильнике происходит окисление получено в контактном аппарате оксида азота (NO) до диоксида азота (NO2) по реакции
Выброс диоксида азота рассчитывать по формуле (1.28). Общий выброс NO2 состоит из выброса собственно NO2 и выброса NO в пересчете на NO2.