Технология производства азотной кислоты

 

Міністерство  освіти і науки, молоді і спорту України

Дніпродзержинський  державний технічний університет

 

Кафедра хімічної технології неорганічних речовин

Академічна  група  ХТНР-09-1д

Дисципліна  Кислоти та луги

 

 

 

Курсова робота

на тему: «»

 

 

 

 

Виконав         О.С. Гуска

Керівник роботи        Я.М. Черненко

Захист відбувся

Оцінка

 

 

 

Дніпродзержинськ

2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

Пояснювальна записка: 22 c., 2 рис., 4 бібліогр.

Об′єкт опису – виробництво  азотної кислоти.

В курсовій роботі розглянуті технологія азотної кислоти і фізико-хімічні основи виробництва.

Описана технологічна схема виробництва  азотної кислоти під

підвищеним тиском та апаратурне оформлення контактного апарату.

Виконаний матеріальний баланс . 

 

 

 

 

АЗОТНА КИСЛОТА, АМІАК, АМІАЧНО-ПОВІТРЯНА СУМІШ, КАТАЛІЗАТОР, НІТРОЗНИЙ ГАЗ, КОНТАКТНИЙ АПАРАТ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст      с

Вступ . . . . . . . . . 5

1. Загальна частина

1.1 Технологія азотної кислоти . . . . . 6

1.2 Фізико-хімічні основи виробництва . . .  7

2. Технологічна частина

2.1 Технологічна схема виробництва  азотної кислоти під

підвищеним тиском . . . . . . . . 12

2.2 Апаратурне оформлення контактного апарату . . 14

3. Розрахункова частина

3.1 Технологічні розрахунки . . . . . . 

Висновки . . . . . . . . . 21

Перелік літератури . . . . . . . 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Азотна кислота відома з давніх часів. Починаючи з XVII ст азотну кислоту готували за допомогою  перегонки суміші селітри з сірчаною кислотою. До початку XX в. природна селітра  була єдиним джерелом отримання азотної  кислоти.

Розкладення природної селітри  сірчаною кислотою проводили в чавунних ретортах, що обігріваються топковими  газами. Азотну кислоту, яка випаровувалась, конденсували в холодильниках і  збирали в балони. При застосуванні 95-97%-вої сірчаної кислоти і 96%-вої  селітри отримували концентровану  азотну кислоту (до 96-98% НNО₃). Решта продукту розкладання пропускали через ряд балонів з водою або вапняним молоком для поглинання окислів азоту. Після відгонки азотної кислоти кислий сірчанокислий натрій випускали з реторти в рідкому вигляді.

Найбільш вдосконалений  метод отримання азотної кислоти  полягав у тому, що розкладання  селітри сірчаною кислотою проводили під вакуумом (до 650 мм вод. ст.). При цьому температура розкладання селітри знижувалася до 80-160 °, час відгону кислоти скорочувалася до 6 год. і вдавалося домогтися виходу азотної кислоти, близького до теоретичного. Витрата палива становив близько 120 кг / т НNО₃.

Цей спосіб отримання азотної  кислоти, цілком залежний від імпорту  чилійської селітри, залишений після  розробки і здійснення методу виробництва  азотної кислоти контактним окисленням аміаку.

На початку XX ст. була вирішена виключно важлива проблема зв'язування атмосферного азоту, що дало людству нове невичерпне джерело сировини для виробництва сполук азоту. Відомо, що над кожним квадратним кілометром земної поверхні в повітрі знаходиться близько 7500 тис. т азоту. Завдання перетворення цього недіючого азоту в хімічно активний вирішена послідовними зусиллями багатьох вчених. В 1901 покладено початок зв'язуванню азоту повітря за допомогою полум'я електричної дуги (дуговий метод). У 1906 р. в заводському масштабі здійснений ціанамідний метод зв'язування атмосферного азоту. Ціанамід кальцію являє собою гарне добриво і може служити сировиною для отримання аміаку. Нарешті, в 1913 р. на основі багатьох робіт було налагоджено синтетичне виробництво аміаку з елементів, яке отримало бурхливий розвиток і в даний час посіло головне місце у виробництві пов'язаного азоту. Одночасно було вирішено й питання про отримання азотної кислоти з аміаку. [2]

 

 

 

1. Загальна частина

1.1 Технологія азотної кислоти [1]

Азотна кислота є одним  з найважливіших багатотоннажних  продуктів хімічної промисловості. Вона займає друге місце за обсягом  виробництва після сірчаної кислоти. Азотна кислота широко застосовується для виробництва багатьох продуктів, які використовуються в промисловості  і сільському господарстві. Так, близько 40% її витрачається на отримання складних і азотних мінеральних добрив; азотна кислота використовується для  виробництва синтетичних барвників, вибухових речовин, нітролаків, пластичних мас, лікарських синтетичних речовин  та інших найважливіших продуктів.

Перший завод з виробництва  НNО₃ з аміаку коксохімічного виробництва був пущений в Росії в 1916 р. У 1928 р було освоєно виробництво азотної кислоти з синтетичного аміаку.

Процес виробництва розведеної азотної кислоти складається  з трьох стадій:

1) конверсії аміаку з  метою отримання оксиду азоту

4NH₃+5O₂ = 4NO+6H₂O

2) окислення оксиду азоту  до діоксиду азоту

2NO+ O₂ ^←_→ 2NO₂

3) абсорбція оксидів азоту  водою

4NO₂+ O₂+2H₂O = 4НNО₃

Сумарна реакція утворення  азотної кислоти виражається  рівнянням

NH₃+2O₂ = НNО₃+H₂O

1.1.1 Сировина для  виробництва азотної кислоти.

Сировиною для одержання  азотної кислоти служать аміак, повітря і вода.

Синтетичний аміак в більшій  чи меншій мірі забруднений домішками. Такими домішками є каталізаторний пил, мастило (при стисненні поршневим компресором). Для отримання чистого газоподібного аміаку служать випарні станції і дистиляційні відділення рідкого аміаку. Подальше очищення

здійснюється у фільтрах, що складаються з чечевицеподібних елементів, фільтруючим матеріалом в яких служить бавовняна замша. Тонкої очистки аміачно-повітряна суміш піддається в фільтрі з поролітовими трубками.

Атмосферне повітря,яке застосовується у виробництві азотної кислоти, забирається на території заводу або поблизу його. Це повітря забруднене газоподібними домішками і пилом. Тому він піддається ретельному очищенню, щоб уникнути отруєння каталізатора окислення аміаку. Очищення повітря здійснюється, як правило, в скрубері, зрошуваному водою, потім в двоступінчатому фільтрі.

Вода, що застосовується для  технологічних потреб, піддається спеціальній  підготовці: відстою від механічних домішок, фільтруванню та хімічному очищенню від розчинених у ній солей. Для отримання реактивної азотної кислоти вимагається чистий паровий конденсат, який додатково очищають від можливих домішок.

1.2 Фізико-хімічні основи виробництва

1.2.1 Процес конверсії аміаку.

 Окислювання аміаку  киснем повітря без каталізатора  можливе тільки до N₂.

На каталізаторі між аміаком  і киснем протікають наступні паралельні реакції:

4NH₃+5O₂ = 4NO+6H₂O; ΔH= −946 кДж    (1.2.1)

4NH₃+3O₂ = 2N₂+6H₂O;  ΔH= −1328 кДж    (1.2.2)

4NH₃+4O₂ = 2N₂O+6H₂O; ΔH= −1156 кДж    (1.2.3)

Одночасно з цими реакціями  можуть протікати (паралельно і послідовно) побічні реакції:

4NH₃+6NO = 5N₂+6H₂O       (1.2.4)

2NH₃ = N₂+3H₂         (1.2.5)

2NO = N₂+  O₂         (1.2.6)

Наведені рівняння каталітичного  окислення аміаку є сумарними  і не відображають дійсного механізму  процесу.

Реакції окислення аміаку супроводжуються значним спадом вільної енергії, протікають з великою  швидкістю, практично необоротно (до кінця). Теплоти, що виділяється в  результаті реакції, цілком достатньо, щоб процес протікав автотермічно. 

Каталізатори, які застосовуються для окислення аміаку, повинні

володіти виборчими властивостями, тобто прискорювати тільки одну з  усіх можливих реакцій, а саме реакцію (1.2.1) окислення аміаку до оксиду азоту (II). Найбільш селективним і активним каталізатором даної реакції виявився платиноїдний каталізатор, що представляє собою сплав платини з паладієм і родієм.

Каталітичне окислення аміаку - багатостадійний гетеро-генно-каталітичний процес, що протікає в зовнішньодифузійній області і лімітуються дифузією аміаку до поверхні каталізатора. Ряд гіпотез щодо механізму окислення аміаку на платиноїдних каталізаторах зводиться до припущень про утворення в процесі окислення NH₃ нестійких проміжних сполук, які в результаті розпаду і перегрупування дають оксид азоту (II) і елементний азот.

Швидкість каталітичного  окислення аміаку по реакції (1.2.1) дуже висока. За десятитисячні частки секунди ступінь перетворення аміаку в оксид азоту (II) досягає 97-98% при атмосферному тиску і 95-96% під тиском до 0,88-0,98 МПа. Однак вихід оксиду азоту (II) може бути різним на одному і тому ж каталізаторі в залежності від обраних технологічних параметрів - температури, тиску, лінійної швидкості газу, вмісту аміаку в аміачно-повітряній суміші, напруги каталізатора, числа сіток і деяких інших чинників.

Вплив температури. Температура  надає найбільший вплив на вихід  оксиду азоту (II). При підвищенні температури вихід N0 зростає, причому існує оптимальна температура (для чистої платини 900-920 ⁰С), при якій досягається максимальний вихід.

Велике значення має температура  запалювання каталізатора, яка залежить від складу каталізатора і в меншій мірі від складу а аміачно-повітряної суміші. На платині реакція окислення аміаку починається при 195 ⁰С. Особливістю окислення є те, що спочатку відбувається так зване м'яке окислення аміаку до молекулярного азоту. Помітна кількість оксиду азоту (II) починає з'являтися при 300 ⁰С. Зі зростанням температури вихід оксиду азоту (II) зростає, досягаючи максимального значення 96 % на чистій платині і 99% на сплавах Рt-Рd-Rh. Проведення процесу при високих температурах крім збільшення виходу оксиду азоту (II) має й інші переваги: зростає швидкість реакції окислення аміаку і зменшується час контактування. Так при підвищенні температури з 650 до 900 ⁰С час контактування скорочується з 5 • 10^-4 до 1,1 • 10^-4 с. Але при підвищенні температури збільшуються втрати дорогої платини, тобто погіршуються економічні показники процесу. Для економічного проведення окислення аміаку рекомендуються наступні умови:

 

Тиск, МПа    0,1  0,304-0,51  0,71-1,011

Температура, ⁰С  780-800  850-870  880-920

Підвищення температури  з 780 до 850 ⁰С призводить до збільшення прямих втрат каталізатора майже вдвічі.

При виборі температури конверсії  необхідно також враховувати  наявність домішок в аміачно-повітряній суміші. Температура повинна бути тим вище, чим більше домішок міститься в вихідній газовій суміші.

Вплив тисків. З ростом тиску  спостерігається зниження виходу оксиду азоту (II). Тому проектування та спорудження  установок з використанням підвищеного  тиску на стадії конверсії аміаку стримувалися. Разом з тим використання високого тиску при окисленні  аміаку дозволяє підвищити продуктивність агрегату, зменшити розміри апаратів. Цей факт у зв'язку з прагненням до збільшення одиничної потужності агрегатів набуває все більшого значення. На сучасних великих агрегатах виробництва азотної кислоти процес окислення аміаку здійснюється під тиском 0,41 - 0,73 МПа.

Основною умовою отримання високих виходів NО під тиском вище атмосферного є підвищення температури і часу контактування (збільшення числа сіток).

Для забезпечення виходу оксиду азоту (II) більше 98% при тисках 0,41 0,71 МПа необхідні температури вище 950 ^ОС.

Підвищенням тиску в процесі  конверсії можна збільшити лінійну  швидкість газу і напруженість каталізатора, що в свою чергу пов'язано зі збільшенням числа каталізаторних сіток. Збільшення числа сіток веде до підвищення ступеня конверсії аміаку і лінійної швидкості газу. Очевидно, що такі параметри, як тиск, лінійна швидкість газу, напруженість каталізатора, тісно пов'язані між собою і при виборі режиму окислення для отримання високого виходу N0 повинні підбиратися з особливою ретельністю.

Вплив концентрації аміаку. Для окислення аміаку, як уже вказувалося, застосовують повітря. Тому концентрація NH₃ в аміачно-повітряній суміші визначається в тому числі вмістом кисню в повітрі. Згідно рівнянню реакції 4NH₃+5O₂ = 4NO+6H₂O для повного окислення 1 моль аміаку необхідно 1,25 моль кисню. Виходячи з цього, визначимо максимально можливий вміст аміаку в аміачно-повітряній суміші (об'ємні частки,%)

(1.2.7)

Однак при співвідношенні O₂ : NH₃  1,25 навіть при атмосферному тиску вихід оксиду азоту (ІІ) не перевищує 60-80%. Крім того, при вмісті в

суміші 14,4% NH₃ довелося б працювати в області вибухонебезпечних концентрацій. Нижня межа вибуховості аміачно-повітряної суміші при атмосферному тиску становить 13,8% NH₃.

При збільшенні співвідношення O₂ : NH₃  до 1,7, що відповідає вмісту аміаку в суміші 11,5%, вихід N0 зростає. При подальшому збільшенні співвідношення O₂ : NH₃  шляхом зниження концентрації аміаку вихід оксиду азоту (II) змінюється незначно.

Таким чином, при використанні повітря максимально можливої концентрації аміаку в аміачно-повітряної суміші, при якій досягається високий вихід N0, є 11,0-11,5%, і співвідношення O₂ : NH₃  =1,7 при температурах 870-920 ^ОС. Для отримання високого виходу N0 необхідний приблизно 30%-вий надлишок кисню понад стехіометричного. Це пов'язано з тим, що поверхня платинового каталізатора повинна бути постійно вкрита киснем (у відсутність кисню аміак вже при 500 ° С починає розкладатися на азот і кисень).

Каталізатори. Перевага платини  по активності і селективності над  всіма іншими видами каталізаторів  було показано в 1902 р. Оствальдом. Характерно, що активність до реакції окислення аміаку проявляє переважна більшість металів і їх з'єднань, але високий вихід N0 (вище 90%) забезпечують дуже небагато з них.

Володіючи високою активністю і селективністю, платина має  низьку температуру запалювання ~ 200 ° С, хорошу пластичність, тягучість. Недолік платини - її швидке руйнування при високих температурах під  впливом великих швидкісних потоків  реагентів і каталізаторних отрут.  Це призводить до втрат високовартісного каталізатора і зниження виходу N0, що і стало причиною пошуків каталітично активних сплавів платини з іншими металами.

Проведені промислові випробування показали стабільну роботу каталізаторів  з платини з добавками паладію, а також з потрійного сплаву Рt-Рd-Rh; це і послужило підставою для їх промислової реалізації в СРСР. Найбільше поширення отримали наступні каталізатори окислення аміаку (ГОСТ 3193-59): Р1 + 4% Рd + 3,5 % Rh - для роботи при атмосферному тиску і Рt + 7,5% Rh - при підвищеному тиску.

Каталізатори,які використовуються для контактного окислення NH_3, виготовляють у вигляді сіток. Така форма каталізатора зручна в експлуатації, пов'язана з мінімальними витратами металу, дозволяє застосовувати найбільш простий і зручний в експлуатації тип контактного апарату.

Платинородієві (ГІАП-1) і  платинородієвопалладієві (сплав № 5) каталізатори вельми чутливі до ряду домішок, які містяться в аміаку і повітрі.

До таких домішок відносяться  гідриди фосфору і миш'яку, фтор та його

сполуки, дихлоретан, мінеральні масла, ацетилен, діоксид сірки, сірководень  та ін Найбільш сильними отрутами каталізатора є сполуки сірки і фтору. Домішки  помітно знижують селективність  каталізатора, сприяють збільшенню втрат  платини. Для підтримки стабільного ступеню конверсії аміаку необхідна ретельна очистка аміачно-повітряної суміші і від механічних домішок, особливо від оксидів заліза і пилу залізного каталізатора синтезу аміаку. Пил і оксиди заліза, потрапляючи на каталізаторні сітки, засмічують їх, зменшуючи поверхню зіткнення газів з поверхнею каталізатора, і знижують ступінь окислення аміаку.

Чистоту вихідних речовин  у виробництві азотної кислоти  забезпечують двома шляхами - здійсненням  дальнього забору повітря і удосконаленням систем очищення повітря і аміаку.

В процесі реакції окислення аміаку поверхня платиноїдних сіток сильно розпушується, еластичні нитки сіток стають крихкими. При цьому поверхня сітки збільшується приблизно в 30 разів. Спочатку це веде до підвищення каталітичної активності каталізатора, а потім до руйнування сіток. Практикою встановлено такі строки роботи каталізаторних сіток: для роботи під атмосферним тиском - до 14 міс. під тиском 0,73 МПа 8-9 міс.

1.2.2 Окислення оксиду азоту (II)

Окислення оксиду азоту (II). Нітрозні гази, отримані при окисленні  аміаку, містять оксид азоту (II), азот, кисень і пари води. При переробці  нітрозних газів в азотну кислоту  необхідно окислити оксид азоту (II) до діоксиду. Реакція окислення

2NO+ O₂ ^←_→ 2NO₂; ΔH= −124 кДж     (1.2.8)

оборотна, протікає із зменшенням обсягу і супроводжується виділенням теплоти. Отже, відповідно до принципу Ле Шательє зниження температури і підвищення тиску сприяють зсуву рівноваги реакції вправо, тобто в бік утворення NO₂. Нижче наведені значення константи рівноваги реакції окислення

для різних температур

з яких видно, що при температурах до 100 ° С рівновагу реакції  практично повністю зрушено в  бік освіти NO₂. При більш високій температурі рівновага зміщується в ліву сторону і при температурі вище 700 ° С утворення діоксиду азоту практично не відбувається. У зв'язку з цим у гарячих нітрозних газах, що виходять з контактного апарату, NO₂ відсутня, і для його отримання газову суміш необхідно охолодити до температури нижче 100 ° С.

Окислення оксиду азоту (II) - найповільніша стадія виробництва азотної кислоти. Швидкість реакції окислення, яка визначає швидкість всього процесу, можна виразити таким чином:

     (1.2.10)

Вона сильно залежить від  концентрації реагентів, тиску і  температури. Застосування у виробництві  азотної кислоти повітря, збагаченого  киснем, або чистого кисню дозволяє отримувати нітрозні гази з підвищеним вмістом оксиду азоту (II) і збільшити швидкість окислення NO в NO₂.

Реакція окислення NO в NO₂ прискорюється при зниженні температури, а з підвищенням температури сповільнюється майже до повного припинення. Для пояснення цього явища запропоновано кілька гіпотез, одна з яких, найбільш визнана, полягає в тому, що окислення NO в NO₂ йде через утворення проміжного продукту - димеру оксиду азоту (II):      (1.2.11)

Утворення димеру оксиду азоту - процес оборотний, що протікає з виділенням теплоти. Отже, підвищення температури  викличе зміщення рівноваги цієї реакції в ліву сторону. При цьому  константа рівноваги буде зменшуватися і рівноважна концентрація димера в  газовій суміші буде знижуватися. Швидкість  подальшого окислення димера в діоксин       (1.2.12)

залежить від концентрації димера Таким чином, зменшення швидкості окислення оксиду азоту в діоксид з підвищено ньому температури можна пояснити сильним зниженням концентрації димера.

В установках, що працюють під  атмосферним тиском, окислюють оксид  азоту приблизно на 92%, а N0, який залишився, поглинають (разом з NO₂) лугом, так як для окислення знадобилося б багато часу і відповідно великі обсяги апаратури. Зазвичай переробку нітрозних газів в розбавлену кислоту проводять при температурах 10-50 °С, при яких частина діоксиду азоту полімеризується в N₂O₄.

      (1.2.13) 

Залежність ступеня полімеризації NO₂ від температури характеризується такими даними:

Швидкість полімеризації  NO₂ дуже висока, тому в будь-який момент часу числове значення відношення NO₂:N₂O₄ визначається умовами рівноваги, яка встановлюється практично миттєво. Так як реакція протікає із зменшенням обсягу, то збільшення тиску сприяє утворенню N₂O₄.

Нітрозні гази, що надходять  на абсорбцію, містять NO₂, N₂O₄, N0, N₂O, N₂, N₂O₃ ,пари води.

1.2.3 Абсорбція  діоксиду азоту.

Всі оксиди азоту, за винятком N0, взаємодіють з водою з утворенням азотної кислоти. Поглинання оксидів  азоту водою пов'язане з розчиненням  в ній NO₂, N₂O₄, N₂O₃ і з утворенням азотної і азотистої кислот. Азотиста кислота є малостійким з'єднанням і розпадається на азотну кислоту, оксид азоту (II) і воду. Абсорбція протікає за схемою     (1.2.14)

(1.2.15)

Сумарно взаємодія NO₂ з водою можна представити рівнянням реакції

    (1.2.16)

яке є вихідним для всіх розрахунків процесу абсорбції. З нього випливає, що з 3 моль NO₂ утворюється 2 моль НNO₃ і 1 моль N0, який знову окислюється до NO₂:

       (1.2.17)

Механізм утворення розведеної азотної кислоти можна представити таким чином. У газовій фазі NO₂ і N₂O₄ постійно перебувають у стані хімічної рівноваги і їх перенесення на поверхню дотичних фаз здійснюється відповідно до законів молекулярної дифузії газів. У прикордонному шарі газ-рідина відбувається перехід NO₂ в рідку фазу. Потім після розчинення NO₂ відбувається хімічна реакція (1.2.14), яка в порівнянні з процесом дифузії протікає відносно швидко.

Далі в рідкій фазі відбувається порівняно повільне розкладання  азотистої кислоти по реакції (1.2.15). N0,який утворився, частково окислюється в розчині киснем, але його велика частина взаємодіє з киснем уже в газовій фазі по реакції (1.2.16). Одночасно з абсорбцією і протіканням хімічних реакцій в розчині в газовій фазі частково відбуваються ті ж реакції, які призводять до утворення азотної кислоти. Повільним процесом, що визначає швидкість поглинання оксидів азоту, є дифузія їх в рідку фазу. При взаємодії парів води і діоксиду азоту в газовій фазі відбувається утворення кислотного туману, внаслідок цього утворюється допоміжний опір при поглинанні оксидів азоту. Ступінь поглинання діоксиду азоту водними розчинами азотної кислоти визначається такими факторами, як температура, тиск, концентрація кислоти. При зниженні температури і концентрації кислоти і підвищенні тиску ступінь перетворення діоксиду азоту зростає. При концентрації азотної кислоти вище 65% поглинання майже припиняється.

Ступінь поглинання діоксиду азоту водними розчинами азотної  кислоти визначається такими факторами, як температура, тиск, концентрація кислоти. При зниженні температури і концентрації кислоти і підвищенні тиску ступінь  перетворення діоксиду азоту зростає. При концентрації азотної кислоти  вище 65% поглинання майже припиняється.

Слід зазначити, що ступінь  окислення N0 в NO₂ залежить від вільного об'єму, а кількість поглинаються оксидів азоту - від поверхні зіткнення газу з рідиною. Тому одна з основних вимог, що пред'являється до абсорбційної апаратури, - створення максимального вільного об'єму при одночасно сильно розвиненою поверхнею поглинання.

 

 

 

 

2. Технологічна  частина

2.1 Технологічна  схема виробництва  азотної кислоти під підвищеним тиском [1]

У 1960-х роках розроблений  агрегат з виробництва азотної  кислоти потужністю 120 тис. т/рік  під тиском 0,716 МПа з використанням  високотемпературного каталітичного  очищення вихлопних газів, що випускає продукцію у вигляді 53-58%-вої НNO₃. Технологічна схема цього виробництва в спрощеному варіанті представлена ​​на рис. 2.1.

Атмосферне повітря проходить  ретельне очищення в двоступінчатому ​​фільтрі 1 (перша ступінь фільтра виконана з лавсанової тканини, друга - з тканини Петрянова). Очищене повітря стискають двоступінчастим повітряним компресором. У першій ступені 18 повітря стискають до 0,35 МПа, при цьому він нагрівається до 165-175 ° С за рахунок адіабатичного стиснення. Після охолодження повітря направляють на другу сходинку стиснення 16, де його тиск зростає до 0,716 МПа.

Основний потік повітря  після стиснення нагрівають в  підігрівачі повітря 12 до 250-270 ° С  теплотою нітрозних газів і подають  на змішання з аміаком в змішувач 6.

 

 

 

 

 

 

1 - фільтр повітря, 2 - реактор  каталітичного очищення, 3 - топковий  пристрій; 4 - підігрівач метану: 5 - підігрівач аміаку; 6 - змішувач аміаку і повітря з поролітовим фільтром, 7 - холодильник-конденсатор; б - сепаратор; 9 - абсорбційна колона. 10-продувна колона; 11 - підігрівач відхідних газів; 12 - підігрівач повітря; 13 - посудина для окислення нітрозних газів; 14 - контактний апарат; 1 5 – котел-утилілатор; 16. 18 - двоступінчастий турбокомпресор: 17 - газова турбіна

Рисунок 2.1 Схема виробництва азотної кислоти під тиском 0,716 МПа з приводом компресора від газової турбіни

Газоподібний аміак, отриманий  шляхом випаровування рідкого аміаку, після очищення від вологи, масла  й каталізаторного пилу через  підігрівач 5 при температурі 150 °  С також направляють у змішувач 6. Змішувач суміщений в одному апараті  з поролітовим фільтром. Після  очищення аміачно-повітряну суміш  з вмістом NН₃ не більше 10% подають у контактний апарат 14 на конверсію аміаку.

Конверсія аміаку протікає на платинородієвих сітках при температурі 870-900 ° С, причому ступінь конверсії  складає 96%. Нітрозні гази при 890-910 °  С надходять в котел-утилізатор 15, розташований під контактним апаратом. У котлі за рахунок охолодження  нітрозних газів до 170° С відбувається випаровування хімічно очищеною деаерірованною водою, що живить котел-утилізатор; при цьому отримують пар з  тиском 1,5 МПа і температурою 230 °  С, який видається споживачеві.

Після котла-утилізатора  нітрозні гази надходять в окислювач  нітрозних газів 13. Він являє собою  порожнистий апарат, у верхній  частині якого 

встановлений фільтр з  скловолокна для уловлювання  платинового каталізатора. Частково окислення нітрозних газів відбувається вже в котлі-утилізаторі (до 40%). У окислювачі 13 ступінь окислення зростає до 85%. За рахунок реакції окислення нітрозні гази нагріваються до 300-335 ° С. Ця теплота використовується в підігрівачі повітря 12. Охолоджені в теплообміннику 12 нітрозні гази надходять для подальшого охолодження в теплообмінник 11, де відбувається зниження їх температури до 150 º С і нагрів вихлопних (хвостових) газів до 110-125 ° С. Потім нітрозні гази направляють в холодильник-конденсатор 7, охолоджуваний зворотною водою. При цьому конденсуються водяні пари і утворюється слабка азотна кислота. Нітрозні гази відокремлюють від сконденсованої азотної кислоти в сепараторі 8, з якого азотну кислоту направляють в абсорбційну колону 9 на 6-7-му тарілку, а нітрозні гази - під нижню тарілку абсорбційної колони. Зверху в колону подають охолоджений паровий конденсат. Азотна кислота низької концентрації ,яка утворюється у верхній частині колони, перетікає на нижчележащі тарілки. За рахунок поглинання оксидів азоту концентрація кислоти поступово збільшується і на виході досягає 55-58%, причому вміст розчинених в ній оксидів азоту досягає ~ 1%. Тому кислота направляється в продувну колону 10, де підігрітим повітрям з неї віддувають оксиди азоту, і вибілена азотна кислота надходить на склад. Повітря після продувної колони подається в нижню частину абсорбційної колони 9.