Asid nitrik dalam industri: teknologi, langkah-langkah, ciri-ciri

Asid nitrik adalah antara bahan mentah industri paling popular. Pengeluarannya boleh dilakukan dengan cara yang berlainan, bergantung kepada jenis asid di mana asid akan dihantar kepada pelanggan. Apakah intipati teknologi yang berkaitan? Bagaimanakah ia berkaitan dengan jenis asid nitrik yang dihasilkan di kilang?

Pengeluaran industri asid nitrik: sejarah perkembangan teknologi

Pertama sekali, ia akan berguna untuk mengkaji fakta-fakta sejarah tentang bagaimana pengeluaran asid nitrik di Rusia berkembang. Di dalam industri domestik, pelepasan bahan ini, jika kita mengikuti maklumat yang ada, dimulakan di bawah Peter I. Seterusnya, MV Lomonosov mencadangkan satu kaedah untuk menghasilkan asid nitrik dari garam garam - bahan ini sebenarnya, sehingga awal abad ke-20, dianggap sebagai bahan mentah utama untuk melepaskan bahan yang dipersoalkan.

Bersama nitrat, pengeluaran asid nitrik dalam industri dijalankan menggunakan asid sulfurik. Kedua-dua bahan yang dipertimbangkan, berinteraksi antara satu sama lain, membentuk asid nitrik dan natrium oksida sulfur . Kelebihan kaedah ini adalah kemungkinan mendapatkan asid nitrik dalam kepekatan pesanan 96-98% (dengan syarat bahan mentah yang diperlukan kualiti digunakan).

Teknologi yang sama telah dibangunkan secara aktif - memihak kepada peningkatan kelajuan pemprosesan bahan mentah dan memastikan pengeluaran keluaran yang lebih besar. Tetapi secara beransur-ansur ia memberi jalan kepada konsep bahawa penghasilan asid nitrik telah dilakukan melalui pengoksidaan ammonia.

Juga, satu kaedah dicipta di mana oksida nitrogen, yang diperolehi oleh pengoksidaan arka gas sepadan dari atmosfera, digunakan sebagai bahan mentah utama untuk penghasilan asid. Pandangan pandangan mengikut kaedah pertama yang lebih ekonomik adalah meluas.

Dengan peningkatan pendekatan teknologi untuk pengeluaran asid nitrik, pendekatan telah dibangunkan di mana pilihan pengeluaran yang paling optimum untuk bahan yang berkaitan adalah penggunaan infrastruktur industri yang beroperasi di bawah tekanan yang meningkat. Alternatifnya - pengeluaran asid pada tekanan atmosfera, yang dianggap kurang kos efektif, dari sudut pandangan ekonomi.

Pelepasan bahan pada tekanan normal atau meningkat mengandaikan pengeluaran asid nitrik daripada ammonia. Terdapat juga gabungan kaedah yang menggabungkan kelebihan dua yang lain. Keistimewaan pengeluaran asid nitrik melalui kaedah gabungan adalah, pertama, dalam pengoksidaan amonia pada tekanan atmosfera, dan penyerapan penyerapannya pada suhu tinggi.

Ammonia kini dianggap sebagai bahan mentah utama untuk membebaskan bahan yang dipersoalkan, bersama dengan udara dan udara atmosfera. Mari mengkaji spesifik penggunaannya dalam penghasilan asid secara terperinci.

Bahan mentah untuk pengeluaran asid nitrik

Oleh itu, bahan mentah utama yang digunakan dalam pengeluaran bahan tersebut adalah ammonia, udara, dan air.

Ini memerlukan penggunaan ammonia dalam bentuk yang disucikan. Untuk tujuan ini, ia disucikan pada peralatan penyejatan penyejatan dan penyulingan khas dalam pelbagai kitaran pengeluaran. Begitu juga dalam penghasilan asid nitrik, udara tulen harus digunakan. Ia juga ditapis menggunakan peralatan khas. Sebaliknya, air, yang digunakan dalam penghasilan asid nitrik, dibersihkan daripada kekotoran dan garam. Dalam banyak kes, kondensat tulen mesti digunakan untuk menghasilkan bahan yang dipersoalkan.

Kami akan mengkaji di mana spesis bahan yang berkenaan boleh diwakili, serta bagaimana setiap jenis asid nitrik dihasilkan.

Varieti asid nitrik dan peringkat utama pengeluarannya

Terdapat 2 jenis asid nitrik yang dihasilkan dalam perusahaan perindustrian moden - dicairkan dan tertumpu. Pengeluaran asid nitrik cair dijalankan dalam tiga peringkat utama:

• Penukaran ammonia (produk akhir adalah oksida nitrogen);
• Pengeluaran nitrogen dioksida ;
• Penyerapan nitrogen oksida dengan menggunakan air.

Dalam loji perindustrian moden, pelepasan asid nitrik cair adalah perkara biasa dalam rangka skema AK-72 yang dipanggil. Tetapi ada, tentu saja, teknologi lain untuk mengeluarkan bahan ini.

Sebaliknya, pengeluaran asid nitrik pekat boleh dicapai dengan meningkatkan tahap bahan yang bersamaan dalam bentuk cair atau sintesis langsung. Kaedah pertama, sebagai peraturan, membolehkan seseorang memperoleh penyelesaian asid pada kepekatan perintah 68%, yang mungkin tidak mencukupi untuk penggunaan bahan yang dipersoalkan di beberapa kawasan. Oleh itu, kaedah sintesis langsung, yang membolehkan mendapatkan bahan dalam kepekatan susunan 97-98%, juga biasa.

Mari kita perhatikan dengan lebih terperinci bagaimana asid nitrik dihasilkan dalam satu atau pelbagai lagi. Di atas kita menyatakan bahawa pelepasan bahan yang dilarutkan boleh dilakukan menurut skema AK-72. Mari belajar untuk permulaan kekhususannya.

Pengeluaran asid yang dicairkan menggunakan teknologi AK-72

Skim yang sedang dipertimbangkan, di mana asid nitrik dihasilkan, melibatkan penggunaan kitaran tertutup, disertai oleh:

• Penukaran ammonia;
• Penyejukan gas yang disertakan pada tekanan perintah 0.42-0.47 MPa:
• Dengan penyerapan oksida di bawah tekanan perintah 1.1-1.26 MPa.

Produk akhir skim AK-72 adalah asid nitrik dalam kepekatan kira-kira 60%. Pengeluaran asid nitrik dalam rangka teknologi yang sedang dipertimbangkan dilakukan dalam rangka kerja seperti:

• Memastikan aliran udara dari atmosfera ke unit perindustrian dan membersihkannya;
• Mampatan udara, pemisahannya menjadi aliran teknologi;
• Penguapan ammonia, pemurnian gas sepadan dari minyak dan kekotoran lain, serta pemanasan berikutnya;
• Mencampurkan ammonia dan udara yang telah dimurnikan, selepas pembersihan campuran dan memindahkannya ke pemangkin;
• Mendapatkan gas nitros dan penyejukan mereka;
• Koleksi kondensat dengan asid nitrik;
• Kepekatan dan penyerapan asid nitrik;
• Penyejukan dan pembersihan produk yang dihasilkan.

Asid siap dihantar ke storan atau pelanggan.

Bersama dengan teknologi yang dipertimbangkan, yang menjalankan pengeluaran asid nitrik - AK-72, satu lagi konsep popular untuk pengeluaran bahan yang berkaitan digunakan, yang menganggap fungsi infrastruktur perindustrian pada tekanan susunan 0.7 MPa. Mari kita pertimbangkan ciri-cirinya.

Teknologi pelepasan produk di bawah tekanan 0,7 MPa: nuansa

Melalui teknologi yang dipersoalkan, pengeluaran asid nitrat yang tidak tertumpu dilakukan - sebagai alternatif kepada konsep AK-72. Ia melibatkan realisasi peringkat berikut dari pembebasan bahan yang dipersoalkan.

Pertama sekali, seperti dalam teknologi sebelumnya, udara atmosfera dibersihkan. Untuk tujuan ini, sebagai peraturan, penapis dua peringkat digunakan. Kemudian udara, memintas pembersihan, dimampatkan dengan cara pemampat udara - hingga kira-kira 0.35 MPa. Udara menyala sehingga suhu perintah 175 darjah, dan ia mesti disejukkan. Selepas tugas ini diselesaikan, ia dihantar ke kawasan pemampatan tambahan, di mana tekanannya meningkat kepada kira-kira 0.716 MPa. Aliran udara yang dihasilkan, seterusnya, dipanaskan pada suhu tinggi - kira-kira 270 darjah oleh pendedahan kepada nitro-gas. Selepas ia bercampur dengan ammonia di kawasan khas unit perindustrian. Bahan yang sama diaktifkan apabila asid dilepaskan pada mulanya dalam keadaan gas, yang terbentuk kerana penyejatan cecair. Di samping itu, ammonia mesti disucikan. Selepas penyediaan, gas dipanaskan dan dimasukkan ke dalam pengadun serentak dengan udara. Campuran ini juga ditapis dan, selepas pembersihan, diberikan kepada penukaran ammonia. Prosedur yang sama dijalankan dengan menggunakan grid yang diperbuat daripada aloi platinum dan rhodium pada suhu yang sangat tinggi - kira-kira 900 darjah. Tahap penukaran adalah kira-kira 96%.

Pengeluaran asid nitrik yang lemah mengikut teknologi yang dimaksudkan membuktikan pembentukan gas nitrous. Mereka dibebaskan ke kawasan khas unit perindustrian, di mana mereka disejukkan. Ini mengakibatkan penyejatan air bersih dan penampilan wap tekanan tinggi. Dilakukan melalui kawasan unit industri yang sesuai, gas nitrous dipindahkan ke oksida. Perlu diingatkan bahawa pengoksidaan mereka sebahagiannya berlaku di tahap sebelumnya pengeluaran asid. Tetapi dalam pengoksidaan ia menjadi lebih sengit. Pada masa yang sama, gas nitrous dipanaskan pada temperatur urutan 335 darjah. Selepas itu, mereka disejukkan dalam penukar haba khas, dan kemudiannya dihantar ke kondensor.

Selepas ini, asid nitrik terbentuk dalam kepekatan lemah. Ia perlu untuk memisahkan gas nitro yang tersisa daripadanya - pemisah digunakan untuk ini. Dari situ, asid nitrik dimasukkan ke dalam kawasan penyerapan unit perindustrian. Asid kemudiannya mengalir ke kawasan-kawasan radas di bawah. Dalam kes ini, ia berinteraksi dengan oksida nitrogen, hasilnya peningkatan kepekatannya. Pada output, kira-kira 55-58%. Ia, sebagai peraturan, mengandungi oksida terlarut, yang mesti diekstrak: untuk tujuan ini, bahan itu dihantar ke kawasan pembersihan unit. Dengan bantuan udara yang panas, oksida diekstrak daripada asid. Produk siap ditempatkan di gudang atau dihantar kepada pelanggan.

Pengeluaran asid pekat: sintesis langsung

Setelah mengkaji bagaimana pengeluaran asid nitrik cair dijalankan, mari kita mengkaji kekhususan pembebasan bahan pekat. Antara teknologi yang paling berdaya maju yang terlibat dalam perusahaan profil yang berkaitan ialah penghasilan asid dengan sintesis langsung dari bahan mentah dalam bentuk oksida nitrogen.

Intipati kaedah ini adalah untuk merangsang tindak balas kimia antara bahan, air, dan juga oksigen di bawah tekanan susunan 5 MPa. Teknologi untuk menghasilkan asid nitrik jenis tertumpu berdasarkan pencairan mempunyai nuansa: memastikan peralihan nitrogen dioksida ke bentuk cecair mungkin di tekanan dan suhu dekat dengan atmosfera. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tindak balas kepekatan bahan yang sepadan tidak mencukupi untuk pembubaran pada tekanan biasa, dan ia mesti ditingkatkan.

Pengeluaran asid pekat berdasarkan cair

Dalam kes ini, diandaikan bahawa asid dipekatkan dengan menyerap bahan - seperti asid sulfurik, fosforik, pelbagai penyelesaian nitrat. Peringkat utama pengeluaran asid nitrat pekat berdasarkan asid sulfurik cair adalah seperti berikut.

Pertama, bahan mentah dibahagikan kepada 2 aliran: yang pertama diberi kepada penyejat, yang kedua - jatuh ke kawasan dingin unit perindustrian. Asid sulfurik dibekalkan ke kawasan radas di atas aliran asid nitrik kedua. Di bahagian bawah unit, pada gilirannya, stim dibekalkan, yang memanaskan campuran yang digunakan, supaya asid nitrik menguap daripadanya. Wapnya menaikkan radas, selepas itu ia dibuang ke dalam peti sejuk. Di sana, wap asid terkondensasi - sehingga kepekatannya mencapai 98-99%.

Pada masa yang sama, beberapa oksida nitrogen yang hadir di peringkat ini diserap oleh asid. Mereka mesti diekstrak dari produk: paling sering untuk tujuan ini, wap asid nitrik digunakan, yang dihantar ke kondensor. Oksida nitrogen yang dijana, serta wap asid yang tidak membentuk kondensat, dihantar ke kawasan lain penyerapan radas, di mana mereka menjalani rawatan air. Akibatnya, asid cair terbentuk, yang kemudiannya disalurkan kepada pemeluwapan dan penyejukan. Produk siap dihantar ke gudang atau pelanggan.

Ciri-ciri kepekatan dengan asid sulfurik

Tugas utama yang mencirikan pengeluaran asid nitrik dalam industri adalah merealisasikan kepekatan kos efektif dan efisien. Terdapat beberapa pendekatan untuk pembangunan skim optimum untuk penyelesaiannya. Ia berguna untuk mempertimbangkan perkara-perkara yang paling biasa.

Kami menyatakan di atas bahawa asid sulfurik boleh digunakan untuk menumpukan bahan yang dipersoalkan. Terdapat cara yang agak biasa untuk meningkatkan keberkesanan penggunaannya - peningkatan awal dalam kepekatan asid nitrik melalui penyejatan. Adalah optimum sebelum rawatan dengan asid sulfurik, bahan yang sesuai akan mempunyai kepekatan kira-kira 59-60%. Perlu diingatkan bahawa dalam amalan teknologi pengeluaran asid nitrik ini dicirikan oleh tahap keramahan alam sekitar yang rendah. Oleh itu, sebagai alternatif kepada penggunaan asid sulfurik, penggunaan nitrat adalah perkara biasa. Mari mengkaji spesifikasinya dengan lebih terperinci.

Kepekatan dengan nitrat

Selalunya, nitrat magnesium atau zink digunakan untuk menyelesaikan masalah yang sedang dipertimbangkan, yang mencirikan penghasilan asid nitrik daripada ammonia. Pertama sekali, ia lebih mesra alam daripada kaedah yang melibatkan penggunaan asid sulfurik. Di samping itu, teknologi ini membolehkan untuk menyediakan asid nitrat berkualiti tinggi sebagai produk akhir.

Pada masa yang sama, ia mempunyai beberapa kelemahan, yang menentukan penampilan kesukaran dalam aplikasi yang meluasnya. Pertama sekali, ini adalah harga kos yang agak tinggi dalam proses pengeluaran. Di samping itu, teknologi ini dalam banyak kes melibatkan penampilan sisa pepejal, pemprosesan yang boleh menjadi rumit.

Penggunaan pemangkin dalam pengeluaran asid nitrik

Ia berguna untuk mempertimbangkan bahan-bahan lain yang digunakan bersama-sama dengan bahan mentah utama untuk pengeluaran produk yang dipersoalkan dalam industri (paling kerap sebagai pemangkin dipertimbangkan) pengeluaran asid nitrik. Penggunaan bahan yang dipersoalkan adalah disebabkan oleh keperluan untuk meningkatkan keuntungan pengeluaran asid, meningkatkan dinamik outputnya pada unit perindustrian.

Keperluan utama pemangkin dalam pengeluaran produk yang dipersoalkan ialah pemilihan tindakan. Iaitu, ia harus bertindak berdasarkan tindak balas kimia asas, tanpa menjejaskan proses sampingan. Selalunya dalam pengeluaran pemangkin asid yang terlibat, di mana platinum hadir.

Di atas, kami menyatakan bahawa pembebasan bahan yang berpusat pada tekanan tinggi melibatkan pemangkin berdasarkan platinum dan rhodium. Dalam sesetengah kes, aloi dengan penambahan palladium juga digunakan. Tetapi logam utama di dalamnya adalah platinum, kandungannya biasanya sekurang-kurangnya 81%. Intipati pemangkin dalam kes ini adalah untuk merangsang laluan cepat tindak balas kimia asas. Sebagai peraturan, ia berlaku dalam rangka bahagian penyebaran luaran.

Dalam proses ini ia bergantung kepada had oksigen penyebaran relatif kepada permukaan pemangkin. Ciri ini menyebabkan kepekatan yang lebih tinggi ammonia - bahan mentah asas untuk pengeluaran asid nitrik pada permukaan pemangkin atau kadang-kadang jika dibandingkan dengan angka yang sama dengan kepekatan di udara. Mungkin untuk meningkatkan graviti tertentu untuk pelbagai tindak balas sampingan di mana terdapat pengoksidaan tidak lengkap dan pembentukan nitrogen atau oksida. Dalam hubungan ini, oksigen di permukaan mestilah dalam jumlah yang mencukupi untuk menggantikan ammonia. Dalam kes ini, ia mampu untuk mencapai pengoksidaan cukup dalam.

Ia boleh diperhatikan bahawa bersama-sama dengan pemangkin platinum dalam pengeluaran asid nitrik akan digunakan sebagai bahan digabungkan. Khususnya, besi krom. Mereka boleh mengurangkan kos ekonomi yang mencirikan pembebasan bahan yang berkenaan.

Jadi, kita melihat cara-cara pengeluaran asid nitrik, mengenal pasti jenis utama ia. Iaitu, seperti dengan nitrik langkah-langkah pengeluaran asid perlu dilaksanakan bergantung kepada spesies dan teknologi yang khusus menghasilkan bahan. Ia adalah berguna untuk mempertimbangkan sekarang apa kesukaran mencirikan pengeluaran perindustrian produk yang dicari-cari dalam banyak bidang ekonomi.

Masalah utama dalam pembuatan asid nitrik

Jadi, seperti yang kita sudah tahu, pengeluaran asid nitrik melalui sentuhan - salah satu yang paling biasa dalam industri moden, melibatkan pengaktifan pemangkin untuk mempercepatkan pengoksidaan ammonia dan meningkatkan hasil produk. Masalah utama ialah pengeluaran produk dalam - harga yang cukup tinggi pemangkin yang sesuai. Dalam kes ini, pemilihan yang tidak sentiasa mencapai nilai optimum. Selain itu, sebahagian besar daripada platinum yang digunakan sebagai ahli asas untuk pemangkin mungkin hilang dalam perjalanan pengeluaran. Akibatnya, sekali lagi, ia mengurangkan kecekapan ekonomi pelepasan produk.

Satu lagi masalah yang menyifatkan pengeluaran asid nitrik - alam sekitar. Di atas kita berkata bahawa apabila kepekatan bahan mentah boleh digunakan asid sulfurik, dan bahan-bahan berbahaya yang terbentuk apabila peredaran kitaran pengeluaran yang sepadan. Alternatif dalam kes ini ialah penggunaan nitrat - tetapi ini, sekali lagi, menunjukkan peningkatan dalam kos ekonomi. Walau bagaimanapun, faktor alam sekitar bagi pengeluar moden hari ini adalah sama pentingnya dengan tahap keuntungan.