Производство азотной кислоты

Сырье для производства азотной кислоты.

В настоящее время в  промышленных масштабах азотная  кислота производится исключительно из аммиака. Поэтому структура сырья азотно-кислотного производства совпадает со структурой сырья для производства аммиака, как это видно на рисунке:

Общая схема производства азотной кислоты.

Существуют два способа  производства азотной кислоты:  
- получение разбавленной кислоты с последующим концентрированием ее в случае необходимости; 
- непосредственное получение концентрированной кислоты.  
Наиболее распространен первый способ, что связано с использованием в народном хозяйстве как концентрированной, так и разбавленной кислоты. Методы различаются физико-химическими закономерностями протекающих процессов и технологическими схемами. Однако независимо от схемы, синтез азотной кислоты из аммиака описывается общей химической схемой: 

Первая стадия процесса (конверсия  аммиака) одинакова как для получения  разбавленной, так и для получения  концентрированной кислоты, вторая стадия (переработка нитрозных газов) отличается рядом особенностей. Решающее значение при выборе параметров той или иной технологической схемы имеет выбор оптимального давления на каждой из стадий процесса. В производстве азотной кислоты повышение давления существенно интенсифицирует химические реакции на всех стадиях процесса, способствует эффективности теплообмена, позволяет использовать более совершенные массообменные устройства, уменьшает размеры аппаратуры и коммуникаций и, в конечном итоге, позволяет снизить капитальные расходы. 

         Химические превращения.

           Оптимальные условия.

1. Температура. Все реакции, протекающие в абсорбционной системе, за исключением разложения азотистой кислоты, сопровождаются выделением тепла, поэтому их равновесие смещается вправо при понижении температуры. Благодаря этому понижение температуры способствует увеличению концентрации продукционной кислоты. Кроме того, понижение температуры благоприятно сказывается и на производительности системы, так как при этом увеличивается скорость окисления NO. Снижение температуры с 40 до 0⁰С позволяет увеличить производительность установки в два раза.

На практике температуру абсорбции  поддерживают в пределах 20-40⁰С. Дальнейшее понижение температуры хотя и благоприятно сказывается на процесс, но в то же время приводит к повышению энергетических затрат и увеличению количества растворенных в азотной кислоте окислов азота, которые с водой не взаимодействуют, и в конечном итоге, теряются.

2. Давление. Повышение давления даже в небольшой мере позволяет значительно ускорить процесс образования HNO₃ и сократить реакционный объем. Также повышение давления позволяет увеличить степень поглощения окислов азота. Для систем, работающих под атмосферным давлением, она составляет 93-97%, при давлении 8 ат -96-99%. В промышленности нашли применение установки, в которых абсорбция окислов азота проводится под различными давлениями: 1; 1,2; 1,7; 3,5; 4; 5; 7; 9 ат.

Научные принципы.

• принцип оптимальных условий;
• принцип противотока;
• принцип теплообмена;
• принцип автоматизации и механизации.

Охрана окружающей среды.

Для обеспечения охраны окружающей среды в производстве азотной  кислоты осуществляется использование  отходов производства, предварительная очистка и подготовка сбросов в канализацию или атмосферу.

В газовые выбросы по производству входят:

- выбросы вентиляционные от вытяжных вентиляции производственного помещения, лаборатории, комнаты регенерации катализаторных сеток. Сброс постоянный;

- очищенный выхлопной газ после газовых турбин ГТТ-12. Сброс постоянный через выхлопную трубу высотой 150 м для обеспечения необходимого рассеивания.

Твердым неиспользуемым отходом  производства является отработанная окись  алюминия (второй слой катализатора в  реакторе каталитической очистки выхлопных  газов поз. Р-40), которая 1 раз в три года с расходом 17-19 тонн (с двух агрегатов) вывозится на полигон твердых отходов.

В производстве азотной кислоты  постоянным источником вредных выбросов в атмосферу являются отходящие  выхлопные газы, содержащие окислы азота.

Технологической схемой предусмотрено  проведение каталитического разложения окислов азота, содержащихся в выхлопных  газах с использованием природного газа в качестве восстановителя. Объемная доля окислов азота после реактора составляет не более 0,006 %. С учетом образования  окислов азота при сжигании природного газа в подогревателе объемная доля окислов азота в выхлопном  газе на выбросе составляет не более 0,008 % или 0,27 м3 NОх на 1 т 100 % азотной кислоты.

Выхлопные газы, имеющие  в своем составе: окислы азота, окись  углерода и аммиак рассеиваются в  атмосфере через выхлопную трубу  высотой 150 м.