Kyselina dusičná - mezi nejoblíbenějšídruhy průmyslových surovin. Jeho výroba může být provedeno různými způsoby - v závislosti na tom, jaké druhy kyseliny musí být doručena zákazníkovi. Jaká je podstata odpovídajících technologií? Jak se vztahují k typu výstupu v závodě kyseliny dusičné?
Za prvé, bude užitečné studovat historickéfakta o tom, jak se výroba kyseliny dusičné v Rusku vyvíjela. V tuzemském průmyslu uvolňování látky, pokud budeme sledovat dostupných informací bylo zahájeno na základě Petra I. Později Lomonosov byl způsob výroby kyseliny dusičné z dusičnanu - látka je ve skutečnosti až do počátku 20. století byl považován za hlavní surovinou pro výrobu dané látky.
Spolu s dusičnanem se produkuje kyselina dusičná veprůmysl byl proveden za použití kyseliny sírové. Oba uvedené látky vzájemně interagovaly a vytvořily kyselinu dusičnou a oxid sírový sodný. Výhodou této metody byla možnost získání kyseliny dusičné v koncentraci řádově 96-98% (za předpokladu, že se používají suroviny požadované kvality).
Vhodná technologie je docela aktivnízlepšila - ve prospěch zvýšení rychlosti zpracování surovin a zajištění uvolnění většího objemu produktu. Postupně však postupně vyvrátil koncept, že výroba kyseliny dusičné byla prováděna kontaktní oxidací amoniaku.
Byla také vyvinuta metoda, ve kteréHlavní surovinou pro výrobu použité kyseliny byl oxid dusíku, získaný oxidací příslušného plynu z atmosféry obloukem. Společným hlediskem je, že první metoda je ekonomicky životaschopnější.
Jako technologickýPřístupy k výrobě kyseliny dusičné byly přístupem, kterým byla nejvhodnější možnost výroby příslušné látky - použití průmyslové infrastruktury pracující pod zvýšeným tlakem. Alternativně k tomu - výroba kyseliny za atmosférického tlaku, která je z hospodářského hlediska považována za ekonomicky méně efektivní.
Uvolňování látky při normální nebo zvýšenétlak znamená produkci kyseliny dusičné z čpavku. Existuje také kombinovaná metoda, která kombinuje výhody ostatních dvou. Zvláštností výroby kyseliny dusičné kombinovanou metodou je jednak oxidace amoniaku při atmosférickém tlaku a absorpce amoniaku ve zvýšeném množství.
Amoniak je nyní považován za hlavní surovinu pro uvolňování dotyčné látky spolu s vodou a atmosférickým vzduchem. Podívejme se podrobně na specifika jejich použití při výrobě kyseliny.
Hlavní suroviny používané při výrobě dané látky jsou tedy čpavek, vzduch a voda.
To vyžaduje použití čpavku ve vyčištěnémformulář. Pro tento účel se čistí v různých výrobních cyklech za použití speciálního odpařovacího a destilačního zařízení. Podobně s uvolněním kyseliny dusičné by měl být použit čistý vzduch. To je také filtrováno pomocí speciálního vybavení. Na druhou stranu se voda, která se používá při výrobě kyseliny dusičné, čistí nečistotami a solemi. V mnoha případech musí být k výrobě dotyčné látky použit čistý kondenzát.
Podívejme se na, ve kterém druhy daná látka může být zastoupena, a také způsob, ve kterém každý druh kyseliny dusičné.
Existují 2 odrůdy kyseliny dusičné,vyrobené v moderních průmyslových podnicích - zředěné a koncentrované. Výroba zředěné kyseliny dusičné se provádí ve třech hlavních etapách:
V moderních průmyslových závodech je uvolňování zředěné kyseliny dusičné běžné v rámci tzv. AK-72 schématu. Existují samozřejmě další technologie pro uvolnění této látky.
Na druhé straně, výroba koncentrovanýkyselina dusičná může být prováděna zvýšením hladiny odpovídající látky v zředěné formě nebo přímou syntézou. První způsob zpravidla umožňuje získat kyselý roztok v koncentraci přibližně 68%, což nemusí být dostatečné pro použití dané látky v řadě oblastí. Proto je také běžná metoda přímé syntézy, která umožňuje získat látku v koncentraci přibližně 97-98%.
Podívejme se podrobněji na to, jakprodukce kyseliny dusičné v určité odrůdě. Dále jsme si uvědomili, že uvolňování zředěných látek může být provedeno podle schématu AK-72. Pojďme studovat na počátku svou specifičnost.
Uvažovaný režim, kterým se vyrábí kyselina dusičná, zahrnuje použití uzavřeného cyklu, doprovázeného:
Konečný produkt schématu AK-72 - kyselina dusičná v koncentraci asi 60%. Výroba kyseliny dusičné v rámci zvažované technologie probíhá v rámci těchto etap:
Hotová kyselina je zaslána do skladovacího zařízení nebo zákazníkovi.
Spolu s uvažovanou technologií, kterávýroba kyseliny dusičné probíhá - se nanáší AK-72 je další populární koncept uvolňování látky, která zahrnuje zajištění průmyslovou infrastrukturu fungující za tlaku asi 0,7 MPa. Zvažme jeho vlastnosti.
Prostřednictvím dotyčné technologie,výroba neskoncentrované kyseliny dusičné - jako alternativa koncepce AK-72. Zahrnuje realizaci následujících etap uvolňování dané látky.
Za prvé, stejně jako v předchozí technologii,atmosférický vzduch se čistí. Za tímto účelem se zpravidla používá dvoustupňový filtr. Poté je vzduch, čištění bypassu, stlačován pomocí vzduchového kompresoru - přibližně na 0,35 MPa. Vzduch se ohřeje na teplotu řádově 175 stupňů a musí být chlazen. Po vyřešení tohoto úkolu je tento úsek zaslán do oblasti dodatečného stlačení, ve kterém se jeho tlak zvyšuje na cca 0,716 MPa. Výsledný proud vzduchu se pak ohřívá na vysokou teplotu - asi 270 stupňů působením dusíkatých plynů. Po smíchání s amoniakem ve speciální oblasti průmyslové jednotky. Odpovídající látka se aktivuje, když se kyselina uvolní zpočátku v plynném stavu, který vzniká v důsledku odpařování kapaliny. Kromě toho musí být amoniak čištěn. Po přípravě se plyn zahřívá a vloží do směšovače současně se vzduchem. Tato směs se také filtruje a po čištění se přivádí k přeměně amoniaku. Odpovídající postup se provádí za použití mřížek z platiny a slitiny rhodia při velmi vysoké teplotě - přibližně 900 stupňů. Úroveň konverze je přibližně 96%.
Výroba slabé kyseliny dusičnéNavrhovaná technologie předpokládá tvorbu dusičných plynů. Vystupují do speciální oblasti průmyslové jednotky, ve které jsou chlazeny. To vede k odpaření vyčištěné vody a výskytu vysokotlaké páry. Provedené přes příslušnou oblast průmyslové jednotky jsou nitrouské plyny převedeny do okysličovadla. Je třeba poznamenat, že jejich oxidace částečně nastává již v předchozí fázi produkce kyseliny. Ale v oxidačním zařízení se stává ještě intenzivnější. Současně se nitrozní plyny zahřívají na teplotu 335 stupňů. Následně jsou ochlazeny ve speciálním výměníku tepla a poté jsou odesílány do kondenzátoru.
Poté se vytváří kyselina dusičná ve slabém stavukoncentraci. Je nutné oddělit z něj zbývající dusík - pro tento účel se používá separátor. Z toho je kyselina dusičná přiváděna do absorpční oblasti průmyslové jednotky. Kyselina následně proudí do níže uvedených oblastí přístroje. V tomto případě interaguje s oxidy dusíku, čímž se zvyšuje jeho koncentrace. Na výstupu je asi 55-58%. To zpravidla obsahuje rozpuštěné oxidy, které musí být extrahovány: pro tento účel je látka poslána do čistící oblasti jednotky. S pomocí ohřátého vzduchu se z kyseliny extrahují oxidy. Hotový výrobek je umístěn ve skladu nebo je dodáván zákazníkovi.
Po zvážení způsobu výrobyzředěnou kyselinou dusičnou, budeme studovat specifičnost uvolňování koncentrované látky. Mezi ekonomicky nejdostupnější technologie zapojené do podniků příslušného profilu patří výroba kyseliny přímou syntézou ze surovin ve formě oxidů dusíku.
Podstatou této metody je stimulováníchemickou reakci mezi uvedenou látkou, vodou a také kyslíkem pod tlakem řádově 5 MPa. Technologie používaná k výrobě kyseliny dusičné koncentrovaného typu na bázi zředěného má nuanci: zajištění přechodu oxidu dusičitého do kapalné formy je možné při tlaku a teplotě blízké atmosférickému. Při některých reakcích je však koncentrace odpovídající látky nedostatečná pro její likvidaci při běžném tlaku a musí se zvýšit.
В данном случае предполагается концентрирование kyseliny absorbující látky, jako je kyselina sírová, kyselina fosforečná, různé roztoky dusičnanů. Hlavní fáze výroby koncentrovaného typu kyseliny dusičné na bázi zředěné kyseliny sírové jsou následující.
Сначала сырье делится на 2 потока:první je přiváděn do výparníku, druhý je ve studené oblasti průmyslové jednotky. Kyselina sírová se přivádí do oblasti zařízení, umístěné nad druhým proudem zředěné kyseliny dusičné. Para se zase přivádí do spodní části jednotky, která ohřívá použitou směs, v důsledku čehož se kyselina dusičná vypařuje. Její páry vylezly na přístroj a pak se zobrazily v chladničce. Výpary kyseliny kondenzují - dokud koncentrace nedosáhne 98-99%.
Současně, někteří ti přítomní uvnitřTato fáze výroby oxidů dusíku je absorbována kyselinou. Je třeba je extrahovat z produktu: nejčastěji se pro tyto účely používají páry kyseliny dusičné, které se odesílají do kondenzátoru. Extrahované oxidy dusíku, stejně jako kyselé výpary, které nevytvářejí kondenzát, jsou posílány do jiné oblasti přístroje - k absorpci, kde jsou upraveny vodou. Výsledkem je zředěná kyselina, která se opět přivádí ke kondenzaci a chlazení. Hotový výrobek je odeslán do skladu nebo k zákazníkovi.
Hlavní úkol, který charakterizujevýroba kyseliny dusičné v průmyslu je realizací jeho nákladově efektivní a efektivní koncentrace. Existuje několik přístupů k vývoji optimálního schématu pro jeho řešení. Bude užitečné zvážit ty, které patří mezi nejčastější.
Nahoře jsme zaznamenali koncentracidaná látka může být použita kyselinou sírovou. Tam je poměrně běžný způsob, jak zvýšit účinnost jeho použití - předběžné zvýšení koncentrace kyseliny dusičné odpařováním. Je optimální, aby před zpracováním kyselinou sírovou měla odpovídající látka koncentraci přibližně 59-60%. Je třeba poznamenat, že v praxi se tato technologie výroby kyseliny dusičné vyznačuje nízkou úrovní šetrnosti k životnímu prostředí. Jako alternativa k použití kyseliny sírové je proto použití dusičnanů běžné. Podrobněji si prostudujeme jejich specifika.
Чаще всего для решения рассматриваемой задачи, charakterizují výrobu kyseliny dusičné z amoniaku, dusičnanů hořečnatých nebo zinku. V první řadě je mnohem šetrnější k životnímu prostředí než metoda používající kyselinu sírovou. Tato technologie navíc zajišťuje nejvyšší kvalitu kyseliny dusičné jako konečného produktu.
Má však řadu nevýhod, kterépředvídat vznik obtíží při jeho širokém používání. Především jde o poměrně vysoké náklady výrobního procesu. Navíc tato technologie v mnoha případech zahrnuje vznik pevného odpadu, jehož zpracování může být komplikované.
Bude užitečné zvážit, jaké další látkyspolu s hlavní surovinou pro uvolňování dotčeného výrobku v průmyslovém průmyslu (nejčastěji se katalyzátory považují za takové) výroby kyseliny dusičné. Využití dotyčných látek v důsledku potřeby zvýšit ziskovost uvolňování kyseliny, což zvyšuje dynamiku jeho výroby na průmyslové jednotce.
Hlavní požadavek na katalyzátor, kdyžvýroba dotčeného výrobku je selektivitou akce. To znamená, že by mělo ovlivnit hlavní chemickou reakci bez ovlivnění vedlejších procesů. Nejčastěji se katalyzátory používají při výrobě kyseliny, ve které je přítomna platina.
Nahoře, jsme poznamenali, že po propuštěnímírně koncentrované látky v katalyzátorech s vysokým tlakem na bázi platiny a rhodia. V některých případech se používají také slitiny s přídavkem palladia. Hlavním kovem v nich je platina, její obsah je obvykle nejméně 81%. Podstata katalyzátoru v tomto případě - stimulovat rychlý průchod hlavní chemické reakce. Zpravidla se uskutečňuje v externím prostoru.
Proces závisí na mezích difúze.kyslíku vzhledem k povrchu katalyzátoru. Tato vlastnost způsobuje vyšší koncentraci amoniaku - hlavní suroviny pro uvolňování kyseliny dusičné, na povrchu tohoto nebo někdy katalyzátoru, pokud porovnáme odpovídající číslo s koncentrací ve vzduchu. Je možné zvýšit specifickou hmotnost různých vedlejších reakcí, při kterých je pozorována neúplná oxidace a tvorba dusíku nebo jeho oxidu. V tomto ohledu by kyslík na povrchu měl být v množství dostatečném pro vytěsnění amoniaku. V tomto případě bude možné dosáhnout dostatečně hluboké oxidace.
Lze poznamenat, že spolu s platinouPři výrobě kyseliny dusičné se také jedná o kombinované látky. Zejména zhelezokhromovye. Mohou výrazně snížit ekonomické náklady, které charakterizují uvolnění dané látky.
Podívali jsme se na způsoby výroby dusíkuidentifikovala její hlavní typy. Kolik fází produkce kyseliny dusičné musí být realizováno závisí na její rozmanitosti, stejně jako na specifické technologii pro uvolňování příslušné látky. Nyní bude užitečné zvážit, jaké obtíže charakterizují průmyslovou výrobu tohoto produktu v mnoha odvětvích ekonomiky.
Takže, jak již víme, výroba dusíkumetoda kyselinového kontaktu - jeden z nejběžnějších v moderním průmyslu, zahrnuje použití katalyzátoru pro urychlení oxidace amoniaku a zvýšení výtěžku produktu. Hlavním problémem uvolňování dotčeného produktu je relativně vysoká cena odpovídajícího katalyzátoru. Zároveň jeho selektivita ne vždy dosahuje optimální hodnoty. Kromě toho může být značná část platiny, která se používá jako hlavní prvek katalyzátoru, ztracena během výroby. V důsledku toho opět klesá ekonomická účinnost uvolňování produktu.
Další problém charakterizující výrobukyselina dusičná - ekologická. Výše bylo uvedeno, že kyselina sírová může být použita při koncentraci suroviny a při průchodu odpovídajícím výrobním cyklem vznikají škodlivé látky. Alternativou v tomto případě může být použití dusičnanů - to však opět znamená zvýšení ekonomických nákladů. Environmentální faktor pro moderní výrobce je však dnes stejně významný jako úroveň ziskovosti výroby.
