БізнесПрамысловасць

Вытворчасць азотнай кіслаты ў прамысловасці: тэхналогія, стадыі, асаблівасці

Азотная кіслата - у ліку самых запатрабаваных тыпаў прамысловага сыравіны. Яе вытворчасць можа ажыццяўляцца рознымі метадамі - у залежнасці ад таго, у якой разнавіднасці кіслата павінна пастаўляцца заказчыку. У чым заключаецца сутнасць адпаведных тэхналогій? Якім чынам яны суадносяцца з тыпам выпускаемай на фабрыцы азотнай кіслаты?

Прамысловы выпуск азотнай кіслаты: гісторыя развіцця тэхналогій

Перш за ўсё карысна будзе вывучыць гістарычныя факты пра тое, як развівалася вытворчасць азотнай кіслаты ў Расіі. У айчыннай прамысловасці выпуск дадзенага рэчыва, калі прытрымлівацца даступным звестках, быў ініцыяваны пры Пятры I. Пасля М. В. Ламаносавым быў прапанаваны спосаб вытворчасці азотнай кіслаты з салетры - дадзенае рэчыва фактычна да пачатку 20 стагоддзя лічылася галоўным сыравінай для выпуску разгляданага рэчывы.

Нароўні з салетрай, вытворчасць азотнай кіслаты ў прамысловасці ажыццяўлялася з ужываннем сернай кіслаты. Два разгляданых рэчывы, узаемадзейнічаючы паміж сабой, ўтваралі азотную кіслату і серны аксід натрыю. Перавага дадзенага спосабу заключалася ў магчымасці атрымаць азотную кіслату ў канцэнтрацыі парадку 96-98% (пры ўмове выкарыстання сыравіны патрабаванага якасці).

Адпаведная тэхналогія досыць актыўна ўдасканальвалася - на карысць павелічэння хуткасці апрацоўкі сыравіны і забеспячэння выхаду большага аб'ёму прадукту. Але паступова яна саступіла месца канцэпцыі, па якой вытворчасць азотнай кіслаты ажыццяўлялася з дапамогай кантактнага акіслення аміяку.

Таксама быў прыдуманы метад, па якой у якасці асноўнага сыравіны для вытворчасці кіслаты выкарыстоўваўся аксід азоту, які атрымліваецца з дапамогай дугавога акіслення адпаведнага газу з атмасферы. Распаўсюджаная пункт гледжання, па якой першы спосаб - больш эканамічна рэнтабельны.

Па меры ўдасканалення тэхналагічных падыходаў да выпуску азотнай кіслаты сфармаваўся падыход, па якім самы аптымальны варыянт вытворчасці адпаведнага рэчывы - задзейнічанне прамысловай інфраструктуры, якая функцыянуе пад падвышаным ціскам. Альтэрнатыўны яму - вытворчасць кіслаты пры атмасферным ціску, які лічыцца менш рэнтабельным, з эканамічнага пункту гледжання.

Выпуск рэчывы пры звычайным або падвышаным ціску мяркуюць вытворчасць азотнай кіслаты з аміяку. Ёсць і камбінаваны метад, які спалучае перавагі двух іншых. Асаблівасці вытворчасці азотнай кіслаты камбінаваным метадам заключаюцца, па-першае, у акісленні аміяку пры атмасферным ціску, а ажыццяўленне яго абсорбцыі - пры падвышаным.

Аміяк лічыцца цяпер асноўнай сыравінай для выпуску рэчывы, пра які ідзе гаворка, разам з вадой і атмасферным паветрам. Вывучым спецыфіку іх прымянення ў вытворчасці кіслаты падрабязней.

Сыравіну для выпуску азотнай кіслаты

Такім чынам, асноўная сыравіна, якое выкарыстоўваецца ў вытворчасці разгляданага рэчывы - гэта аміяк, паветра, а таксама вада.

Пры гэтым патрабуецца прымяненне аміяку ў вычышчаным выглядзе. Для гэтага ён у рамках розных вытворчых цыклаў чысціцца на спецыяльным выпарнымі і дыстыляцыйным абсталяванні. Аналагічна пры выпуску азотнай кіслаты павінен прымяняцца і чыстае паветра. Ён таксама фільтруецца з ужываннем спецыяльнага абсталявання. У сваю чаргу, вада, якая выкарыстоўваецца пры выпуску азотнай кіслаты, чысціцца ад прымешак і соляў. У многіх выпадках для атрымання разгляданага рэчывы неабходна задзейнічаць чысты кандэнсат.

Вывучым тое, у якіх разнавіднасцях разгляданая рэчыва можа быць прадстаўлена, а таксама тое, якім чынам вырабляецца кожны тып азотнай кіслаты.

Разнавіднасці азотнай кіслаты і асноўныя стадыі яе выпуску

Існуе 2 разнавіднасці азотнай кіслаты, што выпускаецца на сучасных прамысловых прадпрыемствах - разведзеная і канцэнтраваная. Вытворчасць разведзенай азотнай кіслаты ажыццяўляецца ў рамках 3 асноўных стадый:

  • канверсіі аміяку (канчатковы яе прадукт - аксід азоту);
  • атрыманне дыяксіду азоту ;
  • ажыццяўленне абсорбцыі аксідаў азоту пры выкарыстанні вады.

На сучасных прамысловых прадпрыемствах распаўсюджаны выпуск разведзенай азотнай кіслаты ў рамках так званай схемы АК-72. Але ёсць, безумоўна, і іншыя тэхналогіі выпуску дадзенага рэчыва.

У сваю чаргу, вытворчасць канцэнтраванай азотнай кіслаты можа быць ажыццёўлена пры дапамозе павышэння ўзроўню ўтрымання адпаведнага рэчывы ў разведзенай форме цi пры дапамозе прамога сінтэзу. Першы метад, як правіла, дазваляе атрымаць раствор кіслаты ў канцэнтрацыі каля 68%, чаго можа быць недастаткова для прымянення разгляданага рэчывы ў шэрагу абласцей. Таму таксама распаўсюджаны метад прамога сінтэзу, які дазваляе атрымаць рэчыва ў канцэнтрацыі парадку 97-98%.

Разгледзім больш падрабязна то, як ажыццяўляецца вытворчасць азотнай кіслаты ў той ці іншай разнавіднасці. Вышэй мы адзначылі, што выпуск разведзенага рэчывы можа ажыццяўляцца па схеме АК-72. Вывучым для пачатку яе спецыфіку.

Вытворчасць разведзенай кіслаты па тэхналогіі АК-72

Разгляданая схема, з дапамогай якой ажыццяўляецца вытворчасць азотнай кіслаты, мяркуе ўжыванне замкнёнага цыклу, які суправаджаецца:

  • канверсіяй аміяку;
  • астуджэннем спадарожных газаў па ціскам парадку 0,42-0,47 Мпа:
  • ажыццяўленнем абсорбцыі аксідаў пад ціскам парадку 1,1-1,26 Мпа.

Канчатковы прадукт схемы АК-72 - азотная кіслата ў канцэнтрацыі каля 60%. Вытворчасць азотнай кіслаты ў рамках разгляданай тэхналогіі ажыццяўляецца ў рамках такіх стадый, як:

  • забеспячэнне паступлення паветра з атмасферы ў прамысловы агрэгат і ажыццяўленне яго ачысткі;
  • сціск паветра, падзел яго на тэхналагічныя патокі;
  • ажыццяўленне выпарэння аміяку, ачыстка адпаведнага газу ад алейных і іншых прымешак, а таксама наступнае яго награванне;
  • змешванне вычышчанага амиака і паветра, наступная ачыстка дадзенай сумесі і перадача яе на каталізатар;
  • атрыманне нитрозных газаў і іх астуджэнне;
  • збор кандэнсату з азотнай кіслатой;
  • канцэнтрацыя і абсорбцыя азотнай кіслаты;
  • астуджэнне і ачыстка атрыманага прадукту.

Гатовая кіслата накіроўваецца ў сховішча або заказчыку.

Нароўні з разгляданай тэхналогіяй, па якой ажыццяўляецца вытворчасць азотнай кіслаты - АК-72, ужываецца іншая папулярная канцэпцыя выпуску адпаведнага рэчывы, якая прадугледжвае забеспячэнне функцыянавання прамысловай інфраструктуры пад ціскам парадку 0,7 Мпа. Разгледзім яе асаблівасці.

Тэхналогія выпуску прадукту пад ціскам 0,7 Мпа: нюансы

Пры дапамозе тэхналогіі, пра якую ідзе гаворка, ажыццяўляецца вытворчасць неконцентрированной азотнай кіслаты - як альтэрнатыва канцэпцыі АК-72. Яна прадугледжвае рэалізацыю наступных стадый выпуску разгляданага рэчывы.

Перш за ўсё, як і ў папярэдняй тэхналогіі, чысціцца атмасфернае паветра. Для гэтага, як правіла, ужываецца двухступеньчатая фільтр. Далей паветра, прошешдий ачыстку, сціскаецца з дапамогай паветранага кампрэсара - прыкладна да паказчыка 0,35 Мпа. Пры гэтым паветра награваецца - да тэмпературы парадку 175 градусаў, і яго неабходна астудзіць. Пасля таго як дадзеная задача вырашана, ён накіроўваецца ў вобласць дадатковага сціску, у якой яго ціск павялічваецца прыкладна да 0,716 Мпа. Які фарміруецца струмень паветра, у сваю чаргу, награваецца да высокай тэмпературы - каля 270 градусаў з дапамогай ўздзеяння нитротных газаў. Пасля ён змешваецца з аміякам ў спецыяльнай галіне прамысловага агрэгата. Адпаведнае рэчыва задзейнічаецца пры выпуску кіслаты першапачаткова ў газападобным стане, якое утворыцца з прычыны выпарэння вадкасці. Акрамя таго, аміяк павінен быць ачышчаны. Пасля падрыхтоўкі газ награваецца і падаецца ў змяшальнік адначасова з паветрам. Дадзеная сумесь таксама фільтруецца і пасля ачысткі падаецца на канверсію аміяку. Адпаведная працэдура ажыццяўляецца з ужываннем сетак са сплаву плаціны і родыя пры вельмі высокай тэмпературы - парадку 900 градусаў. Ўзровень канверсіі пры гэтым складае парадку 96%.

Вытворчасць слабой азотнай кіслаты па разгляданай тэхналогіі прадугледжвае ўтварэнне нитрозных газаў. Яны выводзяцца ў адмысловую вобласць прамысловага агрэгата, у якім астуджаюцца. За кошт гэтага адбываецца выпарэнне вычышчанай вады і з'яўленне пара з высокім ціскам. Праведзеныя праз адпаведную вобласць прамысловага агрэгата нитрозные газы перамяшчаюцца ў акісляльнік. Варта адзначыць, што іх акісленне часткова адбываецца ўжо на папярэдняй стадыі вытворчасці кіслаты. Але ў акісляльніка яно становіцца яшчэ больш інтэнсіўным. Пры гэтым нитрозные газы разаграваюцца да тэмпературы парадку 335 градусаў. Пасля яны астуджаюцца ў адмысловым цеплаабменніку, а затым - накіроўваюцца ў кандэнсатар.

Пасля гэтага утвараецца азотная кіслата ў слабой канцэнтрацыі. Ад яе неабходна аддзяліць пакінутыя нитрозные газы - для гэтага выкарыстоўваецца сепаратар. З яго азотная кіслата падаецца ў абсарбцыйныя вобласць прамысловага агрэгата. Кіслата пасля перацякае ў вобласці апарата, размешчаныя ніжэй. Пры гэтым яна ўзаемадзейнічае з аксідамі азоту, з прычыны чаго яе канцэнтрацыя павялічваецца. На выхадзе яна складае парадку 55-58%. У ёй, як правіла, утрымліваюцца раствораныя аксіды, якія неабходна атрымаць: для гэтага рэчыва накіроўваецца ў продувочную вобласць агрэгата. З дапамогай разагрэтага паветра аксіды здабываюцца з кіслаты. Гатовы прадукт размяшчаецца на складзе або адгружаецца заказчыку.

Вытворчасць канцэнтраванай кіслаты: прамы сінтэз

Разгледзеўшы то, як ажыццяўляецца вытворчасць разведзенай азотнай кіслаты, вывучым спецыфіку выпуску канцэнтраванага рэчывы. У ліку самых эканамічна рэнтабельных тэхналогій, задействуемых на прадпрыемствах адпаведнага профілю - атрыманне кіслаты з дапамогай прамога сінтэзу з сыравіны ў выглядзе аксідаў азоту.

Сутнасць дадзенага метаду - у стымуляванні хімічнай рэакцыі паміж названым рэчывам, вадой, а таксама кіслародам пад ціскам парадку 5 Мпа. Тэхналогія, па якой ажыццяўляецца вытворчасць азотнай кіслаты канцэнтраванага тыпу на аснове разведзенай, мае нюанс: забеспячэнне пераходу дыяксіду азоту ў вадкую форму магчыма пры ціску і тэмпературы, блізкім да атмасферных. Аднак, у некаторых рэакцыях канцэнтрацыя адпаведнага рэчывы недастатковая для яго пераводу ў вадкае стан пры звычайным ціску, і яго даводзіцца павышаць.

Вытворчасць канцэнтраванай кіслаты на аснове разведзенай

У дадзеным выпадку мяркуецца канцэнтраванне кіслаты пасродкам абсарбуюцца рэчываў - такіх як серная, фосфарная кіслаты, розныя растворы нітратаў. Асноўныя стадыі вытворчасці азотнай кіслаты канцэнтраванага тыпу на аснове разведзенай з ужываннем сернай кіслаты наступныя.

Спачатку сыравіну дзеліцца на 2 патоку: першы падаецца ў выпарнік, другі - трапляе ў халодную вобласць прамысловага агрэгата. Серная кіслата падаецца ў вобласць апарата, размешчаную вышэй другога патоку разведзенай азотнай кіслаты. У ніжнюю частку агрэгата, у сваю чаргу, ажыццяўляецца падача пара, які награвае выкарыстоўваную сумесь, з прычыны чаго з яе выпараецца азотная кіслата. Яе пары паднімаюцца ўверх па апарату, пасля чаго выводзяцца ў халадзільнік. Там пары кіслаты кандэнсуюцца - да таго часу, пакуль яе канцэнтрацыя ня дасягне 98-99%.

Пры гэтым некаторая частка прысутных у рамках дадзенай стадыі вытворчасці аксідаў азоту паглынаецца кіслатой. Іх неабходна атрымаць з прадукту: часцей за ўсё ў гэтых мэтах выкарыстоўваюцца пары азотнай кіслаты, якія накіроўваюцца ў кандэнсатар. Вынятыя аксіды азоту, а таксама пары кіслаты, якія ня ўтварылі кандэнсату, накіроўваюцца ў іншую вобласць апарата - на абсорбцыі, дзе праходзяць апрацоўку вадой. У выніку ўтворыцца разведзеная кіслата, якая зноў падаецца на конденсирование і астуджэнне. Гатовы прадукт накіроўваецца на склад ці заказчыку.

Асаблівасці канцэнтравання з дапамогай сернай кіслаты

Асноўная задача, якая характарызуе вытворчасць азотнай кіслаты ў прамысловасці - ажыццяўленне рэнтабельнага і эфектыўнага яе канцэнтравання. Існуе некалькі падыходаў да выпрацоўкі аптымальнай схемы яе рашэння. Карысна будзе разгледзець тыя, што ставяцца да самым распаўсюджаным.

Вышэй мы адзначылі, што для канцэнтравання рэчывы, пра які ідзе гаворка, можа прымяняцца серная кіслата. Існуе даволі распаўсюджаны спосаб павышэння эфектыўнасці яе прымянення - папярэдняе павышэнне канцэнтрацыі азотнай кіслаты з дапамогай выпарвання. Аптымальна, што перад апрацоўкай сернай кіслатой адпаведнае рэчыва будзе мець канцэнтрацыю парадку 59-60%. Варта адзначыць, што на практыцы дадзеная тэхналогія вытворчасці азотнай кіслаты характарызуецца нізкім узроўнем экалагічнасці. Таму ў якасці альтэрнатывы прымяненню сернай кіслаты распаўсюджана выкарыстанне нітратаў. Вывучым іх спецыфіку падрабязней.

Канцэнтраванне з дапамогай нітратаў

Часцей за ўсё для вырашэння разгляданай задачы, характарызавалай вытворчасць азотнай кіслаты з аміяку, прымяняюцца нітраты магнію ці ж цынку. Перш за ўсё ён істотна больш экалагічны, чым метад, які прадугледжвае выкарыстанне сернай кіслаты. Акрамя таго, дадзеная тэхналогія дазваляе забяспечыць самую высокую якасць азотнай кіслаты як канчатковага прадукту.

Разам з тым у яе ёсць шэраг недахопаў, які прадвызначаюць з'яўленне цяжкасцяў ў паўсюдным яе ўжыванні. Перш за ўсё - гэта даволі высокая сабекошт вытворчага працэсу. Акрамя таго, дадзеная тэхналогія ў многіх выпадках мяркуе з'яўленне цвёрдых адходаў, перапрацоўка якіх можа быць ўскладнена.

Прымяненне каталізатараў пры выпуску азотнай кіслаты

Карысна будзе разгледзець тое, якія яшчэ рэчывы прымяняюцца нароўні з асноўным сыравінай для выпуску разгляданага прадукту ў прамысловым (часцей за ўсё ў якасці такіх разглядаюцца каталізатары) вытворчасці азотнай кіслаты. Выкарыстанне рэчываў, пра якія ідзе гаворка, абумоўлена неабходнасцю павелічэння рэнтабельнасці выпуску кіслаты, павышэнне дынамікі яе выхаду на прамысловым агрэгаце.

Галоўнае патрабаванне да каталізатар пры вытворчасці разгляданага прадукту - выбіральнасць дзеянні. Гэта значыць ён павінен ўздзейнічаць на асноўную хімічную рэакцыю, не закранаючы пабочныя працэсы. Часцей за ўсё ў вытворчасці кіслаты задзейнічаюцца каталізатары, у складзе якіх прысутнічае плаціна.

Вышэй мы адзначылі, што пры выпуску слабоконцентрированного рэчывы пры павышаным ціску задзейнічаюцца каталізатары на аснове плаціны і родыя. У шэрагу выпадкаў таксама прымяняюцца сплавы з даданнем паладыю. Але асноўны метал у іх - плаціна, яе змест звычайна складае не менш 81%. Сутнасць каталізатара ў дадзеным выпадку - стымуляваць хуткае праходжанне асноўны хімічнай рэакцыі. Як правіла, яна праходзіць у рамках внешнедиффузионного ўчастка.

Пры гэтым працэс залежыць ад межаў дыфузіі кіслароду адносна паверхні каталізатара. Дадзеная асаблівасць абумоўлівае больш высокую канцэнтрацыю аміяку - асноўнага сыравіны для выпуску азотнай кіслаты, на паверхні таго або часам каталізатара, калі параўноўваць адпаведны паказчык з канцэнтрацыяй на паветры. Магчыма павелічэнне ўдзельнай вагі розных пабочных рэакцый, пры якіх назіраецца няпоўнае акісленне і адукацыя азоту альбо яго аксіду. У сувязі з гэтым кісларод у паверхні павінен знаходзіцца ў колькасці, дастатковай для выцяснення аміяку. У гэтым выпадку ўдасца дасягнуць дастаткова глыбокага акіслення.

Можна адзначыць, што, разам з плацінавымі каталізатарамі, у вытворчасці азотнай кіслаты таксама задзейнічаюцца камбінаваныя рэчывы. У прыватнасці, железохромовые. Яны дазваляюць істотна знізіць эканамічныя выдаткі, якія характарызуюць выпуск разгляданага рэчывы.

Такім чынам, мы разгледзелі спосабы вытворчасці азотнай кіслаты, вылучылі асноўныя яе тыпы. То, колькі стадый вытворчасці азотнай кіслаты неабходна рэалізаваць, залежыць ад яе разнавіднасці, а таксама канкрэтнай тэхналогіі выпуску адпаведнага рэчывы. Карысна будзе цяпер разгледзець тое, якія складанасці характарызуюць прамысловая вытворчасць дадзенага запатрабаванага ў многіх сферах эканомікі прадукту.

Асноўныя праблемы ў вытворчасці азотнай кіслаты

Такім чынам, як мы ўжо ведаем, вытворчасць азотнай кіслаты кантактным спосабам - адным з самых распаўсюджаных у сучаснай прамысловасці, мяркуе задзейнічанне каталізатара ў мэтах паскарэння акіслення аміяку і павелічэння выхаду прадукту. Асноўная праблема выпуску разгляданага прадукту - дастаткова высокі кошт адпаведнага каталізатара. Пры гэтым яго селектыўнасць не заўсёды дасягае аптымальнай велічыні. Акрамя таго, значная частка плаціны, што выкарыстоўваецца ў якасці асноўнага элемента для каталізатара, можа губляцца ў ходзе вытворчасці. У выніку, зноў жа, зніжаецца эканамічная эфектыўнасць выпуску прадукту.

Яшчэ адна праблема, якая характарызуе вытворчасць азотнай кіслаты - экалагічная. Вышэй мы адзначылі, што пры канцэнтрацыі сыравіны можа выкарыстоўвацца серная кіслата, і па факце праходжання адпаведнага вытворчага цыклу утвараюцца шкодныя рэчывы. Альтэрнатывай ў дадзеным выпадку можа быць прымяненне нітратаў - але гэта, зноў жа, мяркуе павелічэнне эканамічных выдаткаў. Аднак экалагічны фактар для сучасных вытворцаў сёння гэтак жа значны, як і ўзровень рэнтабельнасці вытворчасці.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.unansea.com. Theme powered by WordPress.