Axit nitric trong ngành: công nghệ, bước, tính năng

axit nitric - một trong những loại phổ biến nhất của nguyên liệu công nghiệp. sản xuất của nó có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau - tùy thuộc vào những loại axit phải được giao cho khách hàng. bản chất của các công nghệ có liên quan là gì? Làm thế nào để chúng liên quan đến các loại hình đầu ra tại một nhà máy axit nitric?

Sản xuất công nghiệp của axit nitric: lịch sử của công nghệ

Trước hết, nó sẽ hữu ích để nghiên cứu các sự kiện lịch sử về làm thế nào để phát triển sản xuất axit nitric ở Nga. Trong ngành công nghiệp nội địa phát hành của chất, nếu chúng ta làm theo các thông tin có sẵn, được khởi xướng dưới Peter I. Sau đó, M. V. Lomonosovym đề xuất một phương pháp sản xuất axit nitric từ nitrat - chất là trên thực tế cho đến đầu thế kỷ 20 được coi là nguyên liệu chính để sản xuất các chất trong câu hỏi.

Cùng với nitrat, sản xuất axit nitric được thực hiện trong ngành công nghiệp với axit sunfuric. Hai chất được coi là tương tác, hình thành axit nitric và sulfuric natri oxit. Ưu điểm của phương pháp này là khả năng để có được axit nitric ở nồng độ khoảng 96-98% (giả sử việc sử dụng các nguyên liệu chất lượng yêu cầu).

công nghệ phù hợp cải thiện đầy đủ hoạt động - ủng hộ việc tăng tỷ lệ chế biến nguyên liệu và cung cấp khối lượng lớn sản lượng sản phẩm. Nhưng nó dần dần nhường chỗ cho khái niệm trên mà việc sản xuất axit nitric được thực hiện bởi sự tiếp xúc của quá trình oxy hóa ammonia.

Ngoài ra, ông phát minh ra một phương pháp mà theo đó làm nguyên liệu chính để sản xuất axit sử dụng oxit nitric được sản xuất bởi quá trình oxy hóa của khí vòng cung tương ứng từ bầu khí quyển. Nó tổ chức xem, theo đó phương pháp đầu tiên - một kinh tế mang lại lợi nhuận nhiều hơn nữa.

Với sự cải tiến các phương pháp công nghệ để giải phóng axit nitric phương pháp hình thành, theo đó lựa chọn tốt nhất của sản xuất chất - sự tham gia của cơ sở hạ tầng công nghiệp, hoạt động ở áp suất cao. Một thay thế cho nó - sản xuất axit ở áp suất khí quyển, được coi là ít hiệu quả chi phí từ một quan điểm kinh tế.

Giải phóng chất ở áp suất bình thường hoặc cao đề nghị sản xuất axit nitric từ amoniac. Ngoài ra còn có một phương pháp kết hợp, trong đó kết hợp những ưu điểm của hai người kia. Tính chất của axit nitric phương pháp kết hợp là, trước hết, trong quá trình oxy hóa amoniac ở áp suất khí quyển, và việc thực hiện của sự hấp thụ của nó - nếu nâng lên.

Amoniac hiện được coi là nguyên liệu chính để sản xuất các chất trong câu hỏi, cùng với nước và không khí trong khí quyển. Chúng ta hãy nghiên cứu các đặc trưng của việc sử dụng chúng trong sản xuất axit hơn.

Nguyên liệu để sản xuất axit nitric

Như vậy, nguyên liệu chính được sử dụng trong việc sản xuất các chất được xem xét - là amoniac, không khí và nước.

Điều này đòi hỏi việc sử dụng amoniac dưới dạng tinh khiết. Đối với điều này, ông trong các chu kỳ sản xuất khác nhau được làm sạch trong một bốc hơi và chưng cất thiết bị đặc biệt. Tương tự như vậy, khi việc phát hành của axit nitric nên được sử dụng và không khí trong lành. Ông cũng được lọc sử dụng thiết bị đặc biệt. Đến lượt mình, các nước được sử dụng trong việc phát hành của axit nitric, làm sạch các tạp chất và muối. Trong nhiều trường hợp, đối với các chất trong câu hỏi là cần thiết để sử dụng một ngưng tụ tinh khiết.

Chúng ta hãy nghiên cứu, trong đó loài chất trong câu hỏi có thể được biểu diễn, và cũng là cách thức mà mỗi loại axit nitric.

Giống của axit nitric và giai đoạn cơ bản của sản xuất

Có hai loại axit nitric được sản xuất tại các nhà máy công nghiệp hiện đại - loãng và tập trung. Sản xuất axit nitric loãng được thực hiện trong vòng 3 bước chính:

• chuyển đổi amoniac (sản phẩm cuối cùng của nó - nitric oxide);
• lấy nitơ dioxide ;
• hấp thu thực hiện của các oxit nitơ bằng cách sử dụng nước.

Trong các nhà máy công nghiệp hiện đại phân phối phiên bản của axit nitric loãng trong cái gọi là kế hoạch của AK-72. Nhưng có, tất nhiên, và phát hành công nghệ khác của chất.

Đổi lại, việc sản xuất axit nitric đậm đặc có thể được thực hiện bằng cách tăng hàm lượng chất ở dạng pha loãng hoặc bằng cách tổng hợp trực tiếp. Phương pháp đầu tiên thường cho phép để có được dung dịch axit nồng độ khoảng 68%, có thể là không đủ cho các ứng dụng của vật liệu này trong một số lĩnh vực. Do đó, cũng phân phối phương pháp tổng hợp trực tiếp để có được nồng độ chất của thứ tự của 97-98%.

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn cách sản xuất axit nitric được thực hiện theo một hoặc một loài. Trên chúng tôi ghi nhận rằng vấn đề của chất pha loãng có thể được thực hiện theo chương trình AK-72. Nghiên cứu cho sự khởi đầu của đặc trưng của nó.

pha loãng sản xuất axit trong AK-72 công nghệ

Các cân nhắc kế hoạch theo đó sản xuất axit nitric liên quan đến việc sử dụng một chu trình khép kín, kèm theo:

• chuyển đổi amoniac;
• kèm theo áp suất khí làm mát vào thứ tự của 0,42-0,47 MPa:
• thực hiện oxit hấp thụ dưới áp lực của trật tự của 1,1-1,26 MPa.

Các mạch sản phẩm cuối cùng AK-72 - axit nitric nồng độ khoảng 60%. axit nitric trong khuôn khổ của công nghệ này được thực hiện theo các bước như:

• cung cấp không khí từ khí quyển vào đơn vị công nghiệp và thực hiện thanh tẩy của nó;
• khí nén, bộ phận của mình vào suối quá trình;
• bay hơi amoniac thực hiện, thanh lọc khí thích hợp từ dầu và các tạp chất khác, cũng như sưởi ấm tiếp theo của nó;
• admixing amoniac tinh khiết và không khí, lọc tiếp theo của hỗn hợp, và chuyển nó đến chất xúc tác;
• chuẩn bị các khí nitơ và làm mát;
• thu ngưng tụ với axit nitric;
• Nồng độ và độ hấp thụ của axit nitric;
• làm mát và làm sạch sản phẩm tạo ra.

Ready-acid được gửi đến lưu trữ hoặc cho khách hàng.

Cùng với công nghệ xem xét, trong đó sản xuất axit nitric - AK-72 được áp dụng là một khái niệm phổ biến của giải tỏa chất, trong đó bao gồm việc đảm bảo cơ sở hạ tầng công nghiệp hoạt động dưới áp suất khoảng 0,7 MPa. Hãy xem xét các tính năng của nó.

Công nghệ sản phẩm sản phẩm dưới áp lực của 0,7 MPa: sắc thái

Thông qua công nghệ, trong câu hỏi, tiến hành sản xuất axit nitric loãng - như một thay thế cho khái niệm AK-72. Nó liên quan đến việc thực hiện các giai đoạn sau của sản xuất chất trong câu hỏi.

Trước hết, như trong tình trạng kỹ thuật, không khí được làm sạch. Với mục đích này, như một quy luật, nó áp dụng một bộ lọc hai giai đoạn. Hơn nữa, prosheshdy làm sạch không khí, nén bởi máy nén khí - index khoảng 0,35 MPa. Không khí được làm nóng - khoảng 175 độ nhiệt độ và phải được làm lạnh. Một khi vấn đề này được giải quyết, nó sẽ được gửi đến một nén bổ sung, trong đó áp lực của nó được tăng lên đến khoảng 0,716 MPa. Luồng không khí mới nổi, đến lượt nó, được làm nóng đến một nhiệt độ cao - khoảng 270 độ bằng khí động nitrotnyh. Sau khi nó được trộn với amoniac trong đơn vị công nghiệp đặc biệt. Các chất được kích hoạt khi phát hành của axit ban đầu ở trạng thái khí, được hình thành do sự bay hơi của chất lỏng. Hơn nữa, amoniac phải được làm sạch. Sau khi chuẩn bị các khí được làm nóng và làm thức ăn cho các máy trộn đồng thời với không khí. Hỗn hợp này cũng đã được lọc và sau khi lọc thức ăn cho việc chuyển đổi amoniac. Các thủ tục tương ứng được thực hiện bằng cách sử dụng một mạng lưới các hợp kim của bạch kim và rodi ở nhiệt độ rất cao - khoảng 900 độ. tỷ lệ chuyển đổi trong trường hợp này là khoảng 96%.

sản xuất axit nitric bằng công nghệ này liên quan đến sự hình thành khí nitơ. Chúng được hiển thị trong một khu vực đặc biệt của đơn vị công nghiệp, được làm mát bằng nước. Do đó, sự bay hơi của nước tinh khiết và sự xuất hiện của hơi nước áp suất cao. Thực hiện thông qua một đơn vị diện tích tương ứng của khí nitơ công nghiệp di chuyển trong một chất oxy hóa. Cần lưu ý rằng quá trình oxy hóa của họ diễn ra một phần đã có trong sản xuất axit bước trước. Nhưng trong chất ôxy hóa, nó trở nên dữ dội hơn. Như vậy khí nitơ được nung nóng đến khoảng 335 độ. Sau đó, họ được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt đặc biệt, và sau đó - được gửi đến ngưng.

Sau đó, axit nitric được sản xuất tại nồng độ thấp. Nó phải được tách ra từ khí nitơ còn lại - separator được sử dụng cho việc này. Từ đó, các axit nitric làm thức ăn cho các đơn vị công nghiệp khu vực hấp thụ. Các axit sau đó chảy trong đơn vị dưới nó. Tuy nhiên, nó phản ứng với các oxit nitơ, do đó làm tăng nồng độ của nó. Tại đầu ra nó là khoảng 55-58%. Nó thường chứa oxit hòa tan mà phải được loại bỏ: đối với chất này là hướng đến thanh lọc khu vực của đơn vị. Sử dụng không khí nóng được chiết xuất từ các oxit axit. Sản phẩm cuối cùng được đặt trong nhà kho hoặc vận chuyển cho khách hàng.

Sản xuất axit đậm đặc: tổng hợp trực tiếp

Sau khi kiểm tra như thế nào sản xuất diễn ra với axit nitric loãng, nghiên cứu tập trung các đặc trưng của các đại lý phát hành. Trong số các công nghệ tiết kiệm chi phí hiệu quả nhất chiếm đóng bởi các hồ sơ tương ứng tại doanh nghiệp - lấy axit qua tổng hợp trực tiếp từ nguyên liệu dưới dạng các oxit nitơ.

Bản chất của phương pháp này - trong việc thúc đẩy một phản ứng hóa học giữa nói chất, nước và oxy ở áp suất khoảng 5 MPa. Công nghệ, mà trên đó việc sản xuất tập trung loại axit nitric dựa trên loãng có sắc thái: cung cấp chuyển giao dioxide nitơ ở dạng lỏng có thể với áp lực ở nhiệt độ gần với khí quyển. Tuy nhiên, trong một số phản ứng nồng độ của các chất không đủ để dịch nó sang trạng thái lỏng ở áp suất bình thường, và nó là cần thiết để nâng cao.

sản xuất axit đậm đặc từ loãng

Trong trường hợp này nồng độ axit được giả định bởi các chất thấm - chẳng hạn như axit sulfuric, axit photphoric, giải pháp khác nhau của nitrat. Các bước cơ bản của tập trung nitric loại sản xuất axit dựa vào việc sử dụng pha loãng axit sunfuric như sau.

Thứ nhất, nguyên liệu được chia thành hai dòng: các thiết bị bay hơi đầu tiên được đưa vào thứ hai - khu vực bỏ sót các đơn vị công nghiệp lạnh. axit sulfuric được đưa vào bộ máy, nằm trên dòng thứ hai của axit nitric loãng. Trong phần dưới của đơn vị, đến lượt nó, thực hơi thức ăn mà nóng hỗn hợp này được sử dụng, nhờ đó mà nó bốc hơi từ axit nitric. hơi của nó tăng lên bộ máy, sau đó sản lượng trong tủ lạnh. Có hơi axit ngưng tụ - lên cho đến khi nồng độ của nó đạt đến 98-99%.

Trong trường hợp này, một số những người có mặt trong khuôn khổ giai đoạn này của sản xuất oxit nitơ hấp thụ axit. Đây phải được loại bỏ khỏi sản phẩm, thường xuyên nhất cho mục đích này sử dụng một cặp axit nitric, được gửi đến ngưng. oxit nitơ chiết xuất và hơi axit, mà ngưng tụ không được hình thành, dẫn đến một khu vực khác nhau của thiết bị - sự hấp thu, nơi điều trị bằng nước. Kết quả là một axit loãng, được một lần nữa làm thức ăn cho sự ngưng tụ và làm mát. Sản phẩm cuối cùng được gửi đến nhà kho hoặc khách hàng.

Thuộc tính tập trung với axit sunfuric

Nhiệm vụ chính, trong đó đặc trưng cho sản xuất axit nitric trong ngành công nghiệp - việc thực hiện tiết kiệm chi phí và hiệu quả của nồng độ của nó. Có một số phương pháp để phát triển một chương trình tối ưu giải pháp của nó. Nó rất hữu ích để xem xét những người mà là phổ biến nhất.

Trên chúng ta lưu ý rằng cho nồng độ các chất trong câu hỏi, axit sulfuric có thể được sử dụng. Có khá một cách phổ biến để nâng cao hiệu quả ứng dụng của nó - nồng độ axit nitric tăng sơ bộ bởi sự bốc hơi. Một cách tối ưu, mà trước khi điều trị bằng axit sulfuric chất sẽ có nồng độ thứ tự của 59-60%. Điều đáng chú ý là, trong thực tế, công nghệ sản xuất axit nitric này được đặc trưng bởi mức độ thấp của hoạt động môi trường. Vì vậy, như một thay thế cho việc sử dụng axit sunfuric thường được sử dụng nitrat. Chúng tôi sẽ nghiên cứu chi tiết cụ thể của họ.

Nồng độ sử dụng nitrat

Trong hầu hết các trường hợp, các giải pháp của vấn đề, trong đó đặc trưng cho sản xuất axit nitric từ amoniac, được sử dụng magie nitrat hoặc kẽm. Trước hết nó là đáng kể hơn với môi trường thân thiện hơn so với phương pháp liên quan đến việc sử dụng axit sunfuric. Bên cạnh đó, công nghệ này cho phép cung cấp chất lượng cao nhất của axit nitric là một sản phẩm cuối cùng.

Tuy nhiên, nó có một số nhược điểm, trong đó xác định sự xuất hiện của những khó khăn trên diện rộng trong ứng dụng của nó. Trước hết - đây là một chi phí khá cao của quá trình sản xuất. Bên cạnh đó, công nghệ này bao gồm trong nhiều trường hợp sự xuất hiện của xử lý chất thải rắn mà có thể phức tạp.

Việc sử dụng chất xúc tác với việc phát hành của axit nitric

Nó rất hữu ích để xem xét điều mà các chất khác được sử dụng cùng với nguyên liệu cơ bản để sản xuất các sản phẩm trong (thường được coi như chất xúc tác như vậy) axit nitric công nghiệp. Việc sử dụng các chất trong câu hỏi, do nhu cầu tăng khả năng sinh lời của phóng axit, nâng cao sự năng động của sản lượng của nó trong đơn vị công nghiệp.

Yêu cầu chính cho các chất xúc tác trong việc sản xuất các sản phẩm trong câu hỏi - chọn lọc. Nghĩa là, nó sẽ ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học cơ bản, mà không ảnh hưởng quá trình thứ cấp. Thông thường, trong sản xuất chất xúc tác axit được sử dụng trong thành phần hiện nay là bạch kim.

Trên chúng ta lưu ý rằng với việc phát hành các chất-nồng độ thấp ở áp suất cao được sử dụng chất xúc tác dựa trên bạch kim và rhodium. Trong một số trường hợp, cũng được áp dụng với việc bổ sung các hợp kim palladium. Tuy nhiên, kim loại cơ bản trong họ - bạch kim, nội dung của nó thường là không ít hơn 81%. Tóm tắt các chất xúc tác trong trường hợp này - để kích thích việc thông qua nhanh chóng của các phản ứng hóa học cơ bản. Như một quy luật, đó là một phần của khu vực khuếch tán bên ngoài.

Trong quá trình này nó phụ thuộc vào giới hạn khuếch tán oxy so với bề mặt chất xúc tác. Tính năng này gây ra một nồng độ cao hơn của amoniac - nguyên liệu cơ bản để sản xuất axit nitric trên bề mặt của chất xúc tác hoặc đôi khi so với con số tương ứng với nồng độ trong không khí. Có thể tăng trọng lượng riêng của phản ứng phụ khác nhau trong đó có quá trình oxy hóa không đầy đủ và sự hình thành của nitơ hoặc oxit của nó. Trong kết nối với oxy này ở bề mặt phải ở trong một lượng vừa đủ để thay thế các amoniac. Trong trường hợp này, nó có thể để đạt được quá trình oxy hóa đủ sâu.

Nó có thể được lưu ý rằng cùng với các chất xúc tác platin trong sản xuất axit nitric được sử dụng như chất kết hợp. Đặc biệt, sắt-crom. Họ có thể làm giảm đáng kể chi phí kinh tế mà đặc trưng cho sự ra đời của các chất trong câu hỏi.

Vì vậy, chúng tôi đã xem xét cách thức sản xuất axit nitric, xác định các loại chính của nó. Đó là, như với các bước sản xuất axit nitric cần thiết để được thực hiện phụ thuộc vào loài và các công nghệ cụ thể của sản xuất chất. Nó rất hữu ích để xem xét bây giờ những gì khó khăn đặc trưng cho sản xuất công nghiệp của sản phẩm được săn lùng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế.

Những vấn đề chính trong sản xuất axit nitric

Vì vậy, như chúng ta đã biết, việc sản xuất axit nitric qua tiếp xúc - một trong những phổ biến nhất trong ngành công nghiệp hiện đại, bao gồm kích hoạt của một chất xúc tác để đẩy nhanh quá trình oxy hóa amoniac và tăng năng suất sản phẩm. Vấn đề chính là sự ra đời của các sản phẩm trong - một mức giá đủ cao của một chất xúc tác thích hợp. Trong trường hợp này, độ chọn lọc không phải lúc nào đạt được giá trị tối ưu. Hơn nữa, một phần đáng kể của bạch kim được sử dụng như một thành viên cơ sở cho các chất xúc tác có thể bị mất trong quá trình sản xuất. Kết quả là, một lần nữa, nó làm giảm hiệu quả kinh tế phát hành sản phẩm.

Một vấn đề khác mà đặc trưng cho sản xuất axit nitric - môi trường. Trên chúng ta lưu ý rằng khi nồng độ các nguyên liệu có thể được sử dụng axit sulfuric, và các chất có hại được hình thành sau khi đoạn của chu kỳ sản xuất tương ứng. Giải pháp thay thế trong trường hợp này là việc sử dụng nitrat - nhưng điều này, một lần nữa, ngụ ý sự gia tăng chi phí kinh tế. Tuy nhiên, các yếu tố môi trường cho các nhà sản xuất hiện đại ngày nay cũng quan trọng như mức độ lợi nhuận.