Salpetersyre i branchen: teknologi, trin, træk

Salpetersyre - blandt de mest populære typer af industrielle råvarer. Dens produktion kan gøres på forskellige måder - alt efter hvilke typer af syre skal leveres til kunden. Hvad er essensen af de relevante teknologier? Hvordan de vedrører den type af produktionen i en salpetersyre plante?

Industriel produktion af salpetersyre: teknikkens historie

Først og fremmest vil det være nyttigt at studere de historiske fakta om, hvordan man kan udvikle produktionen af salpetersyre i Rusland. I den indenlandske industri frigivelsen af stoffet, hvis vi følger de foreliggende oplysninger blev indledt under Peter I. Senere M. V. Lomonosovym foreslået en fremgangsmåde til fremstilling af salpetersyre fra nitrat - stoffet er faktisk indtil begyndelsen af det 20. århundrede blev anset for den vigtigste råmateriale til fremstilling af det pågældende stof.

Sammen med nitrat blev salpetersyreproduktion udført i branchen med svovlsyre. To betragtes stoffer interagerende, dannet salpetersyre og svovlsyre natriumoxid. Fordelen ved denne metode er evnen til at modtage den salpetersyrekoncentration i størrelsesordenen 96-98% (under antagelse af anvendelse af råmaterialer krævede kvalitet).

Passende teknologi forbedret tilstrækkeligt aktiv - ind for at øge rå forarbejdningshastighed og give større volumen af produktoutput. Men det gradvist afløst konceptet, hvor produktionen af salpetersyre blev udført ved kontakten af ammoniak oxidation.

Også han opfundet en fremgangsmåde, hvorved som det vigtigste råmateriale til fremstilling af anvendte syre nitrogenoxid produceret ved oxidation af den tilsvarende bue gas fra atmosfæren. Det synspunkt, hvorefter den første metode - en mere økonomisk rentabel.

Med forbedring af teknologiske metoder til frigivelse salpetersyre dannet tilgang, hvorefter den bedste mulighed for produktion af stoffet - inddragelse af industriel infrastruktur, som opererer ved forhøjet tryk. Et alternativ til det - producerende syre ved atmosfærisk tryk, som anses for at være mindre omkostningseffektive fra et økonomisk synspunkt.

Frigivelse af stof ved normalt eller forhøjet tryk foreslår fremstilling af salpetersyre fra ammoniak. Der er også en kombineret fremgangsmåde, som kombinerer fordelene ved de to andre. Egenskaber af salpetersyre den kombinerede fremgangsmåde er for det første i oxidation af ammoniak ved atmosfærisk tryk, og gennemførelsen af dets absorption - hvis forhøjet.

Ammoniak betragtes nu det vigtigste råmateriale til fremstilling af pågældende stoffer, sammen med vand og atmosfærisk luft. Lad os undersøge specificiteten af deres anvendelse i produktionen af mere syre.

Råvarer til fremstilling af salpetersyre

Således er den vigtigste råvarer, der anvendes til fremstilling af det pågældende stof - sige ammoniak, luft og vand.

Dette kræver anvendelse af ammoniak i oprenset form. For dette, er han i de forskellige produktionsforløb rengøres i en særlig fordampning og destillation udstyr. Tilsvarende, når bør anvendes frigivelsen af salpetersyre og ren luft. Han er også filtreres ved hjælp af særligt udstyr. Til gengæld det vand, der anvendes i frigivelsen af salpetersyre, renses for urenheder og salte. I mange tilfælde, for det pågældende stof er nødvendigt at bruge en ren kondensat.

Lad os undersøge i hvilke arter det pågældende stof kan være repræsenteret, og også den måde, hvorpå hver type salpetersyre.

Sorter af salpetersyre og grundlæggende stadier af produktionen

Der er to varianter af salpetersyre produceret i moderne industrielle anlæg - fortyndede og koncentrerede. Produktion af fortyndet salpetersyre udføres inden for 3 hovedtrin:

• ammoniak omdannelse (dens endelige produkt - nitrogenoxid);
• opnåelse nitrogendioxid ;
• absorption gennemførelse af nitrogenoxider ved hjælp af vand.

I moderne industrielle anlæg distribueret udgave af fortyndet salpetersyre i den såkaldte ordning af AK-72. Men der er, selvfølgelig, og andre teknologier til fremstilling af stoffet.

Til gengæld kan fremstilling af koncentreret salpetersyre udføres ved at hæve indholdet af stoffet i fortyndet form eller ved direkte syntese. Den første fremgangsmåde tillader normalt at opnå syreopløsning i ca. 68% koncentration, der kan være utilstrækkelige til anvendelse af dette materiale i en række områder. Derfor også distribueret direkte syntese metode til at opnå en stofkoncentration i størrelsesordenen 97-98%.

Lad os mere detaljeret, hvordan produktionen af salpetersyre udføres i en eller anden art. Ovenfor vi bemærkede, at spørgsmålet om den fortyndede stof kan udføres under ordningen AK-72. Undersøgelse for begyndelsen af dets specificitet.

fortyndet syre produktion i AK-72 teknologi

Den betragtede ordningen ved hvor produktionen af salpetersyre involverer anvendelsen af et lukket kredsløb, ledsaget af:

• ammoniak omdannelse;
• ledsager kølegas tryk af størrelsesordenen 0,42-0,47 MPa:
• gennemførelse oxider absorption under tryk af størrelsesordenen 1,1-1,26 MPa.

Slutproduktet kredsløb AK-72 - salpetersyre i ca. 60% koncentration. salpetersyre i forbindelse med denne teknologi udføres i sådanne trin som:

• tilvejebringelse luft fra atmosfæren ind i den industrielle enhed og gennemførelsen af dets oprensning;
• trykluft, dens opdeling i processtrømme;
• gennemførelse ammoniak fordampning, oprensning af det passende gas fra olie og andre urenheder, såvel som dets efterfølgende opvarmning;
• blanding af den rensede ammoniak og luft, efterfølgende oprensning af blandingen, og overføre det til katalysatoren;
• fremstilling af nitrøse gasser og køling;
• opsamling af kondensvand med salpetersyre;
• koncentration og absorbansen af salpetersyre;
• afkøling og oprensning af det resulterende produkt.

Klar-syre sendes til opbevaring eller til kunden.

Sammen med den teknologi overvejes, og hvor produktionen af salpetersyre - AK-72 påføres, er en anden populær begrebet frigivelsen af stoffet, som indebærer sikring industrielle infrastruktur fungerer under et tryk på omkring 0,7 MPa. Overvej dens funktioner.

Produkt produkt Technology under trykket på 0,7 MPa: nuancer

Gennem teknologi, pågældende udført produktion af fortyndet salpetersyre - som alternativ til den AK-72 koncept. Det indebærer gennemførelsen af følgende faser i fremstillingen pågældende stof.

Først og fremmest, som i den kendte teknik, er luften renset. Til dette formål, som regel, det anvender en to-trins-filter. Dernæst luften prosheshdy rengøring, komprimeret af en luftkompressor - om indeks på 0,35 MPa. Luften opvarmes - til ca. 175 grader temperatur og skal afkøles. Når dette problem er løst, sendes det til en yderligere kompression, hvori dens tryk forøges til ca. 0,716 MPa. Det spirende luftstrøm på sin side opvarmes til en høj temperatur - omkring 270 grader ved indvirkning nitrotnyh gasser. Efter at det er blandet med ammoniak i særlige industrielle enhed. Stoffet aktiveres, når frigivelsen af syre oprindeligt i gasformig tilstand, som er dannet på grund af fordampning af væske. Desuden ammoniak skal rengøres. Efter klargøring af gassen opvarmes og føres til blanderen samtidigt med luft. Denne blanding blev også filtreret og efter oprensning tilføres ammoniak konvertering. Den tilsvarende procedure udføres under anvendelse af et gitter af en legering af platin og rhodium ved en meget høj temperatur - omkring 900 grader. vekselkursen i dette tilfælde er ca. 96%.

salpetersyreproduktion ved denne teknologi involverer dannelsen af nitrøse gasser. De vises i et særligt område af den industrielle enhed, som afkøles. På grund af dette, fordampningen af renset vand og fremkomsten af højtryksdamp. Ledes gennem et tilsvarende enhedsareal af industrielle nitrøse gasser bevæger sig i et oxidationsmiddel. Det skal bemærkes, at deres oxidation finder sted dels allerede i det foregående trin syreproduktion. Men i det oxiderende, bliver det endnu mere intens. nitrøse gasser således opvarmet til ca. 335 grader. Efterfølgende afkøles de i en særlig varmeveksler, og derpå - sendes til kondensatoren.

Derefter salpetersyre produceres i lav koncentration. Det skal være adskilt fra de resterende nitrøse gasser - separator anvendes til dette. Fra det salpetersyren fødes til absorption region industriel enhed. Syren strømmer derefter i enheden under den. Men det reagerer med nitrogenoxider og dermed øge dens koncentration. Ved udgangen handler det om 55-58%. Det indeholder normalt opløste oxider, der skal fjernes: Dette stof ledes at rense området af enheden. Anvendelse opvarmet luft ekstraheret fra de sure oxider. Det færdige produkt er placeret på lageret eller sendes til kunden.

Fremstilling af koncentreret syre: direkte syntese

Have undersøgt, hvordan produktionen foregår med fortyndet salpetersyre, koncentreret undersøgelse specificitet slipmidler. Blandt de mest omkostningseffektive teknologi besat af tilsvarende profil på virksomhederne - opnåelse syre via direkte syntese ud fra råstoffer i form af nitrogenoxider.

Essensen af metoden - fremme en kemisk reaktion mellem nævnte stof, vand og oxygen ved et tryk på ca. 5 MPa. Teknologi, hvor fremstilling af koncentreret salpetersyre typen baseret på den fortyndede har nuance: tilvejebringelse overførsel af nitrogendioxid i flydende form er muligt med tryk ved en temperatur nær atmosfærisk. Men i nogle reaktioner koncentrationen af stoffet er utilstrækkelig til dens oversættelse til en flydende tilstand ved almindeligt tryk, og det er nødvendigt at hæve.

koncentreret syreproduktion fra fortyndet

I dette tilfælde syrekoncentrationen overtages af de absorberende stoffer - såsom svovlsyre, phosphorsyre, forskellige opløsninger af nitrater. Grundlæggende trin i koncentreret salpetersyre produktionstype baseret på anvendelse af fortyndet svovlsyre som følger.

Først råmateriale opdelt i to strømme: den første fordamper fødes til den anden - region savner den kolde industriel enhed. Svovlsyre fødes til apparatet, placeret oven den anden strøm af fortyndet salpetersyre. I den nederste del af enheden, til gengæld bæres foder damp som opvarmer blandingen anvendes, hvorved det fordamper fra salpetersyre. Benzindampe stiger op apparatet, hvorefter produktionen i køleskab. Der syredampe kondensere - indtil dens koncentration når 98-99%.

I dette tilfælde nogle af de tilstedeværende inden for rammerne af denne fase af produktionen af nitrogenoxider absorberede syre. Disse skal fjernes fra produktet, oftest til dette formål anvendes et par af salpetersyre, som sendes til kondensatoren. Ekstraherede nitrogenoxider og syredampe, som kondensat ikke er dannet, rettet mod en anden region af indretningen - absorption, hvor behandling med vand. Resultatet er en fortyndet syre, som igen føres til kondensering og afkøling. Det færdige produkt sendes til lager eller kunden.

Egenskaber koncentrat med svovlsyre

Hovedopgaven, som karakteriserer produktionen af salpetersyre i branchen - gennemførelse af omkostningseffektive og effektive af dens koncentration. Der er flere tilgange til at udvikle en optimal ordning af dets løsning. Det er nyttigt at overveje dem, der er mest almindelige.

Ovenfor bemærkede vi, at for koncentrationen af pågældende stoffer, kan svovlsyre anvendes. Der er ganske almindelig måde at øge effektiviteten af dens anvendelse - indledende stigende salpetersyrekoncentration ved inddampning. Optimalt at før behandlingen med svovlsyre stoffet vil have en koncentration af størrelsesordenen 59-60%. Det er værd at bemærke, at i praksis er denne salpetersyre produktionsteknologi karakteriseret ved lave niveauer for ydeevne. Derfor, som et alternativ til anvendelsen af svovlsyre almindeligt at anvende nitrater. Vi vil studere deres specifikke detaljer.

Koncentration ved hjælp nitrater

I de fleste tilfælde for opløsninger af problemet, som karakteriserer produktionen af salpetersyre fra ammoniak, anvendes magnesiumnitrat eller zink. Først og fremmest er det væsentligt mere miljøvenlig end den fremgangsmåde, der involverer anvendelsen af svovlsyre. Desuden er denne teknologi gør det muligt at levere den højeste kvalitet af salpetersyre som et slutprodukt.

Men det har flere ulemper, der bestemmer udseendet af udbredte problemer i sin ansøgning. Først og fremmest - dette er en forholdsvis høje omkostninger ved produktionen. Desuden er denne teknologi indebærer i mange tilfælde forekomsten af behandlingen af fast affald, som kan være kompliceret.

Anvendelsen af katalysatorer med frigivelsen af salpetersyre

Det er nyttigt at overveje det, som andre stoffer anvendes sammen med basiske råmaterialer til fremstilling af produktet i den industrielle (ofte betragtes som sådanne katalysatorer) salpetersyre. Anvendelsen af stoffer pågældende, på grund af behovet for at øge rentabiliteten af-frigivelse, forbedre dynamikken i sin produktion i industriel enhed.

Det vigtigste krav for katalysator i produktionen af den pågældende vare - selektivitet. Det vil sige, det skal påvirke den grundlæggende kemiske reaktion, uden at påvirke de sekundære processer. Oftest, ved fremstilling af sure katalysatorer anvendes i den foreliggende sammensætning er platin.

Ovenfor bemærkede vi, at med frigivelsen af lav koncentration stoffer ved forhøjede tryk anvendes katalysatorer baseret på platin og rhodium. I nogle tilfælde også anvendes med tilsætning af palladium- legeringer. Men det uædle metaller i dem - platin, dens indhold er normalt ikke under 81%. Sammendrag af katalysatoren i dette tilfælde - at stimulere hurtig passage af grundlæggende kemiske reaktion. Som regel er det en del af den eksterne diffusion område.

I denne proces det afhænger af ilt diffusion grænser i forhold til katalysatoroverfladen. Denne funktion medfører en højere koncentration af ammoniak - det grundlæggende råmateriale til produktion af salpetersyre på overfladen af katalysatoren eller undertiden sammenlignet med det tilsvarende tal med koncentrationen i luft. Muligt at forøge massefylden af forskellige bireaktioner, hvor der er ufuldstændig oxidation og dannelse af nitrogen eller dets oxid. I forbindelse med dette oxygen ved overfladen bør være i en mængde tilstrækkelig til at forskyde ammoniak. I dette tilfælde er den i stand til at opnå tilstrækkelig dybt oxidation.

Det kan bemærkes, at sammen med de platinkatalysatorer i produktionen af salpetersyre anvendes som kombinerede stoffer. Især jern-krom. De kan reducere de økonomiske omkostninger, der karakteriserer udgivelsen af det pågældende stof.

Så vi kiggede på, hvordan produktionen af salpetersyre, identificeret de vigtigste typer af det. Dvs. som med salpetersyre produktionstrin skulle implementeres, afhænger af de arter og den pågældende teknologi til fremstilling af stoffet. Det er nyttigt at overveje, hvad nu vanskeligheder karakterisere den industrielle produktion af den eftertragtede produkt i mange områder af økonomien.

De væsentligste problemer ved fremstilling af salpetersyre

Så, som vi allerede ved, produktion af salpetersyre ved kontakt - en af de mest almindelige i moderne industri, involverer aktivering af en katalysator til at accelerere oxidationen af ammoniak og øge produktudbyttet. Hovedproblemet er frigivelsen af produktet i - en tilstrækkelig høj pris af en egnet katalysator. I dette tilfælde betyder selektiviteten ikke altid nå den optimale værdi. Endvidere kan en betydelig del af platin, der bruges som et basiselement for katalysatoren tabt i løbet af produktionen. Som et resultat, igen, det nedsætter den økonomiske effektivitet produkt frigivelse.

Et andet problem, der kendetegner produktionen af salpetersyre - miljøet. Ovenfor bemærkede vi, at når kan anvendes koncentrationen af råmaterialet svovlsyre, og der dannes skadelige stoffer ved passage af den tilsvarende produktionscyklus. Alternativet i dette tilfælde er brugen af nitrater - men det er, igen, indebærer en stigning i økonomiske omkostninger. Men den miljømæssige faktor for moderne producenter i dag er lige så vigtig som rentabilitet.