Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Далі газ проходить через трубки 5, де нагрівається до 440—470° С, відводить тепло із зони реакції і надходить в неї згори, де підтримується температура до 500° C Пройшовши через каталізатор, газова суміш охолоджується в теплообміннику 9 до 120—200° C і виходить з колони синтезу знизу.
Для регулювання температури каталізатора можна пускати частину холодної газової суміші безпосередньо в центральну трубку в повз теплообмінник (холодний байпас).
Синтез NH3 під високим тиском. Системи високого тиску синтезу NH3 працюють при (441—588) • 105 Па замість тиску 735 — 981 • ІО5 Па, який застосовувався раніше, що пов'язано з застосуванням «тонкої» очистки газової суміші від каталізаторних отрут. \У системах високого тиску завдяки великій концентрації NH3 в газовій суміші, яка виходить з~колони синтезу, NH3 легко конденсується і тому відпадає потреба в~аміачному охолодженні.
Сучасний агрегат розвиває потужність 1200—1500 т NH3 на добу, розміщуючись на площі лише 20000 м2, і не потребує великої кількості обслуговуючого персоналу.
Сорти, перевезення і зберігання NH3. Рідкий синтетичний NH3 випускають двох сортів:
Домішок, не більше вологи, % масла, мг/л заліза, мг/л
І сорт (сорт А) 99,75
0,25 10
2
II сорт (сорт Б) 99.6
0,4 35
^Продукція І сорту призначена для холодильних машин, II сорту — дляТрзбування газоподібного NH3, виробництва HNO3, азотних доб* рив і т. д.
Невеликі кількості NH3 перевозять і зберігають у стальних балонах місткістю ЗО і 35 л під тиском ЗО • 105 Па. Балони пофарбовані в жовтий колір з написом на них фарбою «Аміак».
Для перевезення великих кількостей рідкого NH3 застосовують спеціальні залізничні цистерни низького тиску 4,5 - 105 Па або високого тиску до 20 • 105 Па, які вміщують до 50 тис. л NH3.
Рідкий NH3 з сепараторів і конденсаційних колон дроселюється до тиску 16 - 105 Па і надходить у збірники рідкого NH3. Збірник рідкого NH3 — це горизонтальний зварний резервуар з сферичним днищем 5,0 м завдовжки і діаметром 1,1 м. У збірнику з рідкого NH3 виділяються гази, які містять N2, H2 і NH3, і по окремому трубопроводу разом з газами продування надходять на установку вловлювання NH3.
Техніка безпеки у виробництві синтетичного NH3. Виробництво NH3 є вогне- і вибухонебезпечним. При виробництві азотоводневої суміші методом конверсії CH4 природного газу і конверсії CO із застосуванням високих температур і тисків завжди є небезпека виникнення пожежі і вибуху. Щоб запобігти загазованості робочих приміщень вибухонебезпечними і отруйними речовинами, необхідно встановити постійний нагляд за герметичністю фланцевих сполучень трубопроводів і апаратів і стежити за справністю приточно-витяжної вентиляції. Для управління технологічним процесом використовують системи автоматичного і дистанційного управління.
РОЗДІЛ XlV
Виробництво азотної кислоти
§ 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Азотна кислота є однією з найважливіших мінеральних кислот. •Вона відома ще з часів алхімії. У VIII ст. Гебер описав добування HNO3 перегонкою галуну і купоросу з селітрою. У 1650 р. Глаубер запропонував добувати HNO3 дією концентрованої H2SO4 на калієву селітру. На початку XIX ст. HNO3 почали добувати з природної чілійської селітри, потужні поклади якої було відкрито в Чілі. Цей спосіб був єдиним промисловим способом добування HNO3 аж до 20-х років XX ст. Потреба в HNO3 швидко зростала. Добування HNO3 фіксацією атмосферного N2 дуговим і ціанамідним способом не змогло забезпечити азотнокислотну промисловість сировиною. Тільки розвиток виробництва синтетичного NH3 забезпечив створення потужної азотнокислотної промисловості. Виробництво HNO3 окисленням NH3 швидко поширилось у всіх країнах світу.
Про утворення HNO3 внаслідок окислення NO в NO2 і розчинення його у воді було відомо з давніх часів:
2NO + O2 2NO2; (а)
3NO2+ H2O ^HNjQ3 + NO_ (б)
проте цей процес довгий час не мав промислового значення через ряд технічних і економічних труднощів. Важливо було визначити, який метод добування NO був би більш раціональним — безпосередній синтез його з N2 і O2 повітря, чи окисленням NH3. На той час
перший спосіб виявився еконо-
мічно невигідним. У 1839 р. бу- -ю
ло виявлено, що NH3 при наяв-
ності платини окислюється до
HNO3 за рівнянням
NH3 + 2O2- = HNO3 4- H2O. (в)
На основі цього в 1909 р. в Німеччині було збудовано пер-
її_і_1_LJ_LU_1 І і-иЛ'с 4-?
D ID 20 ЗО 40 50 60 70 80 90 100
0HN0j,%
ший дослідний завод продуктив- -70
ністю 1800 кг розбавленої HNO3 на рік. Потім такі заводи були побудовані в Бельгії, Англії та інших країнах Європи. На них
Рис. 117. Діаграма кристалізації системи HNO3 — H2O.
використовували NH3, який утворювався при коксуванні вугілля і частково від розкладання ціанаміду кальцію водяною парою. Внаслідок недосконалості технології ці заводи виявились нерентабельними.
У 1914 р. талановитий російський інженер І. І. Андреев після докладного вивчення впливу різних факторів на процес окислення NH3 запропонував спосіб виробництва HNO3 з аміачних вод коксових печей. Наприкінці 1916 р. в Юзовці (тепер Донецьк) було споруджено перший азотнокислотний завод, що працював за способом Андреева. На ньому в 1917 р. працювало вже 14 контактних апаратів. Процес окислення NH3 здійснювався без підігрівання ззовні на платино-іридієвому каталізаторі. Досвід цього заводу відіграв надзвичайно велику роль у розвитку вітчизняної і світової азотнокислотної промисловості. Тепер HNO3 виробляють у промисловості майже виключно окисленням синтетичного NH3 киснем повітря.
