Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Рис 10 Контактное отделение с двойным контактированием
/, 2, 4, 5 — теплообменники, 3 — контактный аппарат, в 8 — аб-* сорберы, 7 — волокнистый фильтр
ционной способности является кислота, содержащая 98,3% H2SO4 и обладающая ничтожно малой упругостью как водяного пара, так и SO3. Однако за один цикл в башне невозможно закрепление кислоты с 98,3% до стандартного олеума, содержащего 18,5—20% свободной трехокиси серы. Ввиду большого теплового эффекта абсорбции при адиабатическом процессе в башне кислота разогревается и абсорбция прекращается. Поэтому для получения олеума абсорбцию ведут в двух последовательно установленных башнях с насадкой: первая из них орошается олеумом, а вторая—98,3%-ной серной кислотой. Для улучшения абсорбции охлаждают газ и кислоту, поступающую в абсорбер, при этом увеличивается движущая сила процесса. Во всех башнях контактного производства, включая и абсорберы, количество орошающей кислоты во много раз больше, чем нужно для поглощения компонентов газа (H2O, SO3), и определяется тепловым балансом. Для охлаждения циркулирующих кислот устанавливаются обычно оросительные холодильники, в трубах которых, орошаемых снаружи холодной водой, протекает охлаждаемая кислота.
Контактное производство серной кислоты—это крупномасштабное непрерывное, механизированное производство. В настоящее время проводится комплексная автоматизация контактных цехов. Расходные коэффициенты при производстве серной кислоты из колчедана на 1 т моногидрата H2SO4 составляют примерно: условного (45% S) колчедана 0,82 т, электроэнергии 82 кВт-ч, воды 50 м3. Себестоимость кислоты составляет. 14—16 руб. за 1 т, в том числе стоимость колчедана составляет в среднем почти 50% от всей стоимости кислоты. Уровень механизации таков,что зарплата основных рабочих составляет лишь около 5% себестоимости кислоты. При применении контактных аппаратов со взвешенным слоем катализатора целесообразно производить и перерабатывать газ концентрацией И—12% SO2 и 10—9% O2, что сильно уменьшает объемы аппаратуры и дает экономию электроэнергии на работу турбокомпрессора и насосов. Важнейшие тенденции развития производства серной кислоты типичны для многих химических производств. 1. Увеличение мощности аппаратуры при одновременной комплексной автоматизации производства. 2. Интенсификация процессов путем применения реакторов кипящего слоя (печи и контактные аппараты КС) и активных катализаторов, производства и переработки концентрированной двуокиси серы с использованием кислорода. 3. Разработка энерго-технологических схем с максимальным использованием тепла экзотермических реакций, в том числе циклических и схем под давлением. 4. Увеличение степеней превращения на всех стадиях производства для снижения расходных коэффициентов по сырью и уменьшению вредных выбросов. 5. Использование сернистых соединений (S1 SO2, SO3, H2S) из технологических и отходящих газов, а также жидких отходов других производств. 6. Обезвреживание отходящих газов и сточных вод.
СИНТЕЗ АММИАКА
і. СВЯЗАННЫЙ АЗОТ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ, МЕТОДЫ ФИКСАЦИИ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА
Азот относится к группе химических элементов, играющих исключительно важную роль в живой природе и жизни человека. Азот участвует в основных биохимических процессах. В составе белков он образует важнейшие питательные вещества для человека и животных. Но в синтезе белков в растительных и животных организмах участвует не элементарный азот, а его химические соединения, прежде всего аммиак. Из аммиака получают азотную кислоту и азотные удобрения. В условиях мирного времени подавляющее количество соединений азота расходуется на производство удобрений. Соединения азота также широко применяются в производстве промежуточных продуктов и красителей, для изготовления пластических масс (например, аминопластов), химических волокон, фотографических препаратов, медикаментов и ряда других важных для народного хозяйства продуктов. Большое значение соединения азота имеют в производстве взрывчатых и зажигательных веществ.
Источников связанного азота в природе, имеющих промышленное значение, крайне мало. Крупные месторождения связанного азота в виде нитрата натрия были найдены лишь в Чили и позднее в Южной Африке. Некоторое количество связанного азота (в виде сульфата аммония) получается при переработке коксового газа, однако этот источник сравнительно невелик. Синтез соединений азота из свободного атмосферного азота был осуществлен в начале XX в. тремя методами: дуговым, цианамидным и аммиачным.
Дуговой метод заключается в том, что при высокой температуре азот соединяется с кислородом воздуха по уравнению реакции N2 + O2 із 2NO — 179,2 кДж. Окись азота окисляется до двуокиси, которая поглощается водой с образованием HNO3. Способ был оставлен ввиду малого выхода окиси азота и громадной затраты электроэнергии на образование электрической дуги. Однако в настоящее время подобный метод высокотемпературного окисления азота кислородом воздуха возрождается на основе применения плазменных процессов.
Цианамидный метод заключается в том, что тонко-измельченный карбид кальция при температуре около 1000°С взаимодействует с азотом по уравнению
