Salpetersyre i industrien: teknologi, trinn, funksjoner

Salpetersyre - blant de mest populære typer industrielle råvarer. Produksjonen kan gjøres på forskjellige måter - avhengig av hva slags syre må leveres til kunden. Hva er essensen av de relevante teknologier? Hvordan de beslektet med den type utgangssignal ved et salpetersyreanlegg?

Industriell produksjon av salpetersyre: historie teknologi

Først av alt, vil det være nyttig å studere de historiske fakta om hvordan å utvikle produksjon av salpetersyre i Russland. I lige industrien frigjøring av substansen, hvis vi følger den tilgjengelige informasjonen, ble innledet i henhold Peter I. Senere, M. V. Lomonosovym foreslått en fremgangsmåte for fremstilling av salpetersyre fra den nitrat - stoffet er i virkeligheten inntil tidlig i det 20. århundre ble ansett som det viktigste råstoffet for fremstilling av det aktuelle stoffet.

Sammen med nitrat, ble salpetersyreproduksjon utføres i industrien med svovelsyre. To aktuelle stoffer samvirkende, dannes salpetersyre og svovelsyre natriumoksyd. Fordelen med denne metoden er muligheten for å oppnå salpetersyre med en konsentrasjon på omtrent 96 til 98% (forutsatt bruk av råmaterialer som kreves kvalitet).

Passende teknologien forbedret tilstrekkelig aktivt - i favør av økende råstoff behandling hastighet og gi større volum av produkt utgang. Men det gradvis gitt måte til konseptet som ligger til fremstilling av salpetersyre ble utført ved kontakten av ammoniakkoksidasjons.

Også han oppfunnet en metode ved hjelp av hvilken som viktigste råstoffet for fremstilling av syre som anvendes nitrogenoksid som oppnås ved oksydasjon av den tilsvarende bue gass fra atmosfæren. Det oppfatning, ifølge som første metoden - et mer økonomisk lønnsomt.

Med forbedring av teknologiske metoder for å frigi salpetersyre dannet metode, ifølge hvilken den beste mulighet for produksjon av stoffet - involvering av industrielle infrastrukturen, som opererer ved forhøyet trykk. Et alternativ til det - produsere syre ved atmosfærisk trykk, noe som anses for å være mindre kostnadseffektivt fra et økonomisk synspunkt.

Frigivelse av substans ved normalt eller forhøyet trykk foreslår fremstilling av salpetersyre fra ammoniakk. Det er også en kombinert fremgangsmåte, som kombinerer fordelene med de to andre. Egenskaper av salpetersyre den kombinerte metode er for det første, ved oksydasjon av ammoniakk ved atmosfæretrykk, og gjennomføring av dens absorpsjon - hvis forhøyet.

Ammoniakk blir nå betraktet som den viktigste råstoffet for fremstilling av angjeldende stoffer, sammen med vann og atmosfærisk luft. La oss studere spesifisiteten av deres bruk i produksjon av mer syre.

Råvarer for produksjon av salpetersyre

Således er de viktigste råmaterialer som brukes i produksjonen av stoffet under vurdering - er ammoniakk, luft, og vann.

Dette krever anvendelse av ammoniakk i renset form. For dette er han i de ulike produksjonssykluser renset i en spesiell fordampning og destillasjon utstyr. Tilsvarende, når frigjøring av salpetersyre bør brukes og ren luft. Han er også filtreres ved hjelp av spesialutstyr. I sin tur, det vann som er brukt i frigjøring av salpetersyre, renses for urenheter og salter. I mange tilfeller, for det aktuelle stoffet er nødvendig å bruke en ren kondensat.

La oss studere i hvilken art det aktuelle stoffet kan representeres, og også på hvilken måte hver type av salpetersyre.

Varianter av salpetersyre og grunnleggende trinn i produksjonen

Det er to varianter av salpetersyre fremstilles i moderne industrielle anlegg - fortynnede og konsentrerte. Produksjon av fortynnet salpetersyre utføres i løpet av 3 hovedtrinn:

• ammoniakk konvertering (sin endelige produktet - nitrogenoksid);
• å skaffe nitrogen dioksid ;
• implementering absorpsjon av nitrogenoksyder ved hjelp av vann.

I moderne industrielle anlegg fordelt utgave av fortynnet salpetersyre i den såkalte ordningen av AK-72. Men det er, selvfølgelig, og annen teknologi utslipp av stoffet.

I sin tur kan produksjonen av konsentrert salpetersyre utføres ved å heve innholdet av stoff i fortynnet form eller ved direkte syntese. Den første metoden tillater vanligvis for å oppnå syreoppløsning i omtrent 68% konsentrasjon, som kan være utilstrekkelig for anvendelse av dette materiale i et antall områder. Derfor, også distribueres direkte syntesemetode for å oppnå en substanskonsentrasjon i størrelsesorden 97-98%.

La oss se nærmere hvordan produksjonen av salpetersyre utføres i en eller annen art. Ovenfor har vi bemerket at spørsmålet om den fortynnede stoffet kan utføres under ordningen AK-72. Studere til begynnelsen av sin spesifisitet.

fortynnet syre i AK-72 teknologi

Det anses ordning ved at produksjon av salpetersyre innebærer bruk av et lukket kretsløp, ledsaget av:

• ammoniakk konvertering;
• medfølgende kjølegasstrykk i størrelsesorden 0,42-0,47 MPa:
• implementering oksyder absorpsjon under trykk i størrelsesorden 1,1-1,26 MPa.

Sluttproduktet Kretsen AK-72 - salpetersyre i ca. 60% konsentrasjon. salpetersyre i rammen av denne teknologien blir utført i slike trinn som:

• å tilveiebringe luft fra atmosfæren inn i den industrielle enhet og gjennomføringen av dets rensing;
• komprimert luft, dens oppdeling i prosess-strømmene;
• implementering ammoniakk fordampning, rensing av den aktuelle gass fra olje og andre urenheter, så vel som dens påfølgende oppvarming;
• blanding av den rensede ammoniakk og luft, påfølgende rensing av blandingen, og overføre den til katalysatoren;
• Fremstillingen av nitrøse gasser og kjøling;
• oppsamling av kondensat med salpetersyre;
• Konsentrasjonen og absorbansen av salpetersyre;
• kjøling og rensing av det resulterende produkt.

Klar-syre sendes til lagring eller til kunden.

Sammen med den teknologi som vurderes, hvor produksjonen av salpetersyre - AK-72 anvendes er en annen populær konseptet for utslipp av stoffet, som innebærer å sikre industriell infrastruktur funksjonsdyktighet under et trykk på omtrent 0,7 MPa. Vurdere sin egenskaper.

Produkt Produkt Technology under trykket av 0,7 MPa: nyansene

Gjennom teknologi, det er snakk om, utført produksjon av fortynnet salpetersyre - som et alternativ til den AK-72 konseptet. Det involverer implementering av de følgende fremstillingstrinn aktuelle stoff.

Først av alt, som i kjent teknikk, blir luften renset. For dette formålet, som regel gjelder det en to-trinns filter. Videre, luftrensings prosheshdy, komprimeres ved hjelp av kompressor - indeks tilnærmet 0,35 MPa. Luften varmes opp - til omtrent 175 grader temperatur og må kjøles. Når dette problemet er løst, blir det sendt til en ytterligere komprimering, hvori dens trykk økes til omkring 0,716 MPa. Den nye luftstrøm, i sin tur, er oppvarmet til en høy temperatur - omtrent 270 grader ved hjelp av virkningen nitrotnyh gasser. Etter at den er blandet med ammoniakk i spesielle industrielle enhet. Stoffet blir aktivert når frigivelse av syre innledningsvis i gassformig tilstand, som er dannet på grunn av fordampning av væske. Videre har ammoniakk som skal rengjøres. Etter fremstilling av gassen varmes opp og føres til blanderen samtidig med luft. Denne blanding ble også filtrert, og etter rensing føres til ammoniakk-omdannelse. Den tilsvarende prosedyren utføres ved hjelp av et gitter av en legering av platina og rhodium ved en meget høy temperatur - 900 grader. konverteringsfrekvens i dette tilfelle er omtrent 96%.

salpetersyreproduksjon av denne teknologien medfører dannelsen av nitrøse gasser. De vises i et spesielt område av den industrielle enhet, som avkjøles. På grunn av dette, fordampning av renset vann og utseendet av høytrykksdamp. Ledes gjennom en tilsvarende enhet område av industrielle nitrøse gasser beveger seg i et oksydasjonsmiddel. Det bør bemerkes at deres oksidasjon finner sted delvis allerede i det foregående trinn syreproduksjon. Men i oksidasjons, blir det enda mer intens. Således nitrøse gasser blir oppvarmet til omtrent 335 grader. Deretter blir de avkjølt i en spesiell varmeveksler, og deretter - blir sendt til kondensatoren.

Da salpetersyre er produsert i lav konsentrasjon. Det må skilles fra de resterende nitrøse gasser - separator som brukes for dette. Fra det salpetersyre mates til absorpsjonsseksjonen region industriell enhet. Syren strømmer så i enheten under den. Imidlertid reagerer det med nitrogenoksyder, og dermed øke dens konsentrasjon. Ved utgangen er det om 55-58%. Den inneholder vanligvis oppløste oksyder som må fjernes: for dette stoffet er rettet for å rense området av enheten. Ved hjelp av oppvarmede luften som trekkes ut fra de sure oksyder. Det ferdige produktet ligger på lageret eller sendt til kunden.

Produksjon av konsentrert syre: direkte syntese

Etter å ha undersøkt hvordan produksjonen foregår med fortynnet salpetersyre, konsentrert studerer spesifisiteten av slippmidler. Blant de mest kostnadseffektiv teknologi som opptas av tilsvarende profil på foretak - innhenting syre ved direkte syntese fra råmaterialer i form av nitrogenoksyder.

Essensen i fremgangsmåten - å fremme en kjemisk reaksjon mellom nevnte stoff, vann, og oksygen ved et trykk på ca 5 MPa. Technology, på hvilken produksjon av konsentrert salpetersyre type som er basert på den fortynnede har nyanse: å tilveiebringe overføring av nitrogendioxyd i flytende form er mulig med trykk ved en temperatur nær atmosfære. Men i noen reaksjoner er konsentrasjonen av stoffet er utilstrekkelig for en oversettelse til en flytende tilstand ved vanlig trykk, og det er nødvendig å heve.

konsentrert syre produksjon fra fortynnet

I dette tilfelle er syrekonsentrasjonen er antatt av de absorberende stoffer - såsom svovelsyre, fosforsyre, forskjellige løsninger av nitrater. Grunnleggende trinnene av konsentrert salpetersyre produksjonstypen basert på anvendelse av fortynnet svovelsyre som følger.

Først blir råstoffet deles i to strømmer: den første fordamperen føres til den andre - området like utenfor kald industriell enhet. Svovelsyre, føres til apparatet, som ligger ovenfor den andre strøm av fortynnet salpetersyre. I den nedre del av apparatet, i sin tur, båret mate damp som oppvarmer blandingen blir anvendt, hvorved det fordamper fra salpetersyre. Damp stiger opp i apparatet, hvoretter utgangssignalet i et kjøleskap. Det sure damper kondenserer - opp inntil dens konsentrasjon når 98-99%.

I dette tilfellet er noen av de som er til stede innenfor rammen av denne fasen av produksjonen av nitrogenoxyder absorberte syre. Disse må fjernes fra produktet, som oftest for dette formål benyttes et par av salpetersyre, som blir sendt til kondensatoren. Ekstraherte nitrogenoksider og sure damper, som kondensat ikke er dannet, rettet mot et annet område av anordningen - absorpsjonen, hvor behandlingen med vann. Resultatet er en fortynnet syre, som igjen mates til kondensasjon og avkjøling. Det ferdige produktet sendes til lageret eller kunden.

Egenskaper konsentrat med svovelsyre

Den viktigste oppgaven, som karakteriserer produksjon av salpetersyre i industrien - gjennomføring av kostnadseffektive og effektiv av dens konsentrasjon. Det er flere måter å utvikle en optimal ordningen med sin løsning. Det er nyttig å vurdere de som er mest vanlig.

Ovenfor har vi registrert at for konsentrasjonen av angjeldende stoffer, kan svovelsyre anvendes. Det er ganske vanlig måte for å øke effektiviteten av dens anvendelse - foreløpige øke salpetersyrekonsentrasjon ved fordampning. Optimalt, at før behandlingen med svovelsyre stoffet vil ha en konsentrasjon av størrelsesorden 59-60%. Det er verdt å merke seg at i praksis er denne salpetersyreproduksjonsteknologi kjennetegnet ved lave nivåer av miljøytelse. Derfor, som et alternativ til bruken av svovelsyre vanlig å benytte nitrater. Vi vil studere deres spesifikke detaljer.

Konsentrasjon ved hjelp av nitrater

I de fleste tilfeller, for løsninger av problemet, som karakteriserer fremstillingen av salpetersyre fra ammoniakk, anvendes magnesiumnitrat eller sink. Først av alt er det vesentlig mer miljøvennlig enn den metode som omfatter anvendelse av svovelsyre. Videre gjør denne teknologien for å gi den høyeste kvalitet av salpetersyre som et endelig produkt.

Men det har flere ulemper, som bestemmer utseendet utbredt vanskeligheter i sin søknad. Først av alt - dette er en ganske høy pris av produksjonsprosessen. Videre innebærer denne teknologien i mange tilfeller utseendet av avfall behandling som kan være komplisert.

Anvendelsen av katalysatorer med utgivelsen av salpetersyre

Det er nyttig å vurdere det som andre substanser anvendes sammen med grunnleggende råmaterialer for produksjon av produktet i industriell (ofte betraktet som slike katalysatorer) salpetersyre. Bruken av angjeldende stoffer, på grunn av behovet for å øke lønnsomheten av syrefrigivelse, øke dynamikken i sin produksjon i industriell enhet.

Hovedkravet for katalysatoren ved fremstilling av det aktuelle produkt - selektivitet. Det vil si at det skal påvirke de grunnleggende kjemiske reaksjon, uten å påvirke de sekundære prosesser. Oftest, ved fremstilling av sure katalysatorer benyttes i den foreliggende blanding er platina.

Ovenfor har vi registrert at med utgivelsen av lav konsentrasjon stoffer ved forhøyede trykk benyttes katalysatorer basert på platina og rhodium. I noen tilfeller kan også påføres ved tilsetning av palladiumlegeringer. Men basismetallet i dem - platina, er dens innhold vanligvis ikke mindre enn 81%. Oppsummering av katalysatoren i dette tilfellet - for å stimulere den raske passasje av den grunnleggende kjemiske reaksjon. Som regel er det en del av det ytre diffusjon området.

I denne prosessen avhenger det av oksygendiffusjon grenser i forhold til katalysatoroverflaten. Dette trekk fører til en høyere konsentrasjon av ammoniakk - Basis-råmaterialet for fremstilling av salpetersyre på overflaten av katalysatoren, eller noen ganger i forhold til det tilsvarende tall med konsentrasjonen i luft. Mulig å øke den spesifikke vekt av forskjellige bireaksjoner hvor det er ufullstendig oksydasjon og dannelse av nitrogen eller dets oksyd. I forbindelse med dette oksygen på overflaten, bør være i en mengde som er tilstrekkelig til å forskyve ammoniakk. I dette tilfellet, er det i stand til å oppnå tilstrekkelig dypt oksidasjon.

Det skal bemerkes at sammen med platinakatalysatorer ved fremstilling av salpetersyre blir benyttet som virkestoffene. Spesielt er jern-krom. De kan redusere de økonomiske kostnadene som preger utgivelsen av det aktuelle stoffet.

Så har vi sett på måter for produksjon av salpetersyre, identifisert de viktigste typer det. Det er, som med salpetersyreproduksjonstrinn for å bli implementert avhenger av arten og den spesifikke teknologi for å produsere substansen. Det er nyttig å vurdere hva nå problemer preger den industrielle produksjonen av den ettertraktede produkt i mange områder av økonomien.

Hovedproblemene ved fremstilling av salpetersyre

Så, som vi allerede vet, er produksjon av salpetersyre ved kontakt - en av de mest vanlige i moderne industri, omfatter aktivering av en katalysator for å akselerere oksydasjonen av ammoniakk og øke produktutbyttet. Hovedproblemet er frigjøringen av produktet i - en tilstrekkelig høy pris av en egnet katalysator. I dette tilfellet har selektivitet ikke alltid nå den optimale verdien. Videre kan en betydelig del av platina som brukes som et basiselement for katalysatoren gå tapt i løpet av produksjonen. Som et resultat, igjen, senker den økonomiske effektiviteten i produktet lanseres.

Et annet problem som karakteriserer fremstillingen av salpetersyre - miljø. Ovenfor har vi registrert at når konsentrasjonen av råstoffet kan anvendes svovelsyre, og skadelige stoffer som er dannet ved passering av den tilsvarende produksjonssyklusen. Alternativet i dette tilfellet er bruk av nitrater - men dette er igjen, innebærer en økning i økonomiske kostnader. Imidlertid er miljøfaktor for moderne produsenter i dag like viktig som nivået på lønnsomheten.