Výroba kyseliny dusičné v průmyslu: technologie, stupně, vlastnosti

Kyselina dusičná - mezi nejoblíbenější typy průmyslových surovin. Jeho výroba může být provedeno různými způsoby - v závislosti na tom, jaké druhy kyseliny musí být doručena zákazníkovi. Co je podstatou příslušných technologií? Jak se vztahují k typu výstupu v závodě kyseliny dusičné?

Průmyslová výroba kyseliny dusičné: historie technologie

Za prvé, bude užitečné studovat historická fakta o tom, jak rozvíjet výrobu kyseliny dusičné v Rusku. V domácím průmyslu uvolňování látky, pokud budeme sledovat dostupné informace, byla zahájena za Petra I. Později, M. V. Lomonosovym navrhl způsob výroby kyseliny dusičné z dusičnanu - látka je ve skutečnosti až do počátku 20. století byla považována za hlavní surovinou pro výrobu látky.

Spolu s dusičnanem, výroba kyseliny dusičné byla provedena v průmyslu s kyselinou sírovou. Dvě považovány za látky interagující, vytvořené kyselinou dusičnou a sírovou oxidu sodného. Výhodou této metody je možnost získání kyseliny dusičné v koncentraci asi 96 až 98% (za předpokladu, že využití surovin požadované kvality).

Vhodné technologie zlepšila dostatečně aktivní - ve prospěch zvýšení surového rychlosti zpracování materiálu a poskytuje větší objem výstupu produktu. Avšak postupně ustoupil koncepce, na které byla výroba kyseliny dusičné prováděných kontaktu oxidace amoniaku.

Také vynalezl způsob, který jako hlavní surovina pro výrobu kyseliny používaný oxid dusnatý produkovaný oxidací odpovídajícího oblouku plynu z atmosféry. Rozhodl názor, podle kterého je první metody - více ekonomicky rentabilní.

S zlepšení technologických postupů pro uvolnění vytvořeného přístup kyselina dusičná, podle kterého je nejlepší možnost výroby této látky - zapojení průmyslové infrastruktury, pracující při zvýšeném tlaku. Alternativou k ní - výrobu kyseliny při atmosférickém tlaku, který je považován za méně efektivní z ekonomického hlediska.

Uvolňování látky při normálním nebo zvýšeném tlaku navrhnout výrobu kyseliny dusičné z amoniaku. K dispozici je také kombinovaná, který v sobě spojuje výhody ostatních dvou. Vlastnosti kyseliny dusičné kombinované metody jsou, za prvé, při oxidaci amoniaku za atmosférického tlaku, a při provádění jeho absorpce - v případě zvýšené.

Amoniak je nyní považován za hlavní surovinou pro výrobu dotčených látek, spolu s vodou a atmosférickým vzduchem. Podívejme se na specifičnost jejich použití při výrobě většího množství kyseliny.

Suroviny pro výrobu kyseliny dusičné

To znamená, že hlavní suroviny používané při výrobě látky uvažované - je amoniak, vzduch a voda.

To vyžaduje použití amoniaku v čištěné formě. Za tímto účelem se v různých výrobních cyklů se čistí ve speciálním odpařovací a destilační zařízení. Podobně, když je třeba použít uvolňování kyseliny dusičné a čistý vzduch. On je také filtrován pomocí speciálního vybavení. Na druhé straně, voda, která se používá k uvolnění kyseliny dusičné, vyčistit od nečistot a solí. V mnoha případech je pro dané látky je nutné použít čistý kondenzát.

Podívejme se na, ve kterém druhy daná látka může být zastoupena, a také způsob, ve kterém každý druh kyseliny dusičné.

Odrůdy kyseliny dusičné a základní fáze jeho výroby

K dispozici jsou dva druhy kyseliny dusičné v moderních průmyslových závodech - zředěné a koncentrované. Výroba zředěnou kyselinou dusičnou se provádí v rámci 3 hlavních kroků:

• konverze amoniaku (jeho konečný produkt - oxid dusnatý);
• získání oxid dusičitý ;
• absorpce provádění oxidů dusíku za použití vody.

V moderních průmyslových provozech distribuci vydání zředěné kyseliny dusičné v tzv schématu AK-72. Ale je tu samozřejmě i jiné technologie uvolňování látky.

Na druhé straně je výroba koncentrované kyseliny dusičné může být provedeno zvýšením obsahu látky ve zředěné formě, nebo přímou syntézou. První metoda se obvykle umožňuje získat roztok kyseliny v koncentraci asi 68%, což může být nedostatečné pro použití tohoto materiálu v řadě oblastí. Proto také distribuován přímé metody syntézy pro získání koncentrace látky v řádu 97-98%.

Zvažme podrobněji, jak se výroba kyseliny dusičné se provádí v jednom nebo jiného druhu. Výše jsme uvedli, že otázka zředěného látky může být prováděna v rámci systému AK-72. Studovat na začátku své specifičnosti.

Zředěná kyselina výrobu v AK-72 technologie

Uvažovaný systém, kterým je výroba kyseliny dusičné zahrnuje použití uzavřeném cyklu, doprovázené:

• konverze amoniaku;
• doprovodných chlazení tlak plynu v řádu 0,42-0,47 MPa:
• Implementace oxidy absorpci pod tlakem řádově 1,1-1,26 MPa.

Konečný produkt obvod AK-72 - kyselina dusičná v koncentraci asi 60%. kyselina dusičná v rámci této technologie se provádí v těchto krocích, jako jsou:

• poskytování vzduchu z atmosféry do průmyslové jednotky a provádění jeho čištění;
• stlačeného vzduchu, jeho rozdělení do procesních proudů;
• Implementace amoniak odpařování, čištění příslušného plynu z ropy a jiných nečistot, jakož i jeho následné zahřátí;
• smísením vyčištěné amoniaku a vzduchu, následné čištění směsi, a přenos na katalyzátoru;
• příprava nitrózních plynů a chlazení;
• sběr kondenzátu s kyselinou dusičnou;
• koncentrace a absorbance kyseliny dusičné;
• chlazení a čištění výsledného produktu.

Ready-kyselina je poslán do skladu nebo k zákazníkovi.

Spolu s technologií posuzovaného, ve kterém je výroba kyseliny dusičné - se nanese AK-72 je další populární koncept uvolňování látky, která zahrnuje zajištění průmyslovou infrastrukturu fungující za tlaku asi 0,7 MPa. Zvážit jeho vlastnosti.

Technologie produktu pod tlakem 0,7 MPa: nuance

Díky technologii, se jedná, provádí výroba zředěné kyseliny dusičné - jako alternativa k pojmu AK-72. To zahrnuje provádění těchto fází výroby látku se jedná.

Za prvé, jak je z dosavadního stavu techniky, se vyčistí vzduch. Za tímto účelem, zpravidla to platí dvoustupňový filtr. Dále se čištění vzduchu prosheshdy, stlačuje kompresorem - index přibližně 0,35 MPa. Vzduch se zahřívá - na asi 175 stupňů teploty a musí být ochlazen. Jakmile je tento problém řešen, je odeslán k dalšímu stlačení, při kterém se jeho tlak zvýší na přibližně 0,716 MPa. Proudění vznikající vzduchu, pak se zahřívá na vysokou teplotu - 270 ° působením nitrotnyh plynů. Poté, co se smísí s amoniakem ve speciálních průmyslových zařízení. Látka se aktivuje při uvolňování kyseliny zpočátku v plynném stavu, který je vytvořen v důsledku odpařování kapaliny. Kromě toho, amoniak se musí očistit. Po přípravě se plyn zahřívá a vede se do mísiče současně se vzduchem. Tato směs se také filtrovány a po čištění přivádí do konverze amoniaku. Odpovídající postup se provádí za použití mřížky ze slitiny platiny a rhodia při velmi vysoké teplotě - cca 900 stupňů. Míra konverze je v tomto případě přibližně 96%.

výroba kyseliny dusičné, které tato technologie zahrnuje vytvoření nitrózní plyny. Jsou zobrazeny ve zvláštní oblasti průmyslové jednotky, které jsou chlazené. Vzhledem k tomu, odpařování čištěné vody a vzhled vysokotlaké páry. Vedena přes odpovídající jednotku plochy průmyslových nitrózní plyny pohybují okysličovadlo. Je třeba poznamenat, že jejich oxidace probíhá částečně již v předchozím kroku výroby kyseliny. Ale v okysličovadlo se stává ještě intenzivnější. Tak nitrózní plyny se zahřeje na teplotu 335 stupňů. Následně se ochladí na speciálním tepelném výměníku, a potom - jsou zasílány do kondenzátoru.

Pak se kyselina dusičná je produkován v nízké koncentraci. To musí být oddělena od zbývajících nitrózní plyny - separátor se používá pro toto. Z ní kyselina dusičná přiváděn do absorpční oblasti průmyslové jednotky. Kyselina pak proudí v jednotce pod ním. Nicméně, to reaguje s oxidy dusíku, čímž se zvyšuje jeho koncentraci. Na výstupu je asi 55-58%. To obvykle obsahuje rozpuštěné kysličníky, které musí být odstraněny, neboť je tato látka směřuje k vyčištění plochy jednotky. Pomocí ohřátého vzduchu extrahovaného z kyselých oxidů. Hotový výrobek se umístí do skladu nebo dodávány k zákazníkovi.

Výroba kyseliny koncentrované: přímá syntéza

Po přezkoumání, jak probíhá výroba se zředěnou kyselinou dusičnou, koncentrovanou studii specifity separátor. Mezi nejvíce nákladově efektivní technologie, na které se nachází odpovídající profilu v podnicích - získání kyseliny přes přímou syntézou z surovin ve formě oxidů dusíku.

Podstatou metody - v podpoře chemickou reakci mezi uvedené látky, vody a kyslíku při tlaku 5 MPa. Technologie, na kterých je produkce koncentrované typu kyseliny dusičné, vztaženo na zředěný má Nuance: poskytnutí přenosu oxidu dusíku v kapalné formě, je možné s tlakem při teplotě blízké atmosférickému. Nicméně, v některých reakcích koncentrace látky je dostatečná pro jeho překlad do kapalného stavu při běžném tlaku, a že je nutné zvýšit.

výroba koncentrovaná kyselina ze zředěných

V tomto případě je koncentrace kyseliny předpokládá absorpčními látkami - jako je například kyselina sírová, kyselina fosforečná, různých roztoků dusičnanů. Základní kroky koncentrované dusičné výrobního typu kyseliny na bázi za použití zředěné kyseliny sírové následovně.

Nejprve surovina je rozdělen do dvou proudů: první výparník je přiváděn do druhé - oblast mine studené průmyslové jednotky. Kyselina sírová se přivádí do zařízení, která se nachází nad druhou proudu zředěné kyseliny dusičné. Ve spodní části jednotky, podle pořadí, provádí přívodu páry, který ohřívá se používá směs, přičemž se odpařuje z kyseliny dusičné. Jeho páry stoupají přístroj, po kterém výstupní v chladničce. Tam kyselé páry kondenzují - až do jeho koncentrace dosáhne 98-99%.

V tomto případě, některé z těch, přítomné v rámci této fázi produkce oxidů dusíku absorbované kyseliny. Tyto musí být odstraněny z produktu, nejčastěji pro tento účel použít dvojici kyseliny dusičné, které se posílají do kondenzátoru. Extrahované oxidů dusíku a kyselé páry, které kondenzát není vytvořena, zaměřen na jiné části zařízení - absorpce, kde se působením vody. Výsledkem je zředěná kyselina, která se opět přivádí do kondenzaci a chlazení. Hotový výrobek je poslán do skladu nebo zákazníka.

Vlastnosti koncentrát s kyselinou sírovou

Základním problémem, který charakterizuje tvorbu kyseliny dusičné v průmyslu - provádění nákladově efektivní a účinné na jeho koncentraci. Existuje několik přístupů k rozvoji optimální plán jeho řešení. Je vhodné vzít v úvahu ty, které jsou nejběžnější.

Nad jsme zaznamenali, že pro koncentraci látek v otázce, může být použita kyselina sírová. Tam je docela běžný způsob, jak zvýšit účinnost jeho aplikaci - předběžné zvyšující se koncentrace kyseliny dusičné odpařením. V optimálním případě, že před reakcí s kyselinou sírovou látka bude mít koncentraci v řádu 59-60%. Stojí za zmínku, že v praxi to dusičné technologie výroby kyseliny se vyznačuje nízkou úrovní ochrany životního prostředí. Proto, jako alternativu k použití kyseliny sírové společné použití dusičnany. Budeme studovat jejich specifické detaily.

Koncentrační použití dusičnanů

Ve většině případů se pro řešení tohoto problému, který charakterizuje tvorbu kyseliny dusičné z amoniaku, který se používá dusičnan hořečnatý nebo zinku. V prvé řadě to je podstatně šetrnější k životnímu prostředí, než je metoda, která zahrnuje použití kyseliny sírové. Dále tato technologie umožňuje poskytovat nejvyšší kvalitu kyseliny dusičné jako konečný produkt.

Nicméně, to má několik nevýhod, které určují vzhled rozšířených potíží ve své žádosti. Za prvé - je to poměrně vysoká pořizovací náklady výrobního procesu. Kromě toho je tato technika zahrnuje v mnoha případech vzhledu zpracování pevného odpadu, které mohou být složité.

Použití katalyzátorů s vydáním kyseliny dusičné

Je užitečné uvažovat to, jiné látky se používají spolu s základních surovin pro výrobu produktu v průmyslovém (často považován za takových katalyzátorů) kyseliny dusičné. Použití látek v otázce, vzhledem k potřebě zvýšit ziskovost kyseliny uvolnění, zlepšení dynamiky jejího výkonu v průmyslové jednotce.

Hlavním požadavkem pro katalyzátor při výrobě daného produktu - selektivita. To znamená, že by mělo vliv na základní chemickou reakci, aniž by to ovlivnilo sekundární procesy. Nejčastěji v výroba kyselých katalyzátorů se používají v kompozici podle vynálezu, jsou platina.

Nad jsme zaznamenali, že s vydáním s nízkou koncentrací látek při zvýšených tlacích se používají katalyzátory na bázi platiny a rhodia. V některých případech, být rovněž aplikován s přídavkem slitiny palladia. Ale základní kov v nich - platina, jeho obsah je obvykle menší než 81%. Shrnutí katalyzátoru v tomto případě - stimulovat rychlý průchod základní chemické reakce. Zpravidla je součástí vnější difúzní oblasti.

V tomto procesu je závislá na kyslík difuzní omezení vzhledem k povrchu katalyzátoru. Tato vlastnost způsobuje vyšší koncentraci amoniaku - základní surovinou pro výrobu kyseliny dusičné na povrchu katalyzátoru, nebo někdy ve srovnání s odpovídajícím obrázku s koncentrací ve vzduchu. Možnost zvýšení měrné hmotnosti různých vedlejších reakcí, ve kterých jsou neúplné oxidaci a tvorbě dusíku nebo jeho oxid. V souvislosti s tímto kyslíkem na povrchu by měla být v množství postačujícím k posunutí amoniaku. V tomto případě je možné dosáhnout dostatečně hlubokého oxidace.

Je třeba poznamenat, že spolu s platinovými katalyzátory při výrobě kyseliny dusičné se používají jako kombinované látky. Zejména železo-chrom. Mohou výrazně snížit ekonomické náklady, které charakterizují uvolňování dané látky.

Takže jsme se zaměřili na způsoby výroby kyseliny dusičné, identifikovali hlavní typy ní. To znamená, že stejně jako u dusičné výrobních kroků kyselin potřebných k realizaci, závisí na druhu a konkrétní technologie výroby látky. Je vhodné, aby zvážila co teď potíže charakterizovat průmyslovou výrobu nejvyhledávanějších produktu v mnoha oblastech hospodářství.

Hlavní problémy při výrobě kyseliny dusičné

Tak, jak již víme, výroba kyseliny dusičné při styku s - jedním z nejčastějších v moderním průmyslu, zahrnuje aktivaci katalyzátoru k urychlení oxidace amoniaku a zvýšení výtěžku produktu. Hlavním problémem je uvolnění výrobku - dostatečně vysokou cenu vhodného katalyzátoru. V tomto případě, je selektivita není vždy dosáhnout optimální hodnotu. Kromě toho značná část z platiny, která se používá jako základní prvek pro katalyzátor mohou být ztracena v průběhu výroby. Výsledkem je, opět, snižuje ekonomickou efektivnost uvolnění produktu.

Dalším problémem, který charakterizuje tvorbu kyseliny dusičné - na životní prostředí. Nad jsme zaznamenali, že, když je koncentrace surového materiálu může být použita kyselina sírová, a škodlivé látky vznikají při průchodu příslušného výrobního cyklu. Alternativou v tomto případě je použití dusičnany - ale to je opět předpokládá nárůst ekonomické náklady. Nicméně, faktor prostředí pro moderní výrobců je dnes stejně důležitá jako na míru ziskovosti.