Salpetersyra i branschen: teknologi, steg, funktioner

Salpetersyra - bland de mest populära typer av industriella råvaror. Dess produktion kan ske på olika sätt - beroende på vilka typer av syra skall levereras till kunden. Vad är kärnan i relevant teknik? Hur de hänför sig till den typ av produktion till en salpetersyraanläggning?

Industriell produktion av salpetersyra: teknikhistoria

Först av allt, kommer det att vara lämpligt att studera de historiska fakta om hur man kan utveckla produktionen av salpetersyra i Ryssland. I den inhemska industrin utsläpp av ämnet, om vi följer den tillgängliga informationen, inleddes i Peter I. Senare föreslog M. V. Lomonosovym en tillverkningsmetod av salpetersyra från nitrat - om ämnet är i själva verket fram till början av 20-talet ansågs vara den viktigaste råvaran för tillverkning av ämnet i fråga.

Tillsammans med nitrat, var salpetersyra utförs i branschen med svavelsyra. Två betraktas ämnen interagerar, bildad salpetersyra och svavelsyra natriumoxid. Fördelen med denna metod är förmågan att erhålla salpetersyra vid en koncentration av ca 96-98% (under antagande av användning av råmaterial som krävs kvalitet).

Lämplig teknik förbättrats tillräckligt aktiv - till förmån för att öka råmaterialbearbetningshastighet och ge större volym av produktutgång. Men det gradvis fått ge vika för begreppet som produktionen av salpetersyra utfördes genom kontakt av ammoniak oxidation.

Också han uppfunnit en metod genom vilken som den viktigaste råvaran för produktion av syra som används kväveoxid som produceras genom oxidation av den motsvarande bågen gasen från atmosfären. Det uppfattningen, enligt vilken den första metoden - en mer ekonomiskt lönsam.

Med förbättringen av tekniska metoder för att frigöra salpetersyra bildas tillvägagångssätt, enligt vilket det bästa alternativet av produktion av substans - inblandning av industriell infrastruktur, som arbetar vid förhöjt tryck. Ett alternativ till det - producerande syran vid atmosfärstryck, vilket anses vara mindre kostnadseffektiva ur ekonomisk synpunkt.

Frisättning av substansen vid normalt eller förhöjt tryck föreslår framställning av salpetersyra från ammoniak. Det finns också en kombinerad metod, som kombinerar fördelarna med de andra två. Egenskaper hos salpetersyran det kombinerade förfarandet är, för det första, vid oxidationen av ammoniak vid atmosfärstryck, och genomförandet av dess absorption - om förhöjd.

Ammoniak anses nu vara den viktigaste råvaran för framställning av ämnen i fråga, tillsammans med vatten och atmosfärisk luft. Låt oss studera specificitet deras användning i produktion av mer syra.

Råmaterial för framställning av salpetersyra

Sålunda, de viktigaste råvaror som används i produktionen av ämnet i fråga - är ammoniak, luft och vatten.

Detta kräver användning av ammoniak i renad form. För detta är han i de olika produktionscykler rengöras i en särskild avdunstning och destillation utrustning. På liknande sätt när frisättningen av salpetersyra bör användas och ren luft. Han är också filtreras med hjälp av specialutrustning. I sin tur, det vatten som används i frigörandet av salpetersyra, rengöras från föroreningar och salter. I många fall, för ämnet i fråga är nödvändigt att använda en ren kondensat.

Låt oss studera där arten substansen ifråga kan representeras, och även det sätt på vilket varje typ av salpetersyra.

Sorter av salpetersyra och grundläggande stadier av produktion

Det finns två varianter av salpetersyra producerats i moderna industrianläggningar - utspädda och koncentrerade. Produktion av utspädd salpetersyra utförs inom 3 huvudsteg:

• ammoniakomvandling (dess slutprodukt - kväveoxid);
• erhålla kvävedioxid ;
• absorption genomförande av kväveoxider med användning av vatten.

I moderna industrianläggningar distribuerade upplagan av utspädd salpetersyra i den så kallade system för AK-72. Men det finns, naturligtvis, och annan teknik frisättning av substansen.

I sin tur, kan produktionen av koncentrerad salpetersyra åstadkommas genom att höja halten av ämnet i utspädd form eller genom direkt syntes. Den första metoden tillåter vanligtvis för att erhålla syralösning i ca 68% koncentration, vilket kan vara otillräckligt för applicering av detta material i ett antal områden. Därför också distribueras direkt syntesmetod för att erhålla en substans-koncentration av storleksordningen 97-98%.

Låt oss tänka mer i detalj hur produktionen av salpetersyra genomförs i en eller annan art. Framför vi konstaterade att frågan om den utspädda substansen kan utföras inom ramen för systemet AK-72. Studera i början av sin specificitet.

utspädd syraproduktionen i AK-72 teknik

Det betraktade systemet, genom vilken produktionen av salpetersyra innefattar användning av en sluten cykel, tillsammans med:

• ammoniak omvandling;
• åtföljer kylgas tryck i storleksordningen av 0,42-0,47 MPa:
• genomförande oxider absorption under tryck av storleksordningen 1,1-1,26 MPa.

Den slutliga produkten kretsen AK-72 - salpetersyra i ca 60% koncentration. salpetersyra inom ramen för denna teknik utföres i sådana steg som:

• tillhandahålla luft från atmosfären in i industriell enhet och genomförandet av dess rening;
• tryckluft, dess indelning i procesströmmar;
• genomförande ammoniak indunstning, rening av den lämpliga gasen från olja och andra orenheter, såväl som dess efterföljande uppvärmning;
• blandning av den renade ammoniak och luft, efterföljande rening av blandningen, och överföra den till katalysatorn;
• framställning av nitrösa gaser och kylning;
• samla kondensat med salpetersyra;
• koncentrationen och absorbansen av salpetersyra;
• kylning och rening av den resulterande produkten.

Redo-syra sänds till lagring eller till kunden.

Tillsammans med den teknik som betraktas, i vilket produktionen av salpetersyra - AK-72 appliceras är en annan populär begreppet frisättning av substansen, vilket innebär att man ser industriell infrastruktur som arbetar under ett tryck av ca 0,7 MPa. Överväga dess funktioner.

Produktprodukt Technology under trycket av 0,7 MPa: nyanser

Genom teknik, i fråga genomförs produktion av utspädd salpetersyra - som ett alternativ till AK-72 konceptet. Det handlar om att genomföra följande steg i tillverkningen ämnet i fråga.

Först av allt, såsom i den kända tekniken, är luft rengöras. För detta ändamål, som regel, gäller en två-stegsfilter. Vidare, den luftrenande prosheshdy, komprimeras av luftkompressor - index cirka 0,35 MPa. Luften värms - till omkring 175 grader temperatur och måste kylas. När detta problem löses, skickas det till en ytterligare kompression, där dess tryck ökas till omkring 0,716 MPa. Den framväxande luftflöde, i sin tur, upphettas till en hög temperatur - ca 270 grader genom verkan nitrotnyh gaserna. När det blandas med ammoniak i special industriell enhet. Ämnet aktiveras när frisättning av syra inledningsvis i det gasformiga tillståndet, som bildas beroende på förångning av vätska. Dessutom har ammoniak som ska rengöras. Efter beredning av gasen värms och matas till biandaren samtidigt med luft. Denna blandning också filtreras och efter rening matas till ammoniakomvandling. Motsvarande förfarande utförs med användning av ett galler av en legering av platina och rodium vid en mycket hög temperatur - ca 900 grader. omvandlingsfrekvensen i detta fall är ca 96%.

salpetersyra produktion genom denna teknik innefattar bildning av nitrösa gaser. De visas i en särskild del av industriell enhet som kyls. På grund av detta, avdunstning av renat vatten och utseendet av högtrycksånga. Leds genom en motsvarande ytenhet av industriella nitrösa gaser rör sig i en oxidator. Det bör noteras att deras oxidation sker dels redan i föregående steg syraproduktionen. Men i oxidationsmedel, blir det ännu mer intensiv. Sålunda nitrösa gaser upphettas till ca 335 grader. Därefter är de kyls i en speciell värmeväxlare, och sedan - skickas till kondensorn.

Sedan salpetersyra produceras i låg koncentration. Det måste separeras från de återstående nitrösa gaser - separator används för detta. Från det salpetersyran matas till absorptionsområde industriell enhet. Syran strömmar sedan i enheten under den. Emellertid, reagerar det med kväveoxider, och därigenom öka dess koncentration. Vid utgången är det ca 55-58%. Den innehåller vanligtvis upplösta oxider, vilka måste avlägsnas: för denna substans är riktad för att rensa den del av enheten. Med användning av uppvärmd luft som extraherats från de sura oxider. Den färdiga produkten placeras i lager eller levereras till kunden.

Produktion av koncentrerad syra: direkt syntes

Efter att ha undersökt hur produktionen sker med utspädd salpetersyra, koncentrerad studie specificitet släppmedel. Bland de mest kostnadseffektiva teknik som upptas av den motsvarande profilen vid de företag - erhållande syra via direkt syntes från råvaror i form av kväveoxider.

Det väsentliga i metoden - att främja en kemisk reaktion mellan nämnda substans, vatten, och syre vid ett tryck av omkring 5 MPa. Teknik, på vilken produktionen av koncentrerad salpetersyra typ baserade på den utspädda har nyans: tillhandahålla överföring av kvävedioxid i vätskeform är möjlig med tryck vid en temperatur nära atmosfärs. Men i vissa reaktioner koncentrationen av ämnet är otillräcklig för dess översättning till ett flytande tillstånd vid vanligt tryck, och det är nödvändigt att höja.

koncentrerad syraproduktion ur utspädd

I detta fall syrakoncentrationen antas av de absorberande ämnen - såsom svavelsyra, fosforsyra, olika lösningar av nitrater. Grundläggande stegen i koncentrerad salpetersyra produktion typ baserade på användning av utspädd svavelsyra enligt följande.

Först, är råmaterialet uppdelas i två strömmar: den första förångaren matas till den andra - regionen missar kall industriell enhet. Svavelsyra matas till anordningen, som ligger ovanför den andra strömmen av utspädd salpetersyra. I den nedre delen av enheten, i sin tur, genommatnings ånga som värmer blandningen används, varigenom det avdunstar från salpetersyra. Dess ångor stiga upp apparaten, varefter produktionen i ett kylskåp. Det sura ångor kondenserar - fram till dess koncentration når 98-99%.

I detta fall, en del av de närvarande inom ramen för detta skede av produktionen av kväveoxider som absorberas syra. Dessa måste avlägsnas från produkten, oftast för detta ändamål används ett par av salpetersyra, vilka skickas till kondensorn. Extraherade kväveoxider och syraångor, som kondensat bildas inte, riktad mot en annan region av enheten - absorption, där behandlingen med vatten. Resultatet är en utspädd syra, som återigen matas till kondensering och kylning. Den färdiga produkten skickas till lagret eller kunden.

Egenskaper koncentrera med svavelsyra

Den viktigaste uppgiften, som kännetecknar produktionen av salpetersyra i branschen - genomförandet av kostnadseffektiva och effektiva av dess koncentration. Det finns flera sätt att utveckla en optimal schema för dess lösning. Det är nyttigt att tänka på dem som är vanligast.

Ovan noterade vi att för koncentrationen av ämnen i fråga, kan svavelsyra användas. Det är ett ganska vanligt sätt att öka effektiviteten i sin ansökan - preliminär ökande salpetersyrakoncentration genom indunstning. Optimalt, att före behandlingen med svavelsyra ämnet kommer att ha en koncentration av storleksordningen 59-60%. Det är värt att notera att, i praktiken, är detta salpetersyra produktionsteknik som kännetecknas av låga nivåer av miljöprestanda. Därför, som ett alternativ till användningen av svavelsyra vanligt att använda nitrater. Vi kommer att studera deras specifika detaljer.

Koncentration med användning av nitrater

I de flesta fall, för lösningar av problemet, som kännetecknar produktionen av salpetersyra från ammoniak, används magnesiumnitrat eller zink. Först av allt är det betydligt mer kraft effektivare än den metod som omfattar användning av svavelsyra. Vidare medger denna teknik för att erbjuda den högsta kvaliteten av salpetersyra som en slutprodukt.

Det har dock flera nackdelar, som bestämmer utseendet på omfattande svårigheter i sin ansökan. Först av allt - det är en ganska hög kostnad för produktionen. Dessutom innebär denna teknik i många fall uppkomsten av bearbetning fast avfall som kan vara komplicerat.

Användningen av katalysatorer med frisättningen av salpetersyra

Det är användbart att betrakta det som andra ämnen används tillsammans med grundläggande råmaterial för framställning av produkten i den industriella (ofta anses som sådana katalysatorer) salpetersyra. Användningen av ämnen i fråga, på grund av behovet av att öka lönsamheten för syra frisättning, förbättra dynamiken i sin utgång i industriell enhet.

Det viktigaste kravet för katalysatorn i produktionen av produkten i fråga - selektivitet. Det vill säga, det bör påverka grundläggande kemisk reaktion utan att påverka de sekundära processerna. Oftast, vid tillverkning av syrakatalysatorer används i föreliggande komposition är platina.

Ovan noterade vi att med släppet av lågkoncentrerade substanser vid förhöjda tryck utnyttjas katalysatorer baserade på platina och rodium. I vissa fall, även appliceras med tillsats av palladiumlegeringar. Men basmetallen i dem - platina, är dess innehåll oftast inte mindre än 81%. Sammanfattning av katalysatorn i detta fall - för att stimulera den snabba passagen av den grundläggande kemiska reaktionen. Som regel är det en del av den externa spridningsområdet.

I denna process det beror på syrediffusion gränser i förhållande till katalysatorytan. Denna funktion orsakar en högre koncentration av ammoniak - det grundläggande råmaterialet för framställning av salpetersyra på ytan av katalysatorn eller ibland i jämförelse med motsvarande siffra med koncentrationen i luft. Möjligt att öka den specifika vikten av olika sidoreaktioner, i vilka det finns ofullständig oxidation och bildning av kväve eller dess oxid. I samband med detta syre vid ytan bör vara i en mängd som är tillräcklig för att förskjuta ammoniak. I detta fall är det möjligt att uppnå tillräckligt djup oxidation.

Det kan noteras att tillsammans med platinakatalysatorer vid framställningen av salpetersyra används som kombinerade substanser. I synnerhet, det järnkrom. De kan avsevärt minska de ekonomiska kostnaderna som kännetecknar utsläpp av ämnet i fråga.

Så vi tittade på olika sätt för produktion av salpetersyra, identifierat de viktigaste typerna av det. Det vill säga, som med salpetersyra produktionssteg behövs för att genomföras beror på arten och särskild teknik för att producera ämnet. Det är lämpligt att överväga nu vilka svårigheter karakterisera industriell produktion av eftertraktade produkten på många områden av ekonomin.

De största problemen vid tillverkning av salpetersyra

Så, som vi redan vet, produktion av salpetersyra genom kontakt - en av de vanligaste inom modern industri innebär aktivering av en katalysator för att accelerera oxidation av ammoniak och öka produktutbytet. Det största problemet är frisättningen av produkten i - ett tillräckligt högt pris av en lämplig katalysator. I det här fallet, inte selektivitet inte alltid når det optimala värdet. Vidare kan en betydande del av platina som används som ett baselement för katalysatorn att förloras i samband med produktionen. Som ett resultat, återigen minskar den ekonomiska effektiviteten i produktlansering.

Ett annat problem som kännetecknar produktionen av salpetersyra - miljön. Ovan noterade vi att när koncentrationen av råmaterialet kan användas svavelsyra, och skadliga substanser bildas vid passage av den motsvarande produktionscykeln. Alternativet i detta fall är användningen av nitrater - men det är återigen innebär en ökning av ekonomiska kostnader. Men det är lika viktigt som lönsamhet miljöfaktorn för moderna tillverkare idag.