Sanayide nitrik asit: teknoloji, aşamaları, özellikleri

Nitrik asit, endüstriyel hammaddelerin en popüler türleri arasındadır. Üretimi, asidin müşteriye teslim edileceği asit türüne bağlı olarak farklı yöntemlerle gerçekleştirilebilir. İlgili teknolojilerin özü nedir? Fabrikada üretilen nitrik asit türüne nasıl bağlı?

Nitrik asit sanayi üretimi : teknoloji geliştirme geçmişi

Her şeyden önce, Rusya'daki nitrik asit üretiminin nasıl geliştiğine ilişkin tarihi gerçekleri araştırmak yararlı olacaktır. Eldeki bilgileri izlersek, bu maddenin serbest bırakılması Peter I. uyarınca başlatılmıştır. Daha sonra, MV Lomonosov, tuzpetreden nitrik asit üretimi için bir yöntem önerdi - bu madde, aslında, söz konusu maddenin salınmasının ana ham maddesi olarak kabul edilen, 20. yüzyılın başına kadar.

Nitrat ile birlikte sanayide nitrik asit üretimi sülfürik asit kullanılarak gerçekleştirildi . Düşünülen iki madde birbirleriyle etkileşerek nitrik asit ve sülfürik sodyum oksit oluşturdu. Bu yöntemin avantajı, (gerekli kalitenin hammaddelerinin kullanılması şartıyla)% 96-98'lik bir konsantrasyonda nitrik asit elde etme imkanıydı.

İlgili teknoloji aktif olarak geliştirildi - hammaddelerin işlenme hızının arttırılması ve ürünün daha büyük bir hacminin serbest bırakılmasının sağlanması. Ancak giderek, nitrik asit üretiminin amonyak ile temas oksidasyonu yoluyla yapıldığı kavramına varıldı.

Aynı zamanda, atmosferden ilgili gazın ark oksidasyonu ile elde edilen azot oksidin, asidin üretiminde ana hammadde olarak kullanıldığı bir metot icat edildi. İlk metodun daha ekonomik olarak uygulanabilir olduğuna göre bakış açısı yaygınlaşmaktadır.

Nitrik asit üretimine yönelik teknolojik yaklaşımların geliştirilmesiyle, ilgili madde için en uygun üretim seçeneğinin, artan basınç altında çalışan bir endüstriyel altyapı kullanılması olduğu bir yaklaşım geliştirildi. Alternatif olarak - ekonomik açıdan, daha az maliyet-etkin olduğu düşünülen, atmosfer basıncında asit üretimi.

Maddenin normal veya artan basınçta salınması amonyaktan nitrik asit üretimini gerektirir. Diğer ikisinin de avantajlarını birleştiren birleşik bir yöntem var. Birleştirilmiş yöntemle nitrik asit üretiminin özellikleri, öncelikle atmosferik basınçta amonyak oksidasyonunda ve yüksek sıcaklıklarda emiliminin gerçekleştirilmesidir.

Amonyak, söz konusu maddenin su ve atmosferik havayla birlikte ana hammadde olarak kabul edilmektedir. Asit üretiminde kullanımlarının özelliklerini daha ayrıntılı olarak inceleyelim.

Nitrik asit üretimi için hammadde

Söz konusu maddenin üretiminde kullanılan temel hammaddeler amonyak, hava ve sudur.

Bu, saflaştırılmış bir formda amonyak kullanılmasını gerektirir. Bu amaçla, çeşitli üretim döngülerinde özel bir buharlaştırma ve damıtma ekipmanı üzerinde arıtılır. Benzer şekilde, nitrik asit üretiminde saf hava kullanılmalıdır. Ayrıca özel ekipman kullanılarak filtrelenir. Buna karşılık, nitrik asit üretiminde kullanılan su, yabancı maddeler ve tuzlardan arındırılır. Çoğu durumda, saf kondensat söz konusu maddeyi üretmek için kullanılmalıdır.

Söz konusu maddenin hangi türün temsil edileceğini ve her bir nitrik asidin nasıl üretildiğini inceleyeceğiz.

Nitrik asit çeşitleri ve üretiminin ana safhaları

Modern endüstriyel işletmelerde üretilen - seyreltik ve konsantre 2 çeşit nitrik asit vardır. Seyreltik nitrik asit üretimi üç ana aşamada gerçekleştirilir:

• Amonyağın dönüşümü (nihai ürün azot oksittir);
• Azot dioksit üretimi;
• Azot oksitlerin suyun emilmesi.

Modern sanayi tesislerinde, seyreltik nitrik asit salımı, AK-72 şeması çerçevesinde yaygındır. Ancak elbette bu maddenin serbest bırakılması için başka teknolojiler de bulunmaktadır.

Buna karşılık, konsantre nitrik asit üretimi, ilgili maddenin seyreltik formdaki seviyesini arttırarak veya doğrudan sentezle elde edilebilir. Birinci yöntem, kural olarak,% 68'lik bir konsantrasyonda bir asit solüsyonu elde etmeyi mümkün kılar ve bu, bazı alanlarda söz konusu maddenin uygulanması için yeterli olmayabilir. Dolayısıyla,% 97-98 konsantrasyonunda bir maddenin elde edilmesine izin veren doğrudan sentez yöntemi de yaygın olarak görülmektedir.

Nitrik asitin bir veya başka çeşitte nasıl üretildiğini daha ayrıntılı olarak düşünelim. Yukarıda, seyreltik maddenin serbest bırakılmasının AK-72 şemasına göre gerçekleştirilebileceğini kaydetti. Özgünlüğünün başlangıcı için çalışalım.

AK-72 teknolojisi ile seyreltik asit üretimi

Nitrik asitin üretildiği göz önünde bulundurulan şema, kapalı bir çevrimin kullanımını içerir:

• Amonyağın dönüşümü;
• Eşlik eden gazların 0.42-0.47 MPa düzeyinde soğutulması:
• 1.1-1.26 MPa seviyesinde basınç altındaki oksitler emilimi ile.

AK-72 şemasının nihai ürünü yaklaşık% 60 konsantrasyonda nitrik asittir. İncelenen teknoloji çerçevesinde nitrik asit üretimi aşağıdaki aşamaları kapsayan şekilde yürütülmektedir:

• Atmosferden endüstriyel üniteye hava akışının sağlanması ve temizlenmesi;
• Hava sıkıştırma, teknolojik akışlara ayırma;
• Amonyağın buharlaştırılması, ilgili gazın yağ ve diğer safsızlıklardan arıtılması ve müteakip ısıtma;
• Saf amonyak ve havanın karıştırılması, daha sonra karışımın saflaştırılması ve katalizöre aktarılması;
• Nitroz gazlarının alınması ve soğutulması;
• Nitrik asit ile kondens toplanması;
• Nitrik asit konsantrasyonu ve emilimi;
• Elde edilen ürünün soğutulması ve saflaştırılması.

Bitmiş asit depoya veya müşteriye gönderilir.

Nitrik asit - AK-72'nin üretimini gerçekleştiren dikkate alınan teknoloji ile birlikte, ilgili maddenin serbest bırakılması için bir başka popüler konsept kullanılır ve bu, sanayinin altyapısının 0.7 MPa seviyesinde bir basıncında işler hale geldiğini varsayar. Onun özelliklerini düşünelim.

Basınç altında 0,7 MPa ürün bırakma teknolojisi: nüanslar

Söz konusu teknoloji ile, konsantre olmayan nitrik asit üretimi, - AK-72 konseptine bir alternatif olarak gerçekleştirilmektedir. Söz konusu maddenin salımının aşağıdaki aşamalarının gerçekleştirilmesini içerir.

Her şeyden önce, önceki teknolojideki gibi, atmosferik hava saflaştırılmıştır. Bu amaçla, kural olarak, iki aşamalı bir filtre kullanılır. Ardından, arıtma safhasını atlayan hava, bir hava kompresörü vasıtasıyla yaklaşık 0.35 MPa sıkıştırılır. Hava, 175 derecelik bir sıcaklığa kadar ısınır ve soğutulması gerekir. Bu görev çözüldükten sonra, basıncın yaklaşık 0.716 MPa yükseldiği ek sıkıştırma alanına gönderilir. Nihai hava akışı, nitro-gaz maruziyetiyle yaklaşık 270 derece yüksek bir sıcaklığa ısıtılır. Endüstrileşme ünitesinin özel bir alanında amonyak ile karıştırıldıktan sonra. İlgili madde, asit başlangıçta gaz halindeyken serbest bırakıldığı zaman aktifleşir, bu da sıvının buharlaşması nedeniyle oluşur. Buna ek olarak, amonyak arındırılmalıdır. Hazırlama işleminden sonra gaz, hava ile aynı anda ısıtılır ve karıştırıcıya beslenir. Bu karışım da filtrelenir ve saflaştırmadan sonra amonyak dönüşümüne yol açar. İlgili prosedür platin ve rodyum alaşımından yapılmış ızgaralar kullanılarak 900 derecelik çok yüksek bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Dönüşüm seviyesi yaklaşık% 96'dır.

Söz konusu teknolojiye göre zayıf nitrik asit üretimi, azotlu gazların oluşumunu ima etmektedir. Soğutuldukları endüstriyel birimin özel bir alanına boşaltılırlar. Bu, arıtılmış suyun buharlaşmasına ve yüksek basınçlı buharın ortaya çıkmasına neden olur. Endüstriyel birimin uygun alanı boyunca gerçekleştirilen azotlu gazlar oksidata aktarılır. Asit üretiminin bir önceki safhasında kısmen oksitlenmelerinin gerçekleştiğine dikkat edilmelidir. Ancak oksitleyici maddede daha yoğun olur. Aynı zamanda, azotlu gazlar 335 derece civarında bir sıcaklığa ısıtılır. Ardından, özel bir ısı eşanjöründe soğutulur ve daha sonra kondansatöre gönderilir.

Bundan sonra nitrik asit zayıf bir konsantrasyonda oluşur. Kalan azot gazı ayrılmalıdır; bunun için bir ayırıcı kullanılmaktadır. Bundan, nitrik asit sanayi biriminin emme bölgesine beslenir. Asit, daha sonra aşağıdaki cihaz alanlarına akar. Bu durumda, azot oksitleri ile etkileşime girer ve bunun sonucunda konsantrasyonu artar. Çıktı olarak, yaklaşık% 55-58'dir. Kural olarak, çözülmüş oksitler içerir; bunlar çıkartılmalıdır: Bu amaçla, madde ünitenin boşaltma alanına gönderilir. Isıtılan havanın yardımıyla oksitler asitten ekstrakte edilir. Bitmiş ürün, depoya yerleştirilir veya müşteriye gönderilir.

Konsantre asit üretimi: doğrudan sentez

Seyreltik nitrik asit üretiminin nasıl yapıldığını inceledikten sonra, konsantre bir maddenin salım özelliğini inceleyelim. İlgili profilin işletmelerinde yer alan en ekonomik açıdan uygulanabilir teknolojiler arasında azot oksitler biçimindeki hammaddelerden doğrudan sentez yoluyla asit üretilmesi yer almaktadır.

Bu yöntemin özü, madde, su ve ayrıca oksijen arasındaki kimyasal reaksiyonu 5 MPa seviyesinde bir basınç altında uyarmaktır. Seyreltik bazda konsantre nitrik asit üretme teknolojisi bir nüansa sahiptir: azot dioksitin sıvı formuna geçişinin atmosferik bir basınca ve sıcaklığa bağlı olarak sağlanması mümkündür. Bununla birlikte, bazı reaksiyonlarda, mütekabil maddenin konsantrasyonu sıradan basıncın tasfiyesi için yeterli değildir ve arttırılmalıdır.

Seyreltik bazlı konsantre asit üretimi

Bu durumda, asitin emici maddelerle (örneğin sülfürik, fosforik asitler, çeşitli nitrat çözeltileri) konsantre olduğu varsayılmaktadır. Seyreltik sülfürik asitle yoğunlaştırılmış nitrik asit üretiminin ana aşamaları aşağıdaki gibidir.

İlk olarak, hammadde 2 akışa ayrılır: birincisi buharlaştırıcıya, ikincisi ise endüstriyel birimin soğuk alanına düşer. Sülfürik asit, ikinci seyreltik nitrik asit akımının üstündeki aygıt alanına verilir. Birimin alt kısmında sırayla, kullanılan karışımın ısıtıldığı buhar verilir, böylece nitrik asit buharlaşır. Buhar, aparatın üstüne çıkıp buzdolabına boşaltılır. Orada, asit buharı yoğunlaşır - konsantrasyonu% 98-99'a ulaşana kadar.

Aynı zamanda, bu aşamada bulunan azot oksitlerin bir kısmı asitle emilir. Üründen çıkarılmaları gerekir: çoğunlukla bu amaçla yoğunlaştırıcıya gönderilen nitrik asit buharı kullanılır. Ayıklanmış azot oksitler yanı sıra kondens oluşturmayan asit buharı, su emme işlemine tabi tutulduğu aygıt emme alanına gönderilir. Sonuç olarak, yine yoğunlaştırma ve soğutmaya gönderilen seyreltik bir asit oluşur. Nihai ürün depoya veya müşteriye gönderilir.

Sülfürik asitle konsantrasyon özellikleri

Endüstride nitrik asit üretimini karakterize eden temel görev, maliyet etkinliği ve etkin konsantrasyonunun gerçekleştirilmesidir. Çözüm için en uygun şemanın geliştirilmesine yönelik birkaç yaklaşım vardır. En yaygın olanlar dikkate alınması yararlı olacaktır.

Yukarıda belirttiğimiz gibi, söz konusu maddeyi konsantre etmek için sülfürik asit kullanılabilir. Kullanımının etkinliğini artırmak için oldukça yaygın bir yol var - buharlaşma ile nitrik asit konsantrasyonunda bir ön yükselme. Sülfürik asit ile muamele edilmeden önce, uygun maddenin yaklaşık% 59-60'lık bir konsantrasyona sahip olması optimaldir. Uygulamada bu nitrik asit üretim teknolojisinin düşük bir çevre dostu olma özelliği ile karakterize edildiği unutulmamalıdır. Bu nedenle, sülfürik asit kullanımına bir alternatif olarak, nitrat kullanımı yaygın bir yöntemdir. Ayrıntılarını ayrıntılarıyla inceleyelim.

Nitratlarla yoğunlaşma

Genellikle magnezyum veya çinko nitratları, amonyaktan nitrik asit üretimini karakterize eden göz önüne alan sorunu çözmek için kullanılır. Öncelikle, sülfürik asit kullanımını içeren yöntemden çok daha çevre dostu. Buna ek olarak, bu teknoloji nihai ürün olarak nitrik asidin en yüksek kalitesini sağlamaya izin verir.

Aynı zamanda, yaygın uygulamasında zorlukların ortaya çıkmasını önceden belirleyen bir takım eksiklikler bulunmaktadır. Her şeyden önce, bu üretim sürecinin oldukça yüksek maliyetli bir fiyattır. Buna ek olarak, bu teknoloji çoğu durumda, katı atıkların işlenmesini içerir; bu işlemin işlenmesi karmaşık olabilir.

Katalizörlerin nitrik asit üretiminde kullanılması

Sanayide (çoğunlukla katalizörler dikkate alındığında) nitrik asit üretimi söz konusu ürünün üretiminde ana hammadde ile birlikte hangi diğer maddelerin kullanıldığını göz önüne almak yararlı olacaktır. Söz konusu maddelerin kullanımı, asit üretiminin kârlılığını arttırma, sanayi birimi üzerindeki üretim dinamiklerini artırma ihtiyacından kaynaklanmaktadır.

Söz konusu ürünün üretiminde katalizörün ana şartı, hareketin seçiciliğidir. Yani, yan prosesleri etkilemeksizin temel kimyasal reaksiyon üzerinde etkili olmalı. Çoğunlukla asit katalizörleri üretilirken platin bulunur.

Yukarıda, yüksek basınçta zayıf konsantre bir maddenin serbest bırakılmasının platin ve rodyum bazlı katalizörleri içerdiğini belirttik. Bazı durumlarda, paladyum ilaveli alaşımlar da kullanılır. Ama içinde ana metal platin, içeriği genellikle en az% 81'dir. Bu durumda katalizörün özü, temel kimyasal reaksiyonun hızlı geçişini teşvik etmektir. Kural olarak, dış difüzyon bölümü çerçevesinde gerçekleşir.

Bu işlemde, katalizör yüzeyine göre oksijen difüzyon sınırları bağlıdır. Bu özellik, bir amonyak yüksek bir konsantrasyona yol açar - nitrik asidin üretimi için temel hammadde katalizör ya da bazen yüzeyi üzerinde havada konsantrasyon ile ilgili şekil ile karşılaştırıldığında arttırılmıştır. nitrojen ya da oksit eksik oksidasyonu oluşumu ve var olduğu çeşitli yan reaksiyonların özgül ağırlığı arttırmak mümkündür. yüzeyde bu oksijen ile bağlantılı olarak amonyak yerini değiştirmek için yeterli bir miktarda olmalıdır. Bu durumda, yeterince derin oksidasyon elde edebilmektedir.

Nitrik asit üretim platin katalizörler ile bir araya getirilmiş maddeler olarak kullanılabilir olduğu not edilebilir. Özellikle, demir-krom. Bunlar önemli ölçüde söz konusu maddenin salınımını karakterize ekonomik maliyetlerini azaltabilir.

Demek ki, nitrik asit üretiminin yollarını inceledi bunun başlıca türlerini belirledi. türleri ve madde üreten spesifik teknolojiye bağlıdır uygulanacak için gerekli nitrik asit üretim adımları gibi bu vardır. Zorluklar ekonominin birçok alanda rağbet gören ürünün sanayi üretimini karakterize şimdi ne dikkate almak yararlı olur.

nitrik asit üretiminde temel sorunları

Bildiğimiz gibi Yani, temas ile nitrik asidin üretimi - modern sanayi en yaygın olanlarından biri, amonyak oksidasyonu hızlandırmak ve ürünü arttırmak üzere, bir katalizör aktivasyonunu kapsar. uygun bir katalizör, yeterince yüksek bir fiyat - temel sorun, ürünün sürümüdür. Bu durumda, seçicilik her zaman optimum değer bulmuyor. Ayrıca, katalizör için bir baz elemanı olarak kullanılan platin önemli bir kısmının üretim sırasında kaybolabilir. Sonuç olarak, yine, ürünün serbest bırakıldığı ekonomik verimliliği azaltır.

Nitrik asit üretim karakterize Başka bir problem - Çevresel. Hammadde konsantrasyonu, sülfürik asit kullanılabilir ve zaman zararlı maddeler karşılık gelen üretim döngüsünün geçişi üzerine oluşturulduğu not üzerinde. Bu durumda alternatif nitrat kullanılmasıdır - ama bu, yine ekonomik maliyetlerinde bir artış anlamına edilir. Ancak, modern üreticileri için çevresel faktör bugün karlılık düzeyine kadar önemlidir.