Производство азотной кислоты хранение и транспортировка

Азотная кислота является одной из важнейших минеральных кислот и по объему производства занимает второе место после серной кислоты. Она образует растворимые в воде соли (нитраты), обладает нитрующим и окисляющим действием по отношению к органическим соединениям в концентрированном виде, пассивирует черные металлы. Все это обусловило широкое использование азотной кислоты в народном хозяйстве и оборонной технике. Безводная азотная кислота (моногидрат НNО3) представляет бесцветную жидкость с температурой кристаллизации – 41-60С, температурой кипения – 82-60С и плотностью – 1.513 г/м3. Смешивается с водой во всех отношениях, образуя при этом индивидуальные соединения гидраты состава НNО₃*Н₂О и НNО₃*3Н₂О, которые дают три эвтектики.

Температура кипения водных растворов азотной кислоты зависит от их концентрации. С увеличением концентрации температура кипения возрастает. Безводная азотная кислота малоустойчива термически и разлагается уже при хранении 4НNО₃↔4NО₂ +2Н₂О +О₂ +ΔH Скорость разложения возрастает с повышением концентрации, для 99% кислоты температурный градиент составляет всего 50С. При нагревании процесс ускоряется и протекает по уравнению 2НNО₃ ↔ N₂О₃ +Н₂О +О₂ +ΔН Выделяющийся оксид азота (4) растворяется в кислоте и окрашивает ее желто-оранжевый цвет. Для удаления оксида азота из кислоты в технологическом процессе ее производства предусмотрена операция «отбелки» кислоты. При растворении оксида азота (4) в кислоте образуется соединение состава НNО3*NО2 (нитроолеум), являющийся промежуточным продуктом в прямом синтезе азотной кислоты. Азотная кислота корродирует и растворяет все металлы кроме золота, платины, титана, тантала, родия, ирридия, однако в концентрированном виде пассивирует железо и его сплавы. Области применения азотной кислоты весьма разнообразны. Большая ее часть расходуется на производство азотных и комплексных минеральных удобрений и разнообразных нитратов, на производство взрывчатых веществ и ракетного топлив,. производство красителей, органическом синтезе и цветной металлургии. В н.в. в промышленных масштабах азотная кислота производится исключительно из аммиака. Поэтому структура сырья азотнокислотного производства совпадает со структурой сырья для производства аммиака.

Существует два способа производства азотной кислоты: – получение разбавленной кислоты последующим концентрированием ее в случае необходимости; – непосредственное получение концентрированной азотной кислоты. Наиболее распространен первый способ, что связано с использованием в народном хозяйстве как концентрированной, так и разбавленной кислоты. Методы различаются физико-химическими закономерностями протекающих процессов и технологическими схемами. Однако независимо от схемы, синтез азотной кислоты из аммиака описывается общей химической схемой: NН₃ NО NО₂ (N₂О₄) НNО₃ [Окисление ] [ доокисление абсорбция ] Конверсия аммиака переработка нитрозных газов Первая стадия процесса одинакова как для получения разбавленной, так и для получения концентрированной кислоты. Вторая стадия отличается рядом особенностей. Решающее значение при выборе параметров той или иной технологической схемы имеет выбор оптимального давления на каждой из стадий производства, позволяет использовать более совершенные массообменные устройства и, в конечном итоге, позволяет снизить капитальные затраты. В то же время повышение давления оказывает и негативное воздействие на экономические показатели работы агрегата: ускоряются побочные реакции на стадии окисления аммиака, снижается степень конверсии.

Механизм гетерогенного каталитического окисления аммиака состоит из следующих последовательных стадий:

– диффузия молекул аммиака и кислорода из газовой фазы к поверхности катализатора;

– активированная адсорбция молекул кислорода на поверхности катализатора с образованием промежуточного соединения

– хемосорбция молекул аммиака и образование комплекса;

– разложение комплекса с регенерацией катализатора и образованием молекул оксида азота(2) и воды;

– диффузия продуктов реакции с поверхности катализатора в газовую фазу.

1-очистка аммиака и воздуха и их смешение; 2- окисление аммиака на катализаторе; 3, 4 – охлаждение нитрозных газов с использованием теплоты процесса окисления; 5- окисление оксида азота (2) и образование азотной кислоты; 6- очистка (нейтрализация) отходящих газов; АмВС - аммиачно-воздушная смесь; НГ – нитрозные газы; ОГ – отходящие газы.

Поскольку определяющим параметром является давление, все существующие технологические схемы производства разбавленной азотной кислоты делятся на три типа: -при атмосферном давлении (тип 1);

-при высоком давлении (тип 2);

-с двумя ступенями давления (комбинированные схемы)

Технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты под высоким давлением имеет следующие основные показатели:

– давление на стадии окисления аммиака 0.73МПа;

– давление на стадии абсорбции оксида азота(4) 0.65МПа;

– катализатор – платиновые сетки;

– концентрация азотной кислоты- 0.55 –0.58 мас.дол.;

– число агрегатов –3

В схеме предусматриваются:

– каталитическая очистка отходящих газов от оксида азота (4), позволяющая снизить его концентрацию с 0.3 до 0.002% об.;

– отбелка получаемой азотной кислоты, снижающая содержание в ней оксида азота (4) с 1.0 до 0.2% об.;

– утилизация теплоты и потенциальной энергии сжатых газов и, как следствие, энергетическая автономность установки.