Усовершенствование технологического процесса производства концентрированной азотной кислоты

Аннотация
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Обзор методов получения кислоты
1.2 Обзор патентного поиска
2 Технологическая часть
2.1 Обоснование выбора метода производства
2.2 Характеристика сырья и требования к готовому продукту
2.3 Физико-химические основы производства
2.4 Описание технологической схемы производства
2.4.1 Основное и вспомогательное оборудование
2.5 Нормы технологического режима
2.6 Аналитический контроль производства
3 Расчетная часть
3.1 Материальный баланс
3.2 Тепловой баланс
3.3 Расчет основного, выбор и описание вспомогательного оборудования
3.3.1 Расчет автоклава для получения концентрированной азотной кислоты
3.3.2 Расчет холодильника концентрированной азотной кислоты
4 Мероприятия по безопасному ведению процесса
4.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов
5 Охрана окружающей среды
6 Мероприятия по обеспечению устойчивого функционирования объекта в чрезвычайных ситуациях
Заключение
Список используемых источников

Весь текст будет доступен после покупки

Азотная кислота – один из основных продуктов неорганического синтеза. По объёму производства она занимает среди других кислот одно из ведущих мест.
Основное количество товарной HNO3 расходуется в производстве азотнокислых солей (нитратов) и сложных минеральных удобрений (в настоящее время 75 – 80 %). Необходимо отметить, что азот (аммиачный, нитратный и амидный) хорошо усваивается растениями и даёт большой эффект при использовании в сельском хозяйстве.
Ассортимент продуктов, вырабатываемых современной азотной промышленностью, включает, примерно, 30 различных азотнокислых солей.
Значительное количество азотной кислоты поступает на производство технических нитратов.
HNO3 – единственный из ключевых товаров индустрии производства азотных продуктов, так как согласно размерности рынка для данной продукции, занимает 2-ю ступень, после серной кислоты. Основными продуктами являются неконцентрированная азотная кислота (до 56-57 % НNO3) и концентрированная (97,5-98,6 % НNO3).
Получаемая азотная кислота может успешно использоваться для производства азотнокислых солей и минеральных удобрений. В то же время в органическом синтезе для нитрования органических соединений необходимо применять концентрированную азотную кислоту с концентрацией вплоть до 100 %.
От 10 – 15 % азотной кислоты и жидкой N2O4 используются как окислитель в ракетной технике. Концентрированная азотная кислота применяется в производстве взрывчатых веществ – тротила, мелинита, гексогена и других.
Значительное количество концентрированной азотной кислоты применяется для получения нитропроизводных бензола, нафталина, антрацена и других соединений ароматического ряда, используемых в качестве полупродуктов в производстве синтетических красителей, а также в фармацевтической промышленности.
Азотистая кислота применяется для получения азокрасителей.
Диоксид азота находит применение при стерилизации семян перед внесением их в почву.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор
1.1 Обзор методов получения кислоты
HNO3 – известна уже более тысячи лет, в 778 г. арабский деятель науки Гебер описал метод изготовления азотной кислоты путем перегонки селитры с квасцами [1].
В России первоначальные научные труды по теме производства HNO3 стали появляться во времена М.В. Ломоносова, которые им же и были написаны.
Вплоть до начала двадцатого столетия единственной основой полу-чения HNO3 была природная селитра, а процесс базировался на реакции [2]:

В дальнейшем был предложен модифицированный способ получения HNO3, суть которого заключался в том, что процесс сернокислотного разложения се¬литры производился при разряжении (вакууме). Процесс разложения происходил со сниже¬нием температурных показателей до 80-160 °С. Длительность производства данным способом занимала порядка 6 часов, при этом достигались высокие результаты получения HNO3. Потребление горючего с целью подогрева реактора составлял внушительные 120 килограмм на 1 тонну HNO3. Данный метод производства со временем утратил свою актуальность, так как он был зависим от импорта селитры [2].
В начале двадцатого столетия учёными была решена глобальная проблема фиксации азота находящегося в атмосфере. Это предоставило людям новейший безгранич¬ный ресурс материалов для производства HNO3 и азотсодержащих продуктов. Всем известно, что в атмосфере содержится около 8000 тонн азота над каждым квадратным километром земли. Цель конверсии простого азота в NO, NO2, HNO3 была достигнута в результате труда множества ученых и экспер¬тов.
Первопроходцем в данной области был Кэвендишь, который получил оксиды азота с помощью электрической дуги. В.Н. Каранзин внес предложе-ние по усовершенствованию данного направления производства, он предло-жил добывать электричество из верхних слоев атмосферы. Первым патентооб¬ладателем в данной области деятельности стал научный деятель Лефебр в 1859 году.
«Дуговой метод» появился в 1901 году, который позволил связать азот с помо¬щью пламени, получаемой из электрической дуги. Дугообразование произво¬дилось посредством двух электродов, установленных в реакторе-печи Брэдлея- Ловджоя. Из-за неудачной конструкции реактора и высокого рас-хода энергоресурсов производства с такими установками были малопри-быльными и поэтому впоследствии не получили своего развития. Так, в «цифрах» для реализации процесса данным методом приходилось тратить 70000 кВт/ч на 1 тонну N2 [3].
Трудами многих известных ученых в результате проведенных экспериментов был найден основной способ получения аммиака, он стал главным, а также способствовал дальнейшему развитию промышленному производству HNO3.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Фигуровский Н. А. Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX века. М.: Наука, 1969.
2. Справочник азотчика. Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака. – М.: Химия, 1986. – 512 с.
3. Справочник азотчика. Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты: Производство азотных удобрений: Материалы, компрессоры и газгольдеры производств азотной кислоты и удобрений: Энергоснабжение производств связанного азота и органических продуктов: Техника безопасности производств связанного азота и органических продуктов. 2-е изд. перераб. – М.: Химия, 1987. – 464 с.
4. Патент № 2253614 http://www.freepatent.ru/patents/2253614
5. Патент № 2201892 http://www.freepatent.ru/patents/2201892
6. Патент № 2203851 http://www.freepatent.ru/patents/2203851
7. Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты.-М.:Химия, 1967. - 496 с.

Весь текст будет доступен после покупки