Энерготехнологическая схема синтеза аммиака при среднем давлении.
Азотоводородная смесь, прошедшая систему очистки, подается сверху в колонну синтеза (1), где происходит образование аммиака. Внутреннее устройство колонны оформлено в виде трубчатого контактного аппарата с двойными теплообменными трубками. Прореагировав на 14-20% , Азотоводородная смесь выводится из колонны синтеза при 400оС, проходит котел-утилизатор (2), и при 90-100оС направляется через водяной холодильник (3) в сепаратор (4). В водяном холодильнике при 30 МПа конденсируется лишь часть аммиака. Далее газ турбоциркуляционным компрессором (5) подается в конденсационносепарационную колонну (6) , где за счет циркуляции части смеси через аммиачный испаритель (7) получают холод, необходимый для более полного выделения аммиака из смеси. В конденсационной колонне происходит смешение циркулирующего газа со свежей азотоводородной смесью. Свежая Азотоводородная смесь подается под давлением 32МПа турбокомпрессором (10), приводимой в движение паровой турбиной (9), вращаемой паром, поступающим из котла-утилизатора (2).
Выделяющееся в процессе тепло используется для нагрева воды и получения пара высокого давления в котле-утилизатора. После перегрева этот пар высокого давления поступает на паровою турбину (9), после которой под давлением 3,5 МПа направляется в конденсационные турбины, приводящие в движение насосы, вентиляторы и др.
Вопрос №16
Физико-химические основы производства разбавленной азотной кислоты. Стадия окисления оксида азота до диоксида. Нитрозные газы.
В промышленности получили применение два сорта HNO3 – слабая или разбавленная (с содержанием 50-60%) и концентрированная (96-98%)
Разбавленная азотная кислота получается окислением газообразного синтетического аммиака. В основе получения разбавленной азотной кислоты лежат следующие реакции:
1. Контактное окисление HNO3 до оксида азота: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + Q.
2. Окисление оксида азота до диоксида: 2NO + O2 = 2NO2 + Q
3. Адсорбция диоксида водой: 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + Q.
Окисление оксида азота до диоксида.
Окисление проходит по реакции:
2NO + O2 =2NO2 +Q.
При температурах ниже 150оС эта реакция практически полностью протекает в сторону образования диоксида азота. При более высокой температуре равновесие сдвигается влево и при 800оС окисление оксида азота в диоксид практически не происходит. Реакция идет с уменьшением объёма и с выделением значительного количества тепла. Понижение температуры и повышение давления увеличивают равновесный выход NO2.
При охлаждении диоксид азота может ассоциировать с образованием димера по реакции:
2NO2 = N2O4.
Скорость этой реакции очень велика. Диоксид азота взаимодействует оксидом с образованием полуторного оксида:
NO + NO2 = N2O3.
В этой реакции равновесие устанавливается практически мгновенно. Равновесие сдвигается влево с повышением давления и понижением температуры.В практических условиях содержание N2O3 в газе не значительно.
Итак, в результате реакции окисления и ассоциации оксидов образуется смесь нитрозных газов, которая кроме N2 и O2, поступающих с воздухом, содержит NO2, N2O4, N2O3, NO, N2O, и H2O.
уСоотношение концентраций различных оксидов сильно меняется в зависимости от условий, однако основным компонентом в процессе абсорбции водой является NO2.
Вопрос №17