2 Характеристика продукції, сировини, допоміжних матеріалів, енергетичних носіїв

Основною сировиною у процесі високотемпературного очищення викидного газу цеха азотної кислоти є метан, кисень у складі повітря, оксиди азоту (ІІ) і (IV).

Метан (природний газ). За звичайних умов являє собою безбарвний газ без запаху , не розчинний у воді та інших розчинниках. Вміст домішок в метані регламентується ГОСТ 5542 - 87. Найбільш типовими домішками є сірководень, сіркоорганічні сполуки (тіоли та меркаптани – як одоранти), етан, пропан, бутан.

Вимоги до метану наведені в таблиці 2.3.

Повітря . Для технічних розрахунків приймають, що сухе повітря містить (%об.): N₂ - 78,1 , О₂ -21,0 , Аr₂ - 0,9; вміст водяної пари коливається від 0,1 до 2,8 %(об.). У повітрі можуть бути присутні також сліди SO₃ , NН₃, СО₂. У районі промислових майданчиків повітря забруднене пилом різного походження, а також різноманітними компонентами неорганізованих газових викидів (SO₂, SO₃ , Н₂S , С₂Н₂ , Сl₂ та ін.) Кількість пилу в повітрі становить 0,5-1,0 мг/м³. Суміші метану з повітрям і киснем вибухонебезпечні.

Вимоги до технічного повітря наведені в таблиці 2.3.

Із багатьох кисневих сполук азоту в технології азотної кислоти найвагоміше значення мають оксид NO і діоксин NO₂ азоту, його димер N₂O₄ і нітратна кислота.

Оксид азоту (ІІ). NO безбарвний газ, що володіє парамагнітними властивостями із-за непарного числа зовнішніх електронів. Утворюється при каталітичному окисненні аміаку і являється проміжною сполукою в технології азотної кислоти. На повітрі окислюється до NO₂ .

Може бути отриманий при взаємодії азоту і кисню при високих температурах і тисках

0,5N₂ + 0,5О₂ = NO - 90,43 Дж/моль (2.1)

Монооксид азоту належить до несолетворних оксидів: ні з водою, ні з основами, ні з кислотами він не реагує.

Оксид азоту (ІІ) вступає в реакції окислення, відновлення, приєднання. Проявляє окислювальні властивості в реакціях з такими відновниками, як водень, метан, аміак та ін. На цьому засновані промислові способи знешкодження вихлопних газів азотнокислих виробництв. Відновні властивості NO проявляє в реакціях з сильними окислювачами: киснем, пероксидом водню, перманганатом калію, двооксидом марганцю та ін.. Енергійно проходить окиснення оксиду азоту NO нітратною кислотою, особливо при підвищених температурах (65-75 °С)

NО + 2НNO₃ = 3NО₂ + Н₂О – 73,6 кДж (2.2)

Оксид азоту (ІІ) легко реагує з хлором в газоподібному та рідкому середовищах, утворюючи корозійно – активний нітрозилхлорид, що здатний накопичуватись в 28-32% -вих розчинах нітратної кислоти.

Основні властивості оксиду азоту (ІІ) наведені в таблиці 2.1:

Таблиця 2.1 - Фізико-хімічні властивості оксиду азоту (ІІ)

Назва властивості та одиниця вимірювання	Значення фізичної величини
Відносна молекулярна маса	30,006
Молярний об’єм, м3/кмоль	22,388
Густина при 20 °С, кг/м3	1340

Продовження таблиці 2.1

Назва властивості та одиниця вимірювання	Значення фізичної величини
Стандартна енергія Гіббса, кДж/моль	86,746
Стандартна ентропія, Дж/(моль∙К)	210,759
Критична температура, °С	-92,9
Критичний тиск, МПа	6,335
Температура (при 0,1013 МПа), °С кипіння плавлення	-151,8 -163,6
Теплоємність при 0,1013 МПа, Дж/(кг∙К)	4065

Вимоги до оксиду азоту (ІІ) наведені в таблиці 2.3.

Оксид азоту (IV) існує у вигляді коричнево-червоної сполуки , із гострим задушливим запахом, і її безбарвного димеру N₂O_4. Рідкий NO₂ має жовтувате забарвлення. В твердому і рідкому стані переважно знаходиться у вигляді N₂O₄. При взаємодії з водою оксид азоту (ІV) утворює азотну і азотисту кислоти, з лугами – суміш нітратів ти нітритів. Добре поглинається сульфатною кислотою з утворенням нітрозилсірчаної кислоти, має високу розчинність в концентрованій азотній кислоті, трибутилсульфаті, диметилсульфаті та інших розчинниках.

Основні властивості оксиду азоту (ІV) наведені в таблиці 2.2:

Таблиця 2.2 - Фізико-хімічні властивості оксиду азоту (ІV)

Назва властивості та одиниця вимірювання	Значення фізичної величини
Відносна молекулярна маса	46,008
Молярний об’єм (N2O4), м3/кмоль	22,370
Густина рідкого NO2 при 0°С, кг/м3	1490,5
Стандартна енергія Гіббса, кДж/моль	51,87
Стандартна ентропія, Дж/(моль∙К)	240,32

Продовження таблиці 2.2

Назва властивості та одиниця вимірювання	Значення фізичної величини
Критична температура, °С	158,2
Критичний тиск, МПа	9,807
Температура (при 0,1013 МПа), °С плавлення кипіння	-11,2 21,15
Питома теплоємність рідини, Дж/(кг∙К)	1,5072

Вимоги до оксиду азоту (ІV) наведені в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 – Фізико-хімічні властивості сировини, матеріалів та готової продукції

Найменування	Найменування параметру і одиниця вимірювання	Номінальне значення з допустимими відхиленнями або діапазон регулювання	Межі допустимих значень параметрів
1	2	3	4
1. Хвостові гази на виході з абсорбційної колони.	Температура, оС Ступінь абсорбції оксидів азоту, % Об’ємна частка оксидів азоту, % Об’ємна частка кисню, %	30 - 32 2,7 – 3,1	30 – 35 не нижче 99,0 не вище 0,11 (з 1.05 по 1.10 не вище 0,15) 1,7 – 3,5
2. Хвостові гази на вході в реактор селективної очистки.	Температура, оС	235 – 270	220 – 290
3. Хвостові гази на виході з реактора селективної очистки.	Температура, оС	245 –280	225 –300
4. Газоподібний аміак в реактор селективної очистки.	Витрата, м3 /год(за н.у.)	70 – 90	40 – 110

Продовження таблиці 2.3

Найменування	Найменування параметру і одиниця вимірювання	Номінальне значення з допустимими відхиленнями або діапазон регулювання	Межі допустимих значень параметрів
5.Гази на виході з економайзерів.	Температура, оС Об’ємна частка оксидів азоту, % Об’ємна частка оксиду вуглецю, % Об’ємна частка аміаку, %	150 – 170	130 – 180 не вище 0,005 не вище 0,1 не вище 0,009

Оксиди азоту NO та NO₂ здійснюють згубний вплив на організм людини. При надходженні через органи дихання, сильно подразнюють слизову оболонку, викликають покашлювання, інколи блювання. Залежно від тривалості дії спричиняють отруєння, гострий бронхіт, втрату свідомості, набряк легенів, порушення обміну поживних речовин, серцеву слабкість, нервовий розлад, зниження артеріального тиску.