【正文】 ............ 9 硝酸的毒性、安全和貯運 [5] ...................................... 10 第二章 稀硝酸生產(chǎn)流程綜述 .......................................... 11 各種生產(chǎn)方法綜述 ............................................... 11 常壓法 ....................................................... 11 加壓法 ....................................................... 11 綜合法 ...................................................... 12 稀硝酸生產(chǎn)流程的確定 .......................................... 13 稀硝酸生產(chǎn)的主要原理 .......................................... 14 第三章 氨的接觸氧化 [11].............................................. 16 氨的接觸氧化原理 [12， 13] ........................................... 16 催化劑的選擇 ................................................. 17 鉑系催化劑 [14] ................................................. 17 化學(xué)組成 .................................................... 17 物理性狀 .................................................... 18 鉑網(wǎng)的活化、中毒及再生 ...................................... 18 鉑網(wǎng)的損失和回收 ............................................ 19 氨催化氧化的反應(yīng)動力學(xué) [15] .................................... 20 工藝條件的確定 .............................................. 21 混合氣組成 ..................................................... 22 爆炸及其防止 [16]................................................ 23 氨接觸氧化工藝流程 ............................................. 24 空氣和氨的凈化 ............................................... 24 混合氣體的配制 ............................................... 25 反應(yīng)熱的利用 ................................................. 25 工藝流程簡述 ................................................. 25 第四章 一氧化氮的氧化 [17]............................................ 27 一氧化氮氧化機(jī)理 ............................................. 27 氧化反應(yīng)的影響因素 ............................................ 27 一氧化氨氧化的工藝流程 ........................................ 28 第五章 氮氧化物的吸收 .............................................. 30 氮氧化物吸收機(jī)理 ............................................... 30 工藝條件的確定 ................................................. 30 吸收溫度 ..................................................... 30 操作壓力 ..................................................... 31 氣體組成 ..................................................... 31 第六章 工藝計算 [18].................................................. 32 物料衡算 ....................................................... 32 反應(yīng)器（氧化） .............................................. 32 廢熱鍋爐（ WHB）和冷卻 冷凝器 ................................ 34 吸收塔 ...................................................... 36 生成的酸 .................................................... 39 總收率 ..................................................... 40 放大至所需生產(chǎn)的速率 ....................................... 40 能量衡算 [19， 20] .................................................. 41 壓縮機(jī)（透平機(jī)） ............................................ 41 氨氣化 ...................................................... 42 氧化器 ...................................................... 43 第七章 主要設(shè)備的工藝計算和選型 [22].................................. 45 氨氧化爐 [23， 24] ................................................... 45 設(shè)備簡介 ..................................................... 45 工藝計算及選型 ............................................... 45 酸吸收塔 ...................................................... 47 其他設(shè)備選型 [25] ................................................ 48 第八章 車間設(shè)備布置 [26~28] ........................................... 49 第九章 硝酸尾氣的處理 [29]............................................ 50 溶液吸收法 ..................................................... 50 堿液吸收 ................................................... 50 亞硫酸溶液吸收法 ........................................... 51 延長吸收法 ................................................. 51 用稀硝酸加釩鹽吸收法 ....................................... 51 硝酸吸收法 ................................................. 51 固體物質(zhì)吸收或吸附法 .......................................... 52 固體物質(zhì)吸收法 .............................................. 52 固體吸附法 .................................................. 52 催化還原法 .................................................... 52 第十章 設(shè)計總結(jié)與討論 [30]........................................... 54 參考文獻(xiàn) ........................................................... 56 前 言 經(jīng)過二年的學(xué)習(xí)和在車間的生產(chǎn)實踐，我深刻理解了化工設(shè)計的真諦，本著理論與實際相結(jié)合的原則，在畢業(yè)之即專門選擇了以稀硝酸生產(chǎn)為題材的畢業(yè)設(shè)計。如稀硝酸的生產(chǎn)原理 (包括了催化劑的選擇和催化機(jī)理 )、工藝流程、生產(chǎn)過程的影響因素、化工工藝計算、氧化器的工藝設(shè)計及附屬設(shè)備的選擇、車間布置設(shè)計。最后附有參考文獻(xiàn)。 2021 年全國硝酸產(chǎn)量達(dá)到了 萬噸，同比增長了 %，增速同比下降了 個百分點，但依然實現(xiàn)較快增長，當(dāng)年進(jìn)口量 萬噸，出口量 萬噸，觀消費量為 萬噸，同比增長 %，表明下游需求旺盛。因此本設(shè)計將從節(jié)能、提高氨利用率、降低鉑耗、提高成品酸、降低尾氣排放等方面來降低成本從而提高工業(yè)生產(chǎn)的利潤。 硝酸的化學(xué)性質(zhì) 硝酸是強(qiáng)酸之一，氧化性很強(qiáng)。將濃硝酸按 1:3 的比例與鹽酸混合，其混合液稱為王水。如硝酸和硫酸的混酸（工業(yè)上常用由 30%與苯反應(yīng)，生成硝基苯，再加氫生成苯胺，它是合成染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥的中間體。硝酸落到皮膚上，皮膚即被染成黃色并燒壞，濺入眼睛尤其危險。稀硝酸的容器為鋁質(zhì)的，輸送濃硝酸采用裝有鋁罐的槽車。 加壓法 氨氧化和氮氧化物吸收均在加壓下進(jìn)行。 （ 2）、高壓法 氨氧化和 NOX吸收均在 ～ 的壓力下進(jìn)行 。該流程中的氨的氧化在常壓下進(jìn)行，氮氧化物的吸收在加壓（ ～ ）下進(jìn)行。使氨的損耗與鉑催化劑的損耗較少，吸收率高，吸收系統(tǒng)采用高壓，容積減少，酸濃度高，生產(chǎn)強(qiáng)度大，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)最優(yōu)化，生產(chǎn)成本低，尾氣中 NOX 含量低，是徹底的清潔技術(shù)，符合國際上的排放要求，基建投資適度，能量回收綜合利用合理，是最具發(fā)展的流程。 60 年代后，硝酸生產(chǎn)的技術(shù)特點是，采用大型化組，適當(dāng)?shù)奶岣卟僮鲏毫ΑＨ绻麑Ψ磻?yīng)不加任何控制而任其自然進(jìn)行，氨和氧的最終反應(yīng)產(chǎn)物必然是氮氣。用過的催化劑不容易點著，由催化劑節(jié)省的費用并不能抵償由于原料氨耗增大所產(chǎn)生的費用，因而非鉑系催化劑未能在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。由于鈀的加入可減少銠的用量。 通常所用的鉑絲直徑為 ~。 （ 2）、中毒 鉑網(wǎng)對雜質(zhì)敏感，易中毒。乙炔自身能燃燒，使鉑網(wǎng)溫度升高，會使氧化率降至 65%70%。即使如此，隨著工作時間增長，鉑網(wǎng)仍會逐漸中毒，故一般使用 3～ 6 個月后，就應(yīng)將它進(jìn)行再生處理，以除去毒物和污垢。 （ 2）、工業(yè)上回收鉑的方法 由于鉑是價昂的貴金屬，目前工業(yè)上有機(jī)械過濾法、捕集網(wǎng)法和大理石不銹鋼筐法可以將鉑加以回收。 ③ 、大理石不銹鋼筐法 在置于鉑網(wǎng)后面的不銹鋼筐中盛入粒度為 3～ 5mm的大理石，在 600℃ 時大理石開始分解成 CO2和 CaO。 氨氧化生成 NO 的反應(yīng)機(jī)理遵循一般氣固催化反應(yīng)的基本規(guī)律。 研究認(rèn)為，在上述各階段中，以氨分子至鉑網(wǎng)表面的擴(kuò) 散速度最慢的一步，因而整個反應(yīng)速度是受外擴(kuò)散所控制。溫度高于 1000℃ 時，由于一氧化氮分解，氨氧化率反而下降。生產(chǎn)中究竟采用常壓還是加壓操作，應(yīng)視具體條件而定。 6NO+4NH3=5N2+6H2O 由上述可見，接觸時間太長或太短均使氧化率降低。在選擇 O2/NH3比時，還需要考慮 NO 氧化所需的氧量。若氨空氣或氨氧混合物含量大于14%，溫度為 800℃以上是則有爆炸危險。 NH3O2 N2混合物的爆炸界限 （ O2 +N2）混合氣中的氧含量 /% 20 30 40 50 60 80 100 爆炸極限 NH3 /% 最低 22 17 18 19 19 18 最高 31 46 57 64 69 77 82 ④ 、壓力。完全干燥的混合氣體推動爆炸能力。凈化空氣的設(shè)備