畢業(yè)論文---年產(chǎn)33萬噸硝酸生產(chǎn)工藝設計(編輯修改稿)
2024-12-22 18:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 +4O2= 2N2O + 6H2O △ H = 1104。 90KJ （ 32） 4NH3+3O2 =2N2 + 6H2O △ H = （ 33） 除此之外，還可能發(fā)生下 列反應： 2NH3 =N2 + 3H2 △ H = （ 34） 2NO = N2 + O2 △ H = （ 35） 4NH3 +6NO =5N2 +6H2O △ H = （ 36） 根據(jù) Nernst 公式計算結果，（ 31）（ 32）（ 33）式在 900℃時平衡常數(shù)約為： K1=PNO4 PH2O6/PNH34 PO25=1058 K2=PN2O2 PH2O3/PNH32 PO25=1063 K2=PN22 PH2O6/PNH34 PO23=1067 由此可見，在工業(yè)操作溫度為 900℃時，三個反應的平衡常數(shù)都很大，實際上都可以為不可逆反應，反應物幾乎全部轉變?yōu)樯晌铩? 比較三個反應的平衡常數(shù)，以反應式（ 33）為最大。也就是說當該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下，最終僅有氮生成。因此，對此多向性反應體系，若想只得到目的產(chǎn)物 NO，就不能從改變學平衡條件，而應從反應動力學方面去抑制其它反應式的進行。所以我們選擇鉑作為催化劑，使（ 31）式的反應加快，而抑制其它反應的進行。根據(jù)氨氧化壓力高，鉑耗要求 小，氧化爐材質(zhì)易得等經(jīng)濟原則。我們選擇 ：反應 年產(chǎn) 萬噸硝酸生產(chǎn)工藝設 計 10 溫度 921℃ 氧化壓力 氨空比 （體積比） 液氨流量 1315kg/h 工藝空氣流量 20753kg/h 為反應條件 。 (2) NO 的氧化 2NO+O2 =2NO2 △ H = （ 37） NO+NO2=N2O3 △ H = （ 38） 2NO2=N2O4 △ H = （ 39） 上述三個反應都是可逆的放熱反應，反應應體積減少因而降低溫度和加壓，均有利反應的進行。 由實驗可知，溫度低于 200℃時 NO 氧化反應視為是不可逆的，只要控制在較低溫度下， NO 幾乎可 100％氧化成 NO2 ，而且在 NO2進入吸收塔制酸以前，并無必要將 NO 進行百分百的氧化，而只要氧化到 70％ 80％程度就可以了，因此在本流程中 NO 的氧化在不斷降溫的管道中進行。 (3)NOx 吸收 ： 2NO + H2O = HNO3 + HNO2 △ H = （ 310） N2O4 +H2O = HNO3 + HNO2 △ H = KJ （ 311） N2O3 +H2O = 2HNO2 △ H = KJ （ 312） 顯而易見，式（ 310）和式（ 311）的反應結果都是生成等分子的 HNO3和 HNO2。在 HNO3工業(yè)上，實際上 N2O3的含量是很少的，故（ 312）式可以省去。 亞硝酸性質(zhì)活潑是很不穩(wěn)定的，只有在溫度低于 0℃，而且濃度極小時，才能穩(wěn)定存在。因此，在一般工業(yè)條件下， HNO2會很快按下 年產(chǎn) 萬噸硝酸生產(chǎn)工藝設 計 11 式進行分解： 3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O △ H= （ 313） 因而，用水吸收氮氧化物總反應式可以寫成： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO △ H= （ 314） 在硝酸吸收塔內(nèi) NO2吸收和 NO 氧化是同時交替進行的，這樣就使整個過程變得更加復雜。吸收必須在許多階段完成，吸收效率在理論上是達不到 100%。 因為降溫和加壓有利于 NO2的吸收，所以在本流程中 ： NO2的吸收壓力 吸收過程用冷卻水和冷凍水不斷進行冷卻降溫 漂白空氣流量 3498kg/h。 原料成品的貯存 ： 液氨極易汽化，汽化后體積迅速膨脹，吸收大量熱。因此，液氨的貯存采用耐壓的球罐貯存。 HNO3具有很強的腐蝕性，因此，貯存 HNO3的儲罐要采用耐腐蝕的材質(zhì)制成，而且要作好防腐措施。 四 、物料衡算 ： 流程采用 生產(chǎn)工藝 ，日產(chǎn) 100%的 HNO3110噸，氨 空氣混合氣在鉑網(wǎng)表面進行氨的氧化，混合氣中氨的濃度為%，接觸溫度為 921℃，氨的接觸氧化率為 96%，酸吸收率為 98%， 年產(chǎn) 萬噸硝酸生產(chǎn)工藝設 計 12 鉑網(wǎng)張數(shù)為 28 張，規(guī)格：絲徑 ，每平方厘米孔數(shù) 1024。 氨接觸 氧化爐的物料衡算 ： 按照反應 NH3+2O3=HNO3+H2O， 每制成 1 噸 100%的 HNO3， 氨的理論消耗量為： 17/63 1000=270Kg。 當氨的接觸氧化率為 96%，氮氧化物被水吸收后的吸收率為 98%，氨的實際消耗量為： 270/（ ） =287Kg 每小時氨的總消耗量（ 287 110 ） /24=1315Kg 或1315/17= 已知氨空混合器中氨的含量為 %，則每小時空氣的消耗量為 [（ 100— ） ]/=674Kmol 其中氧量為： 674 = 32=4528Kg 空氣中被送入的其他氣體的量，如完全按氮計應為： 674 = 28=14910kg 因此送
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