【正文】 生成各種加成或配位化合物，它們和水合物類似，通稱氨合物。 H2O=Cu（ OH） 2+（ NH4） 2SO4 Cu（ OH） 2=Cu2++2OH 4NH3+Cu2+=[Cu（ NH4） 4]2+ 氨水可以溶解許多不溶于水的氧化物和氫氧化物，例如氧化銀和氫氧化銅。 氨水是一種弱堿，能從金屬鹽溶液中沉淀出它們的氫氧化物，并在過量氨的溶液中形成絡(luò)離子。按分子鍵合一個(gè)質(zhì)子，生成銨離子。 氨與氧反應(yīng)生成 NO 或 N2 和 H2O； 4NH3+5O2=4NO+6H2O 4NH3+3O2=2N2+6H2O 氨在純氧中燃燒時(shí)產(chǎn)生淡黃色火焰，生成 N2 和 H2O； 4NH3+3O2=2N2+6H2O 氨與無機(jī)酸反應(yīng)： NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3= NH4NO3 2NH3+H2SO4=（ NH4） 2SO4 NH3+H3PO4=（ NH4） H2PO4 2NH3+ H3PO4=（ NH4） 2HPO4 工業(yè)上利用上 述中和反應(yīng)制取幾種主要的化肥：硝酸銨、硫酸銨和磷酸銨等。 氨的化學(xué)性質(zhì)： 氨在常溫下相當(dāng)穩(wěn)定，在高溫、電火花或紫外光的作用下可分解為氫和氮： 2NH3=N2+H2 常壓下該反應(yīng)在 450— 500℃時(shí)發(fā)生，有催化劑存在時(shí)在 300℃時(shí)就開始 進(jìn)行， 500— 600℃時(shí)大部分分解，但到 1000℃時(shí)仍未全部分解。氨、空氣混合物的爆炸不很強(qiáng)烈，在襯磚容器中發(fā)生爆炸時(shí)爆炸力減弱。 氨在常溫下是一 種可燃?xì)怏w，但一般較難點(diǎn)燃，需要較高的溫度，不過氨和空氣或氧氣的混合物處于極限范圍內(nèi)時(shí)能夠發(fā)生爆炸，氨、空氣混合物的爆炸極限范圍比大多數(shù)可燃混合物要窄。 氨易溶于水， 20℃、 MPa 時(shí) 1 體積水能溶解 700 體積氨，其水溶液稱為氨水，氨水溶液呈弱堿性。氨在溫度為 — ℃時(shí)，則固結(jié)成略帶臭味的無色結(jié)晶物。 氨易于液化，在常溫下（ 15— 30℃），將氣態(tài)氨加壓到 — ，或者在常壓下將氣態(tài)氨冷卻到 — ℃以下時(shí)，則液化為無色的液體（不純時(shí)為黃色或淡蘭色），簡稱液氨。 主要包括： 反應(yīng)器 （ D） 2 臺 塔 （ E） 2 臺 換熱器 （ C） 26 臺 泵 （ J） 24 臺 罐 （ F） 24 臺 真空泵 （ J） 5 臺 透平 （ J） 2 臺 壓縮機(jī) （ J） 2 臺 槽 （ F） 6 臺 混合器 （ L） 1 臺 天吊 1 臺 建筑面積： 占地面積： 3850 平方米 三、 原料性質(zhì) （一）氨 氨的物理性質(zhì) 氨在常溫常壓下是無色的氣體，具有強(qiáng)烈的刺激性氣味。 二、 裝置組成： 裝置組成 由“四合一”機(jī)組、氨蒸發(fā)、氨氧化、熱回收、吸收等組成。 1 第一部分 稀硝酸工藝技術(shù)規(guī)程 第一章 裝置概況 一、 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品品種 生產(chǎn)規(guī)模： 本裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn) 萬噸 58~60%稀硝酸（折 100%），全年運(yùn)轉(zhuǎn)周期 8000 小時(shí)，每小時(shí)生產(chǎn) 噸。 產(chǎn)品品種： 本裝置生產(chǎn) 58~60%稀硝酸。 裝置設(shè)備編號及總臺數(shù)： 96 臺。比空氣輕，在 0℃、 時(shí)的密度為 克 /升。液氨在 — ℃、 時(shí)的密度為 。氨的臨界溫度為℃，臨界壓力為 。氨在水中的溶解度見下表： 2 氨在水中的溶解度 壓力 溶解度 KgNH3/Kg 溶液 MPa Kg/cm2 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 60℃ 80℃ 100℃ 氨除了易溶于水外， 還易溶于醇、丙酮、三氯甲烷、苯和其他有機(jī)溶劑，但溶解度不如水，例如： 1cm3 無水乙醇中 0℃時(shí)溶解 克 NH3， 20℃時(shí)溶解 克 NH3，在 50%乙醇溶液中氨的溶解度大約增加 倍， 18— 20℃時(shí)， 100 克甲醇中大約可溶解 克 NH3。氨、氧混合物的爆范圍則較寬。另外，氨、空氣混合物中存在水分會大大降低它的可燃性，當(dāng)水蒸氣含量足夠高時(shí)，可燃性消失。 氨易與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。 3 氨是一種極性物質(zhì)，有較強(qiáng)的氫鍵性質(zhì)。這種鍵合可以表示為酸性解離： NH4+→ NH3+H+ 氨能進(jìn)一步發(fā)生弱得多的酸性解離，生成強(qiáng)堿性的 NH2： NH3→ NH2+H+ 不過這種解離很弱，實(shí)際上在水溶液中并不存在。例如：氨在硫酸銅溶液中發(fā)生如下反應(yīng)： CuSO4+2NH3178。這些反應(yīng)常在分析化學(xué)中得到應(yīng)用。例如，對應(yīng) CaCl2178。 4H2O 分別也有 CaCl2178。 4NH3。氨絡(luò)物在水中的溶解度和原來的鹽完全不同。 氨與鹵素反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽，例如， NCl3178。 NH3，氨和氯在稀溶液中反應(yīng)生成氯胺。根據(jù)水的 PH 值，可以生成一氯胺（ NH2Cl）或二氯胺（ NHCl2）。 氨與二氧化碳反應(yīng)在工 業(yè)上具有重要意義。 2NH3+CO2= NH2 CO2 NH4 氨基甲酸銨進(jìn)一步分解得到尿素： NH2 CO2 NH4= NH2 CO NH2+H2O 我國化肥廠還利用氨水和二氧化碳制取碳酸氫銨： NH3+H2O+CO2= NH4HCO3 對工業(yè)氨的要求 液態(tài)合成氨通?；蚨嗷蛐『须s質(zhì)，這些雜質(zhì)是潤滑油、觸媒微粒、鐵銹等。 此外，液氨中含有水和溶解的極微量的氣體，如：氫、氮、氬、甲烷等，蒸發(fā)的氨永遠(yuǎn)含有這些雜質(zhì)，其數(shù)量不應(yīng)超過一定限度。 此外，空氣中還含有水蒸汽，其數(shù)量在飽和狀態(tài)時(shí)，隨空氣溫度而改變，這種變化從下表中可以看出： 在一定溫度下空氣中飽和水蒸汽的含量 溫度℃ 水蒸汽含量，以一公斤干燥空氣中的公斤數(shù)計(jì) 水蒸汽壓力毫米水銀柱 0 20 40 60 80 100 純水蒸汽 760 在稀硝酸生產(chǎn)的工藝計(jì)算上，所采用的空氣組成為：氮 %，氧 %，并考慮到水份的含量?？諝獾谋葻嵩谕瑯訔l件下為 千卡 /公斤178。 空氣的臨界壓力為 絕對大氣壓。 由于生產(chǎn)上所采用的 空氣是距地面不遠(yuǎn)的空氣，并且大部分情況下所用的空氣是工廠區(qū)域內(nèi)的，所以，空氣中經(jīng)常帶有灰塵。其中某些雜質(zhì)即使在這氣中含量不多，也能引起氨氧化過程使用的鉑觸媒中毒。 在用管道輸送空氣的過程中，空氣也可能為 鐵銹所污染。過濾后的空氣中不純物含量，如：氣態(tài)氯、溴、氟、硫、磷及不飽和烴類氣體等雜質(zhì)每種成份含量均應(yīng)低于 （體積）。在稀硝酸生產(chǎn)中，盡管本系統(tǒng)反應(yīng)生成的水已經(jīng)很多，但仍需要補(bǔ)充一部分水參加化學(xué)反應(yīng)。在生產(chǎn)中，水還用于系統(tǒng)冷卻、冷凝及廢熱鍋爐 供水。 一般對冷卻水要求為最高在 45℃不至于形成結(jié)垢物的各種成分和易侵蝕鐵或合金鋼的各種成分以及可能產(chǎn)生晶間腐蝕的鹽類。 104m2178。℃ /KJ（ 4179。 h178。 工藝吸收用水，要求不含游離氯，氯化物最高含量小 于 。 為保證整個(gè)裝置正常運(yùn)行，廢熱鍋爐系統(tǒng)用脫鹽水應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)： 廢熱鍋爐系統(tǒng)用脫鹽水的技術(shù)指標(biāo) 序號 項(xiàng)目名稱 單 位 指 標(biāo) 1 Ca2+ ppm 0 2 Na+、 K+ ppm ≤ 3 Mg+ ppm 0 4 總陽離子 ppm ≤ 5 SiO2 ppm ≤ 6 HCO3— ppm 0 7 電導(dǎo)率 ≤ 8 OH— ppm ≤ 9 CO32— 、 Cl— ppm 0 10 PO43— 、 SO42— ppm 0 11 總陰離子 ppm ≤ 12 總硬度 0 13 PH 值 7～ 8 14 可溶固體總量 % 15 含氮量（最大量） mg/L ～ 6 第二章 工藝技術(shù)原理 反應(yīng)機(jī)理： （ 1） 因催化劑對氧的吸附能力強(qiáng)，氧分子被吸附到催化劑表面后兩原子間的鍵斷裂。 （ 3） 重新進(jìn)行電子排列生成 NO、 H2O。 反應(yīng)方程式： 氨和空氣混合氣在鉑催化劑的作用下生成 NO，此反應(yīng)實(shí)在氧化爐中進(jìn)行的，化學(xué)反應(yīng)方程式為： 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O +Q 溫度超高副反應(yīng)生成： 4NH3 +4O2 = 2NO2 + 6H2O 4NH3 +3O2 = 2N2 + 6H2O 2NH3= N2 + 3H2 2NO = N2 +O2 4NH3 + 6NO = 5N2 + 6H2O b. NO 繼續(xù)氧化成 NO2，此反應(yīng)是在一系列換熱設(shè)備中進(jìn)行的，化學(xué)反應(yīng)方程式為： 2NO + O2 = 2NO2 +Q c. 用脫鹽水吸收 NO2 生成硝酸，此反應(yīng)是在吸收塔內(nèi)進(jìn)行的，化學(xué)反應(yīng)方程式為： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO +Q 通過上述三步反應(yīng)，可制得 65%的硝酸。 最適應(yīng)的溫度： 850— 870℃。但是從經(jīng)濟(jì)角度看，適當(dāng)提高壓力，增加生產(chǎn)能力，提高鉑網(wǎng)強(qiáng)度和使用壽命。 7 NH3% 14 — O2： NH3 從圖中可以看出最佳氨氧比為： O2： NH3=～ 氨的濃度增加有利反應(yīng)，降低不利于反應(yīng)。 （ 5）催化劑的活性： 本裝置采用：含鉑 90%，銠 10%二元催化劑拉成絲，織成網(wǎng)，網(wǎng)直徑采用Φ =。 （ 6）原料氣的凈化度： 遼化空氣雜質(zhì)： SO Fe2O SiO HSS、 Cl PH碳水化合物，固體顆粒。 本裝置對空氣凈化采用三級干式過濾，過濾元件采用玻璃纖維。 采用緩沖、沉降后，通過玻璃纖維過濾。 NO 氧化反應(yīng)及影響因素： （ 1） NO 氧化反應(yīng)： 2NO+O2=2NO2 副反應(yīng)： NO+ NO2=N2O3 100 NOX產(chǎn)率% 40 8 2NO2= N2O4 （ 2）影響 NO 氧化因素： 影響 NO 氧化的因素有反應(yīng)溫度、壓力、反應(yīng)物的濃度、停留時(shí)間、催化劑。 ①當(dāng)其它條件一定時(shí)，隨著氧化度 a 的增加，所需氧化時(shí)間也增長，但增長并不是等速的， a 小時(shí)，τ增加較小， a 大時(shí)，τ增大很多，這是由于 a 大時(shí)， NO 濃度很少，氧化推動力減少的緣故，所以要使 NO 完全氧化是很困難。 ③當(dāng)其它條件不變時(shí)，改變溫度，溫度降低 Kp 增加，但 a 和τ一定時(shí)，Kpa2P2τ不變，故τ降低，所以從加快反應(yīng)速度的觀點(diǎn) 看和平衡一樣，降低溫度有利。 ⑤若 a 一定時(shí)，增加氧的濃度，即增大 r，則使τ降低，反之，當(dāng) r 一定時(shí)，增加 a，也同樣使τ降低，但實(shí)際生產(chǎn)并非這樣簡單，因此提高 a，就勢必要降低 r 而增加 r 又勢必減小 a，因此，氣體組成的改變，有兩個(gè)互 相矛盾的因素，一是使 r 降低，二是使τ增長，這就牽扯到最適宜濃度問題，實(shí)踐證明，氧量可根據(jù)吸收后尾氣中的氧濃度來判斷。 （ 2）影響吸收反應(yīng)的因素 ①溫度：低溫有利于吸收反應(yīng)和 NO 的氧化反應(yīng)向右進(jìn)行。 降低溫度有利于吸收反應(yīng)和 NO 氧化反應(yīng)向右進(jìn)行，增加吸收反應(yīng)速度和減少設(shè)備容積，降低一次性投資。 ③氣體組成： ：使成品酸濃度提高的措施之一，是提高 NO2 的濃度或 提高氧化度 a。 9 ④吸收塔的冷卻效率：冷卻效率越高換熱效果越好，塔溫越低，氣體的體積降低。 尾氣處理： （ 1）尾氣處理的原則： ①尾氣中的 NOx 含量小于 200ppm； ②回收的 NOx 盡可能變成有用產(chǎn)品； ③設(shè)備簡單，運(yùn)行穩(wěn)定； ④經(jīng)濟(jì)效益好。 ②化學(xué)法： ：用 NaOH、 Na2CO Ca（ OH） NH3 中和，成本高。 （ 3）催化還原法反應(yīng)式： 4NH3+6 NO=5N2+6 H2O+423345 卡 8 NH3+6NO2=7N2+12H2O+653311 卡 4NH3+3 O2 =2 N2 +6 H2O +302630 卡 2 NH3 = N2 +3H2— 21960 卡 4 NH3 +5 O2 =4 NO +6 H2O +216700 卡 2 NH3 +8NO =5 N2O +3 H2O +226570 卡 4 NH3 +4 O2 =2 N2O +6 H2O +263612 卡 6 NH3 +8 NO2 =7 N2O +9 H2O +381370 卡 催化劑： （ 1）組成及概念： 組成：本裝置采用含鉑 90%，含銠 10%的二元催化劑。 活性表面積：鉑催化劑活性表面積：系指在單位面積（或單位重量）的鉑網(wǎng)上，經(jīng)緯線的總表面積。 （ 2）催化劑中毒的原因： ： PH3，使鉑網(wǎng)永久性中毒，含 使催化劑活性下降到2