Аннотация 2
Введение 4
1. Литературный обзор 6
1.1 Химия процесса получения слабой азотной кислоты 6
1.2 Катализаторы применяемые в процессе получения азотной кислоты 12
1.3 Современные способы и установки по производству слабоазотной кислоты 14
1.4 Выводы по разделу 17
2. Технологическая часть 18
2.1 Описание действующей установки по получению слабой азотной кислоты 18
2.2 Параметры процесса 21
2.2.1. Окисление аммиака 24
2.2.2. Система котла утилизатора 26
2.2.3. Сжатие, окисление и охлаждение нитрозных газов 28
2.3 Конструктивное описание контактного аппарата 32
2.4 Характеристики готовой продукции 36
2.5 Выводы по разделу 37
3. Предполагаемая модернизация контактного аппарата 38
3.1 Выводы по разделу 45
4. Расчетно-техническая часть 46
4.1 Расчет площади фильтрации тонкой очистки 46
4.2 Материальный баланс окисления аммиака 47
4.3 Тепловой баланс окисления аммиака 51
4.4 Выводы по разделу 54
Заключение 55
Список используемой литературы и используемых источников 56
Азотная кислота - это один большой сельскохозяйственный фундамент агропромышленности страны и мира, в целом. Это связано с тем, что на ее основе получают очень важные для почвы минеральные удобрения. Среди неорганических кислот азотная кислота по объёмам производства, главным образом, конкурирует с серной кислотой и занимает второе место по производительности. Еще (Помимо исходного соединения для производства минеральных удобрений) азотная кислота применяется при синтезе красителей, взрывчатых веществ и, когда-то даже, служила первичным сырьем для изготовления ракетного топлива и являлась стратегически важным сырьем для обороны страны.
Немаловажным фактором, влияющим на урожайность почвы, являются соединения азота, который служит пищей растений. Азот возвращается лишь небольшой частью обратно в почву, что вызывает её голодание и соответствующее снижение урожайности.
Долгие годы производство азотной кислоты совершенствовалось путем введения различных технических модернизаций вводились различные модернизации. Сам по себе Процесс производства азотной кислоты сложен с точки зрения технологии и химии и состоит из нескольких последовательных химико-технологических стадий [1].
Актуальность тематики исследования:
В настоящее время азотная кислота лучший исходный материал для минеральных удобрений, но агрегаты на ПАО Куйбышевазот находятся в эксплуатации уже более 50 лет. Производительность уже намного ниже проектных норм, в то время как, расходы по аммиаку электроэнергии выше на 11-13%.
Целью данной работы является увеличение сроков службы платиноидных сеток, то есть повышение производительности полноты реакции, путем модернизации узлов контактного аппарата окисления аммиака.
В ходе данной исследовательской работы необходимо решить следующие основные задачи:
• проанализировать производство слабой азотной кислоты
• описать действующую установку и предложить конструктивные варианты совершенствования технологического процесса
• провести расчет основных элементов оборудования.
В представленной выпускной квалификационной работе рассмотрен процесс получения слабоазотной кислоты. Технология получения азотной кислоты предусматривает ее каталитическую реакцию аммиака с кислородом воздухом до окислов азота. При повышенных температурах от 820-890 С [26].
В ходе работы были предложены модернизации контактного аппарата, в частности улучшение фильтрации аммиачно-воздушной смеси от механических примесей и ядов, путем внедрения улучшенных по конструктивным параметрам фильтров тонкой очистки, в результате эксперимента на агр. №4 (на производстве ПАО «КуйбышевАзот»), при периодичном отборе проб аналитического контроля механических примесей и загрязнений не выявлено. Площадь фильтрации по расчетам ничем не уступает фильтрам предыдущего образца, только в отличие от них не поддаётся сгоранию и не энергозатратны в обслуживании. Благодаря улучшенным фильтрам продолжительность работы без вынужденной регенерации возможно увеличить практически в 4 раза, то есть вместо 3 месяцев до 11 месяцев работы, что повышает производительность так как простой агрегата уменьшится. Рассчитаем, если производительность одного агрегата 5 т/час кислоты на выходе, а регенерация делается в среднем 3 суток, то потери с одной регенерации 360 т (5т • 24ч • 3 сут.) кислоты. Если считать 4 регенерации за год, то это уже 1440 т потери кислоты. Аналогичных агрегатов на ПАО «КуйбышевАзот» 11 шт. это значит 15840 т. приблизительно недопроизводиться в процессе эксплуатации за год [27]. А с установкой добавочных сеток с платиновым напылением можно не только повысить конверсию агрегатов с 96 % примерно до 98 % конверсии аммиака, но и снизить себестоимость новых платиновых сеток за счет увеличения остатка платины после установленного пробега, что ведет к экономически выгодным перспективам данного предложения.
