Ответы на билеты по контролю качества сырья и готовой продукции

Вопрос №1. Азотная кислота, требования к качеству, сырье Ответ:   Азотная кислота одно из исходных веществ для получения многих азотсодержащих продуктов. В промышленности   вырабатывается   неконцентрированная   азотная   кислота   46­60   массовых   %   и концентрированная 98­99 массовых %.   Азотная   кислота   негорючая   жидкость   ,   смешивается   в   любых   соотношениях     с   водой,   при растворении в воде выделяется тепло, в водных растворах диссоциация азотной кислоты происходит практически полностью. Плотность – 1351 кг/м3, температура кипения ­ 120˚С. Показатель Внешний вид Массовая доля HNO3,  Массовая   доля  NO  в пересчете на NO2О4 Массовая   доля   остатка после прокаливания Первый сорт Высший сорт Бесцветная или желтая жидкость без механических примесей Не менее 57 мас. % Не   более   0,07 массовых %   Не   более   0,004 массовых % Не менее 56 мас. % Не   более массовых % Не   более   0,02 массовых %   0,1 Второй сорт   0,2 Не менее 46 мас. % Не   более массовых % Не   более   0,05 массовых % НАК   является   сырьем   для   производства   аммиачной   селитры   и   сложных   азотнофосфорных   удобрений , до 80% все кислоты идет на производство минеральных удобрений.       Сырье для производства НАК: ­ аммиак сжиженный, безводный, марки А; ­ воздух атмосферный очищенный; ­ химически очищенная воды. Вопрос № 2. Свойства азотной кислоты и области использования Ответ: Вопрос № 3. Очистка аммиака и воздуха. Контактное окисление аммиака Ответ:   Все промышленные способы получения азотной кислоты основаны на контактном окислении аммиака   кислородом   воздуха   с   последующей   переработкой   оксидов   азота   в   кислоту   путем поглощения их водой. Оптимальные условия окисления аммиака: 1.   Температура   –   реакция   аммиака   на   платине   начинается   при   145˚С,   протекает   с   малым выходом  NO  и   образованием   элементов   азота.  Повышение   температуры   приводит   к   увеличению выхода оксида азота и росту скорости реакции.     Оптимальная температура конверсии аммиака под атмосферным давлением составляет около 800˚С.   2. давление – применение повышенного давления связана со стремлением увеличить скорость окисления   оксида   азота.   При   повышении   давления   равновесный   выход  NO  близок   к   100%.   3. Содержание аммиака в смеси  ­ определяется содержанием кислорода в воздухе. Выход NO незначителен, избыток кислорода помогает увеличить выход.     окисления аммиака.  4.   5.   Время   контактирования   –   оптимальное   время   контакирования   определяется   скоростью   влияние   примесей   –   платиновые   сплавы   чувствительны   к   примесям.   Вопрос № 4. Переработка оксидов азота в азотную кислоту. Кинетика этих процессов Ответ: Переработку   оксидов,   полученных   окислением   NO,   в   разбавленную   кислоту   осуществляют   путем абсорбции оксидов водой или водным раствором азотной кислоты.  ;  ;  . Вопрос № 5. Катализаторы окисления. Механизм процессов, вызывающих потери платиноидных катализаторов и методы снижения потерь платиноидов Ответ:  Платиноидный   катализатор очень   чувствителен   ко   всем   загрязнениям,   которые   содержатся   в   аммиаке и воздухе.  Под   воздействием   реакционной   среды   происходит   изменение   структуры платиноидного   катализатора, которое сопровождается потерями его массы. Различают три вида потерь: химические, механические и потери за счет воздействия механических примесей. Вопрос № 6. Низкотемпературная селективная каталитическая очистка хвостовых газов от оксидов азота Ответ:   Объемная доля NOх в газе из абсорбционной колонны составляет от 0,009­0,11% об., а санитарная норма   при   выбросе   в   атмосферу   –   0,005%   об.   В   промышленной   практике   применяют   методы каталитического восстановления остаточных NOx природным газом или аммиаком до молекулярного азота   и   водяного   пара.   Процессы   очистки   делятся   на   высокотемпературные   и низкотемпературные( низкотемпературные <500˚С).  С   целью   снижения   температуры   восстановления   и   уменьшения   расхода   природного   газа   в   качестве восстановителя  предложено использовать аммиак, который при определенных условиях селективно взаимодействует с оксидами азота и не реагирует с кислородом. Восстановление оксидов азота проходит в основном до молекулярного азота:  ,  . К недостаткам  данного способа  относится  трудность точной  дозировки  небольших  количеств   аммиака в газ после адсорбционных колонн и равномерного распределения его в газовом потоке. Вопрос № 7. Производство азотной кислоты в агрегатах, работающих под комбинированным и единым давлением Ответ:  0,35   азота абсорбцией   оксидов   под   давлением     Промышленные   системы   производства   неконцентрированной   азотной   кислоты   различаются главным   образом   по   давлению,   при   котором   осуществляются   основные   стадии   процесса.   В зависимости   применяемого   давления   их   можно   условно   подразделить   на   следующие   группы: 1)системы,     работающие   под   единым   давлением   0,73   МПа   (агрегаты   УКЛ­7); 2)системы,   работающие   по   комбинированной   схеме   с   конверсией   аммиака   под   атмосферным   давлением   и     МПа;   3)системы,   работающие   крупнотоннажные   агрегаты   по   комбинированной   схеме   с   конверсией аммиака под давлением 0,4 МПа и абсорбцией оксидов азота под давлением 1,1 МПа (агрегаты АК­ 72 и АК­72М).   К  достоинствам   систем   работающих   при  повышенном   давлении,   следует   отнести   значительно меньшие капитальные затраты при строительстве, выпуск более концентрированной азотной кислоты; возможность ввода в эксплуатацию отдельных агрегатов системы, что позволяет получать азотную кислоту     В комбинированных системах достигается высокая степень конверсии аммиака в диоксид азота и меньше  потери  катализатора,  чем  в  системах,   работающих   при  повышенном  давлении;  несложное обслуживание этих систем на стадии получения оксидов азота, которая проводится при атмосферном давлении.     К недостаткам комбинированных систем следует отнести большие размеры контактного аппарата; большее количество агрегатов по сравнению с системами, работающими при повышенном давлении. К недостаткам схем АК ­ 72 относится использование реактора каталитической очистки в период пуска агрегата в качестве камеры сгорания для, что приводит к быстрому "старению". В результате "старения" берется его активность при работе в окислительной среде (на воздухе), что затрудняет пуск агрегата. строительства завершения до   полного   задолго   цеха. Вопрос № 8. Технологическая схема НАК под давлением 0,716 МПа Ответ: Рисунок в тетради! Атмосферный   воздух   проходит   тщательную   очистку   в   двухступенчатом   фильтре   1.     Очищенный воздух сжимают двухступенчатым воздушным компрессором. В первой ступени 18 воздух сжимают до 0,35 МПа, при этом он нагревается до 165–175 °С за счет адиабатического сжатия. После охлаждения воздух направляют на вторую ступень сжатия 16, где его давление возрастает до 0,716 МПа. Основной поток воздуха после сжатия нагревают в подогревателе воздуха 12 до 250–270 °С теплотой нитрозных газов и подают на смешение с аммиаком в смеситель 6. Газообразный аммиак, полученный путем испарения жидкого аммиака, после очистки от влаги, масла и катализаторной пыли через подогреватель 5 при температуре 150 °С также направляют в смеситель 6.   Смеситель   совмещен   в   одном   аппарате   с   поролитовым   фильтром.   После   очистки   аммиачно­ воздушную смесь с содержанием NH3 не более 10% подают в контактный аппарат 14 на конверсию аммиака. Конверсия   аммиака   протекает   на   платинородиевых   сетках   при   температуре   870–900   °С,   причем степень конверсии составляет 96%. Нитрозные газы при 890–910 °С поступают в котел­утилизатор 15, расположенный под контактным аппаратом. В котле за сжег охлаждения нитрозных газов до 170 °С происходит испарение химически очищенной деаэрированной воды, питающей котел­утилизатор; при этом получают пар с давлением 1,5 МПа и температурой 230 °С, который выдается потребителю. После   котла­утилизатора   нитрозные   газы   поступают   в   окислитель   нитрозных   газов   13.   Он представляет собой полый аппарат, в верхней части которого установлен фильтр из стекловолокна для улавливания платинового катализатора. Частично окисление нитрозных газов происходит уже в котле­утилизаторе (до 40%). В окислителе 13 степень окисления возрастает до 85%. За счет реакции окисления нитрозные газы нагреваются до 300–335 °С. Эта теплота используется в подогревателе воздуха 12. Охлажденные в теплообменнике 12 нитрозные газы поступают для дальнейшего охлаждения в теплообменник 11, где происходит снижение их температуры до 150 ºС и нагрев выхлопных (хвостовых) газов до 110–125 °С. Затем нитрозные газы направляют в холодильник­конденсатор 7, охлаждаемый оборотной водой. При этом конденсируются водяные пары и образуется слабая азотная кислота. Нитрозные газы отделяют от сконденсировавшейся азотной кислоты в сепараторе 8, из которого азотную кислоту направляют в абсорбционную колонну 9 на 6–7­ю тарелку, а нитрозные газы – под нижнюю тарелку абсорбционной колонны. Сверху в колонну подают охлажденный паровой конденсат. Образующаяся   в   верхней   части   колонны   азотная   кислота   низкой   концентрации   перетекает   на нижележащие   тарелки.   За   счет   поглощения   оксидов   азота   концентрация   кислоты   постепенно увеличивается и на выходе достигает 55–58%, причем содержание растворенных в ней оксидов азота достигает ~1%. Поэтому кислота направляется в продувочную колонну 10, где подогретым воздухом из   нее   отдувают   оксиды   азота,   и   отбеленная   азотная   кислота   поступает   на   склад.   Воздух   после продувочной колонны подается в нижнюю часть абсорбционной колонны 9. Степень   абсорбции   оксидов   азота   достигает   99%.   Выходящие   из   колонны   хвостовые   газы   с содержанием   оксидов   азота   до   0,11%   при   температуре   35   °С   проходят   подогреватель   11,   где нагреваются   до   110–145   °С   и   поступают   в   топочное   устройство   (камера   сжигания)   3   установки каталитической   очистки.   Здесь   газы   нагреваются   до   температуры   390–450   °С   за   счет   горения природного   газа,   подогретого   предварительно   в   подогревателе   4,   и   направляются   в   реактор   с двухслойным катализатором 2, где первым слоем служит оксид алюминия, с нанесенным на него палладием, вторым слоем – оксид алюминия. Очистку осуществляют при 760 °С. Очищенные   газы   поступают   в   газовую   турбину   17   при   температуре   690–700   °С.   Энергия, вырабатываемая   турбиной   за   счет   теплоты   хвостовых   газов,   используется   для   привода турбокомпрессора   18.   Затем   газы   направляют   в   котел­утилизатор   и   экономайзер   (на   схеме   не показаны) и выбрасывают в атмосферу. Содержание оксидов азота в очищенных выхлопных газах составляет 0,005–0,008%, содержание СО2 – 0,23%.