Производство кислот (Производство синильной кислоты контактным окислением аммиака и метана. Производство концентрированной азотной кислоты. Производство серной кислоты), страница 3

В США и странах Западной Европы в основном применяют сплавы Pt с 5-10% Rh, в России сплавы №1 и №5 следующих составов:

	Pt	Pd	Rh	Ru
сплав №1	92.5	4.0	3.5	–
сплав №5	81.0	15.0	3.5	0.5

2.  Окисление NO

Оксид азота II (NO) – относительно малореакционноспособное соединение, не реагирующее с водой. Поэтому для получения азотной кислоты NO необходимо окислить до оксидов высших валентностей. При окислении NO кислородом образуется диоксид азота:

2NO+O₂=2NO₂ + 124кДж,                                               (7.19)

который может полимеризоваться до N₂O₄ и взаимодействовать с NO с образованием оксида азота III.

2NO₂ = N₂O₄ +  56.9 кДж/моль,                                      (7.20)

NO + NO₂ = N₂O₃ + 40,1 кДж/моль.                               (7.21)

Равновесие этих реакций при малых температурах смещено вправо, поэтому в нитрозных газах в условиях избытка кислорода и при достаточном времени контактирования все оксиды азота после охлаждения могут быть превращены в N₂O₄. В реальных условиях непрерывно протекающих процессов окисления и кислотообразования равновесие не достигается, поэтому в газах присутствуют все оксиды.

3.  Взаимодействие оксидов азота с водой

Азотная кислота термодинамически устойчива при температурах ниже 250ºС. Поэтому при охлаждении нитрозных газов ниже этой температуры одновременно с окислением NO начинают протекать процессы кислотообразования. В общем виде процесс образования 55-60%-й HNO₃ описывается реакциями:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO +136,2 кДж                                  (7.22)

3N₂O₄ + 2H₂O = 4HNO₃ + 2NO +101,8 кДж                             (7.23)

3N₂O₃ + H₂O = 2HNO₃ + 4NO +15,2 кДж                                (7.24)

Схема, работающая под давлением 0,716 МПа (УКЛ-7)

Мощность одного агрегата составляет 120 тыс.т/год (100%-й HNO₃). В каждом агрегате осуществляется подача аммиачно-воздушной смеси (АВС) (очистка и сжатие воздуха, испарение жидкого аммиака, очистка газообразного аммиака и АВС); конверсия аммиака; утилизация тепла образования оксидов азота; охлаждение нитрозных газов; получение азотной кислоты; подогрев отходящих газов, очистка их от оксидов азота и рекуперация энергии газа в газовой турбине и котле-утилизаторе. Кроме того, схема включает узлы приготовления питательной воды для питания котлов-утилизаторов; охлаждение конденсата или обессоленной воды для орошения абсорбционных колонн; регулирование пара до необходимых параметров; хранение HNO₃ (рис.7.2).

1 – аппарат очистки воздуха; 2 – газотурбинная установка ГТТ-3М; 3 – воздухоохладитель; 4 – камера сгорания; 5– окислитель с подогревателем воздуха; 6, 13 – подогреватели хвостовых газов; 7 – смеситель с фильтром; 8, 8а – холодильники-конденсаторы; 9 – контактный аппарат; 10, 20 – котлы-утилизаторы; 11 – абсорбционная колонна;12 – центробежный сепаратор; 14 – продувная колонна; 15 – камера сгорания; 16 – реактор каталитической очистки; 17 – подогреватель газообразного аммиака; 18 – фильтр газообразного аммиака; 19 – испаритель жидкого аммиака; 21, 22 – экономайзеры котлов хвостовых нитрозных газов; 23 – выхлопная труба

Атмосферный воздух, пройдя двухступенчатую очистку от механических примесей на фильтрах их лавсанового волокна и ткани Петрякова в аппарате очистки воздуха (1), сжимается на осевом компрессоре газотурбинного агрегата (ГТТ-3М) (2) до давления 0,343 МПа и после охлаждается водой в воздухоохладителе (3), сжимается в центробежном нагнетателе до 0,716 МПа. Сжатый воздух  нагревается нитрозными газами в подогревателе, совмещенном с окислителем (5) до 180-230ºС, а затем поступает в смеситель с фильтром (7). Здесь образуется аммиачно воздушная смесь, которая подвергается дополнительной очистке. В качестве фильтрующего материала используется ультратонкое стекловолокно в оболочке из стеклоткани. Очищенная АВС поступает в контактный аппарат (9), где при температуре 890-910ºС аммиак окисляется кислородом воздуха  до NO на платиноидном или двухступенчатом катализаторе.