Анализ систем автоматизации технологического процесса производства слабой азотной кислоты

1.Анализ систем автоматизации технологического процесса

1.1.Описание технологического режима процесса

В настоящее время единственным промышленным способом получения азотной кислоты является каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха с последующим поглощением полученных оксидов азота водой.

Стадия конверсии аммиака во многом определяет показатели всего производства азотной кислоты. Именно от условий и качества ее проведения зависят расходные коэффициенты по аммиаку и воздуху, вложения и потери платиноидов, использующихся в качестве основного катализатора, и, в определенной степени, энергетические возможности схемы. Именно поэтому исследования процесса каталитического окисления аммиака не прекращаются с начала организации производства азотной кислоты и оксидов азота до настоящего времени и именно поэтому стадия каталитического окисления аммиака как основная стадия процесса производства азотной кислоты была выбрана для подробного изучения и последующей автоматизации.

Окислением аммиака кислородом воздуха в гомогенных условиях невозможно получить оксиды азота. При горении его в атмосфере воздуха или кислорода образуется только молекулярный азот. Наиболее ранним указанием на возможность гетерогенного окисления аммиака с получение оксидов азота являются работы Фукруа, который получил в 1800 г. оксиды азота, пропуская смесь аммиака и кислорода через металлические трубки. Позднее другой ученый-исследователь Кульман впервые в качестве катализатора применил платину и при охлаждении газа получил азотную и азотистую кислоты. Дальнейшим толчком для исследований этого процесса послужила организация производства относительного дешевого и качественного синтетического аммиака. Получение азотной кислоты окислением аммиака воздухом на платиноидном катализаторе впервые на пракике было осуществлено в Германии в1907 г. Независимо от этого в России аналогичное производство было создано в 1917 г. С тех пор проведены многочисленные исследования по всем аспектам проблемы – подбору и изучению катализаторов, технологическим условиям процесса, аппаратурному оформлению, опимальному контролю и управлению процессом, а также выявлению причин и снижению потерь катализатора и т. д.

Каталитическое окисление аммиака является сложным процессом: в зависимости от условий проведения процесса возможно протекание самых различных экзотермических реакций с получением в качестве продуктов как чистого азота, так и почти всех его оксидов.

Существует несколько предположений механизма окисления аммиака на катализаторах. Предположительный механизм, принятый за основу, может быть изложен следующим образом: молекулы кислорода подходят к поверхности катализатора с ослабленной ковалентной связью. При абсорбции на поверхности катализатора эта связь разрывается, и атомы кислорода образуют связь с атомом платины. В результате поверхность катализатора покрывается слоем кислорода. Молекулы аммиака, достигающие катализатора, адсорбируются