Sənayedə azot turşusunun istehsalı: texnologiya, mərhələlər, xüsusiyyətlər

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Azot turşusu sənaye xammalının ən çox tələb olunan növlərindən biridir. Onun istehsalı müxtəlif üsullarla həyata keçirilə bilər - turşunun müştəriyə verilməli olduğu müxtəlifliyə görə. Müvafiq texnologiyaların mahiyyəti nədir? Onlar fabrikdə istehsal edilən azot turşusu növü ilə necə müqayisə olunur?

Azot turşusunun sənaye istehsalı: texnologiyanın inkişafı tarixi

İlk növbədə Rusiyada azot turşusu istehsalının necə inkişaf etdiyi barədə tarixi faktları öyrənmək faydalı olacaq. Yerli sənayedə bu maddənin buraxılması, mövcud məlumatlara görə, I Pyotrun dövründə başlanmışdır. Sonradan M. V. Lomonosov selitradan azot turşusunun alınması üsulunu təklif etdi - bu maddə əslində istehsal üçün əsas xammal hesab olunurdu. sözügedən maddənin 20-ci əsrin əvvəllərinə qədər.

Sənayedə nitrat turşusunun istehsalı selitra ilə yanaşı sulfat turşusundan istifadə edilməklə həyata keçirilirdi. Nəzərdən keçirilən iki maddə bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərərək nitrat turşusu və natrium kükürd oksidi əmələ gətirir. Bunun üstünlüyüüsul azot turşusunu təxminən 96-98% konsentrasiyada əldə etmək qabiliyyəti idi (lazımi keyfiyyətdə xammaldan istifadə şərti ilə).

Müvafiq texnologiya fəal şəkildə təkmilləşdirilmişdir - xammalın emalı sürətinin artırılması və daha böyük həcmdə məhsulun buraxılmasını təmin etmək lehinə. Lakin tədricən o, azot turşusunun istehsalının ammonyakın kontakt oksidləşməsi ilə həyata keçirildiyi konsepsiyasına keçdi.

Həmçinin, turşu istehsalı üçün əsas xammal kimi atmosferdən müvafiq qazın qövslə oksidləşməsi nəticəsində əldə edilən azot oksidinin istifadə edildiyi üsul ixtira edilmişdir. Birinci metodun daha sərfəli olduğuna dair geniş fikir var.

Azot turşusunun istehsalına texnoloji yanaşmaların təkmilləşdirilməsi ilə müvafiq maddənin istehsalı üçün ən optimal variantın yüksək təzyiq altında işləyən sənaye infrastrukturundan istifadə edilməsi yanaşması formalaşmışdır. Onun alternativi iqtisadi baxımdan daha az gəlirli hesab edilən atmosfer təzyiqində turşu istehsalıdır.

Normal və ya yüksək təzyiqdə maddənin buraxılması ammonyakdan azot turşusunun istehsalını nəzərdə tutur. Digər ikisinin üstünlüklərini birləşdirən birləşmiş üsul da var. Birləşdirilmiş üsulla azot turşusunun istehsalının xüsusiyyətləri, ilk növbədə, atmosfer təzyiqində ammonyakın oksidləşməsində və onun udulmasının həyata keçirilməsində - atartdı.

Ammiak hazırda su və atmosfer havası ilə birlikdə sözügedən maddənin buraxılması üçün əsas xammal hesab olunur. Onların turşu istehsalında istifadə xüsusiyyətlərini daha ətraflı öyrənək.

Azot turşusu xammalı

Beləliklə, sözügedən maddənin istehsalında istifadə olunan əsas xammal ammonyak, hava və həmçinin sudur.

Bu, təmizlənmiş ammonyakın istifadəsini tələb edir. Bunun üçün o, müxtəlif istehsal dövrləri çərçivəsində xüsusi buxarlanma və distillə avadanlığında təmizlənir. Eynilə, nitrat turşusunun boşaldılması zamanı təmiz havadan istifadə edilməlidir. O, həmçinin xüsusi avadanlıq vasitəsilə süzülür. Öz növbəsində, azot turşusu istehsalında istifadə olunan su çirklərdən və duzlardan təmizlənir. Bir çox hallarda sözügedən maddəni əldə etmək üçün təmiz kondensat istifadə edilməlidir.

Sözügedən maddənin hansı növlərinin təqdim oluna biləcəyini, eləcə də hər növ azot turşusunun necə istehsal olunduğunu öyrənək.

Azot turşusunun növləri və onun buraxılmasının əsas mərhələləri

Müasir sənaye müəssisələrində 2 növ azot turşusu istehsal olunur - seyreltilmiş və konsentratlaşdırılmış. Seyreltilmiş azot turşusunun istehsalı 3 əsas mərhələdə həyata keçirilir:

• ammiakın çevrilməsi (son məhsulu azot oksididir);
• azot dioksidi hasil edir;
• azot oksidlərinin udulmasının həyata keçirilməsisu istifadəsi.

Müasir sənaye müəssisələrində AK-72 adlanan sxem üzrə seyreltilmiş azot turşusunun istehsalı geniş yayılmışdır. Lakin, əlbəttə ki, bu maddənin buraxılması üçün başqa texnologiyalar da var.

Öz növbəsində, konsentratlaşdırılmış nitrat turşusunun istehsalı sulandırılmış formada müvafiq maddənin səviyyəsini artırmaqla və ya birbaşa sintez yolu ilə həyata keçirilə bilər. Birinci üsul, bir qayda olaraq, təxminən 68% konsentrasiyada turşu məhlulu əldə etməyə imkan verir ki, bu da sözügedən maddənin bir sıra sahələrdə tətbiqi üçün kifayət etməyə bilər. Buna görə də birbaşa sintez üsulu da geniş yayılmışdır ki, bu da təqribən 97-98% konsentrasiyada maddə əldə etməyə imkan verir.

Azot turşusunun bu və ya digər formada necə əmələ gəldiyinə daha yaxından nəzər salaq. Yuxarıda qeyd etdik ki, seyreltilmiş bir maddənin buraxılması AK-72 sxeminə uyğun olaraq həyata keçirilə bilər. Əvvəlcə onun xüsusiyyətlərini öyrənək.

AK-72 texnologiyasından istifadə edərək seyreltilmiş turşunun istehsalı

Azot turşusunun istehsalının həyata keçirildiyi nəzərdən keçirilən sxem, aşağıdakılarla müşayiət olunan qapalı dövrün istifadəsini nəzərdə tutur:

• ammonyak çevrilməsi;
• səmt qazlarının təxminən 0,42-0,47 MPa təzyiqində soyudulması:
• 1,1-1,26 MPa təzyiq altında oksidlərin udulmasını həyata keçirir.

AK-72 sxeminin son məhsulu təxminən 60% konsentrasiyada azot turşusudur. İçərisində azot turşusunun istehsalınəzərdən keçirilən texnologiya aşağıdakı mərhələlər çərçivəsində həyata keçirilir:

• atmosferdən sənaye bölməsinə havanın daxil olmasını və onun təmizlənməsini təmin etmək;
• havanın sıxılması, onu texnoloji axınlara ayırması;
• ammiakın buxarlanması, müvafiq qazın neftdən və digər çirklərdən təmizlənməsi, həmçinin onun sonrakı qızdırılması;
• təmizlənmiş ammonyak və havanın qarışdırılması, bu qarışığın sonradan təmizlənməsi və katalizatora köçürülməsi;
• azotlu qazların alınması və onların soyudulması;
• nitrat turşusu ilə kondensat toplanması;
• nitrat turşusunun konsentrasiyası və udulması;
• məhsulun soyudulması və təmizlənməsi.

Hazır turşu anbara və ya müştəriyə göndərilir.

Azot turşusunun istehsalı üçün nəzərdə tutulan texnologiya - AK-72 ilə yanaşı, təxminən 0,7 MPa təzyiqdə sənaye infrastrukturunun işini təmin edən müvafiq maddənin buraxılması üçün başqa bir məşhur konsepsiya istifadə olunur.. Onun xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirin.

0,7 MPa təzyiq altında məhsul buraxma texnologiyası: nüanslar

Sözügedən texnologiya AK-72 konseptinə alternativ olaraq konsentratsız azot turşusu istehsal edir. Bu, sözügedən maddənin buraxılmasının aşağıdakı mərhələlərinin həyata keçirilməsini nəzərdə tutur.

Əvvəlki texnologiyada olduğu kimi ilk növbədə atmosfer havası təmizlənir. Bu məqsədlə, bir qayda olaraq, iki mərhələli filtr istifadə olunur. Bundan əlavə, təmizlənmiş hava sıxılırhava kompressoru vasitəsilə - təxminən 0,35 MPa-a qədər. Bu vəziyyətdə hava qızdırılır - təxminən 175 dərəcə bir temperatura qədər və soyudulmalıdır. Bu problem həll edildikdən sonra təzyiqinin təxminən 0,716 MPa-a yüksəldiyi əlavə sıxılma sahəsinə keçir. Nəticədə yaranan hava axını, öz növbəsində, azotlu qazların təsiri ilə yüksək temperatura - təxminən 270 dərəcəyə qədər qızdırılır. Daha sonra sənaye bölməsinin xüsusi sahəsində ammonyak ilə qarışdırılır. Turşu ilkin olaraq mayenin buxarlanması nəticəsində əmələ gələn qaz halında buraxıldıqda müvafiq maddə aktivləşir. Bundan əlavə, ammonyak təmizlənməlidir. Hazırlandıqdan sonra qaz qızdırılır və hava ilə eyni vaxtda qarışdırıcıya verilir. Bu qarışıq da süzülür və təmizləndikdən sonra ammonyakın çevrilməsinə verilir. Müvafiq prosedur platin və rodium ərintilərindən istifadə edərək çox yüksək temperaturda - təxminən 900 dərəcədə həyata keçirilir. Dönüşüm nisbəti təxminən 96% təşkil edir.

Baxılan texnologiyaya uyğun olaraq zəif azot turşusunun istehsalı azotlu qazların əmələ gəlməsini nəzərdə tutur. Onlar sənaye bölməsinin xüsusi sahəsinə gətirilir, orada soyudulur. Bunun sayəsində təmizlənmiş su buxarlanır və yüksək təzyiqlə buxar görünür. Sənaye bölməsinin müvafiq sahəsi vasitəsilə həyata keçirilən azotlu qazlar oksidləşdiriciyə keçir. Qeyd etmək lazımdır ki, onların oksidləşməsi qismən əvvəlki vəziyyətdə baş verirturşu istehsal mərhələləri. Lakin oksidləşdiricidə daha da intensivləşir. Bu vəziyyətdə, azotlu qazlar təxminən 335 dərəcə bir temperaturda qızdırılır. Daha sonra onlar xüsusi istilik dəyişdiricisində soyudulur və sonra kondensatora göndərilir.

Bundan sonra zəif konsentrasiyada azot turşusu əmələ gəlir. Qalan azotlu qazları ondan ayırmaq lazımdır - bunun üçün bir ayırıcı istifadə olunur. Ondan azot turşusu sənaye bölməsinin udma sahəsinə verilir. Turşu sonradan cihazın aşağıdakı sahələrinə axır. Eyni zamanda, azot oksidləri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, nəticədə onun konsentrasiyası artır. Çıxışda bu, təxminən 55-58% təşkil edir. Adətən xaric edilməli olan həll edilmiş oksidləri ehtiva edir: bunun üçün maddə bölmənin təmizləmə sahəsinə göndərilir. Qızdırılan havanın köməyi ilə turşudan oksidlər çıxarılır. Hazır məhsul anbara yerləşdirilir və ya müştəriyə göndərilir.

Konsentratlı turşunun istehsalı: birbaşa sintez

Seyreltilmiş nitrat turşusunun istehsalının necə aparıldığını nəzərdən keçirərək, konsentratlaşdırılmış maddənin buraxılmasının xüsusiyyətlərini öyrənəcəyik. Azot oksidləri şəklində xammaldan birbaşa sintez yolu ilə turşu istehsalı müvafiq profilli müəssisələrdə istifadə olunan ən sərfəli texnologiyalardan biridir.

Bu metodun mahiyyəti təqribən 5 MPa təzyiq altında göstərilən maddə, su və oksigen arasında kimyəvi reaksiyanı stimullaşdırmaqdır. Azot turşusunun istehsalının həyata keçirildiyi texnologiyaseyreltilmiş əsasında konsentrat tip, bir nüansa malikdir: azot dioksidin maye formaya keçməsini təmin etmək atmosferə yaxın bir təzyiq və temperaturda mümkündür. Lakin bəzi reaksiyalarda müvafiq maddənin konsentrasiyası onu normal təzyiqdə maye vəziyyətə keçirmək üçün kifayət etmir və onu artırmaq lazımdır.

Seyreltilmiş turşu əsasında konsentratlı turşu istehsalı

Bu halda, turşunun uducu maddələrin - məsələn, sulfat, fosfor turşusu, nitratların müxtəlif məhlullarının köməyi ilə konsentrasiyası nəzərdə tutulur. Seyreltilmiş sulfat turşusu əsasında konsentratlaşdırılmış azot turşusunun istehsalında əsas addımlar aşağıdakılardır.

Birincisi, xammal 2 axına bölünür: birincisi buxarlandırıcıya verilir, ikincisi - sənaye bölməsinin soyuq sahəsinə daxil olur. Kükürd turşusu aparatın ikinci seyreltilmiş nitrat turşusu axınının üstündəki bölgəsinə verilir. Öz növbəsində, buxar qurğunun aşağı hissəsinə verilir, istifadə olunan qarışığı qızdırır, nəticədə azot turşusu ondan buxarlanır. Onun buxarları aparatdan yuxarı qalxır, sonra soyuducuya çıxarılır. Orada turşu buxarları kondensasiya olunur - onun konsentrasiyası 98-99%-ə çatana qədər.

Eyni zamanda, bu istehsal mərhələsində mövcud olan azot oksidlərinin bir hissəsi turşu tərəfindən udulur. Onlar məhsuldan çıxarılmalıdır: çox vaxt bu məqsədlə kondensatora göndərilən azot turşusu buxarları istifadə olunur. Çıxarılan azot oksidləri, həmçinin kondensat əmələ gətirməyən turşu buxarları aparatın başqa sahəsinə - sorulmaq üçün göndərilir, burada su ilə müalicə olunur. Nəticədə, yenidən kondensasiya və soyumağa qidalanan seyreltilmiş turşu əmələ gəlir. Hazır məhsul anbara və ya müştəriyə göndərilir.

Sülfat turşusu ilə konsentrasiyanın xüsusiyyətləri

Sənayedə azot turşusunun istehsalını xarakterizə edən əsas vəzifə onun sərfəli və səmərəli konsentrasiyasının həyata keçirilməsidir. Onun həlli üçün optimal sxem hazırlamaq üçün bir neçə yanaşma var. Ən ümumi olanları nəzərdən keçirmək faydalı olacaq.

Yuxarıda qeyd etdik ki, sulfat turşusu sözügedən maddənin konsentrasiyası üçün istifadə edilə bilər. Onun istifadəsinin effektivliyini artırmaq üçün kifayət qədər ümumi bir yol var - buxarlanma yolu ilə azot turşusunun konsentrasiyasının ilkin artması. Optimal olaraq, sulfat turşusu ilə müalicədən əvvəl, müvafiq maddə təxminən 59-60% konsentrasiyaya sahib olacaqdır. Qeyd etmək lazımdır ki, praktikada azot turşusunun istehsalı üçün bu texnologiya ətraf mühitə uyğunluğun aşağı səviyyəsi ilə xarakterizə olunur. Buna görə də sulfat turşusunun istifadəsinə alternativ olaraq nitratların istifadəsi geniş yayılmışdır. Gəlin onların xüsusiyyətlərini daha ətraflı öyrənək.

Nitratlarla konsentrasiya

Ammiakdan azot turşusu istehsalını xarakterizə edən problemi həll etmək üçün ən çox maqnezium və ya sink nitratlarından istifadə olunur. Əvvəla, bu üsuldan əhəmiyyətli dərəcədə ekoloji cəhətdən təmizdirsulfat turşusunun istifadəsini nəzərdə tutur. Bundan əlavə, bu texnologiya son məhsul kimi nitrat turşusunun ən yüksək keyfiyyətini təmin edir.

Eyni zamanda, onun geniş tətbiqi zamanı çətinliklərin görünüşünü əvvəlcədən müəyyən edən bir sıra çatışmazlıqları var. Əvvəla, bu, istehsal prosesinin kifayət qədər yüksək qiymətidir. Bundan əlavə, bu texnologiya bir çox hallarda emalı çətinləşə bilən bərk tullantıların istehsalını nəzərdə tutur.

Azot turşusunun istehsalında katalizatorların istifadəsi

Azot turşusunun sənaye istehsalında (əksər hallarda katalizatorlar belə hesab olunur) sözügedən məhsulun istehsalı üçün əsas xammal ilə yanaşı başqa hansı maddələrin də istifadə olunduğunu nəzərə almaq faydalı olacaq. Sözügedən maddələrin istifadəsi turşu istehsalının rentabelliyini artırmaq, sənaye bölməsində onun istehsal dinamikasını artırmaq ehtiyacı ilə əlaqədardır.

Sözügedən məhsulun istehsalında katalizator üçün əsas tələb təsirin seçiciliyidir. Yəni yan proseslərə təsir etmədən əsas kimyəvi reaksiyaya təsir etməlidir. Çox vaxt katalizatorlardan platin olan turşunun istehsalında istifadə olunur.

Yuxarıda qeyd etdik ki, zəif konsentrasiyalı maddə yüksək təzyiqdə buraxıldıqda platin və rodiuma əsaslanan katalizatorlardan istifadə edilir. Bəzi hallarda palladium əlavə edilmiş ərintilər də istifadə olunur. Lakin onların tərkibindəki əsas metaldırplatin, onun tərkibi adətən 81% -dən az deyil. Bu vəziyyətdə katalizatorun mahiyyəti əsas kimyəvi reaksiyanın sürətli keçməsini stimullaşdırmaqdır. Bir qayda olaraq, o, xarici diffuziya bölməsindən keçir.

Proses katalizator səthinə nisbətən oksigen diffuziyasının hüdudlarından asılıdır. Bu xüsusiyyət havadakı konsentrasiya ilə müqayisədə bir və ya bəzən katalizatorun səthində azot turşusunun istehsalı üçün əsas xammal olan ammonyakın daha yüksək konsentrasiyasına səbəb olur. Natamam oksidləşmənin və azotun və ya onun oksidinin əmələ gəlməsinin müşahidə olunduğu müxtəlif yan reaksiyaların xüsusi çəkisini artırmaq mümkündür. Bu baxımdan, səthə yaxın oksigen ammonyakın yerini dəyişdirmək üçün kifayət qədər miqdarda olmalıdır. Bu halda kifayət qədər dərin oksidləşmə əldə etmək mümkün olacaq.

Qeyd etmək olar ki, nitrat turşusunun istehsalında platin katalizatorları ilə yanaşı, birləşmiş maddələr də iştirak edir. Xüsusilə, dəmir-xrom. Onlar sözügedən maddənin istehsalını xarakterizə edən iqtisadi xərcləri əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.

Beləliklə, biz azot turşusunun alınması üsullarını nəzərdən keçirdik, onun əsas növlərini müəyyən etdik. Azot turşusu istehsalının neçə mərhələdə həyata keçirilməli olduğu onun növündən, həmçinin müvafiq maddənin buraxılması üçün xüsusi texnologiyadan asılıdır. İqtisadiyyatın bir çox sahələrində tələbat olan bu məhsulun sənaye istehsalının hansı çətinliklərlə xarakterizə olunduğunu indi nəzərdən keçirmək faydalı olardı.

Əsas problemlərazot turşusu istehsalı

Beləliklə, artıq bildiyimiz kimi, azot turşusunun kontakt üsulu ilə istehsalı - müasir sənayedə ən çox yayılmış üsullardan biri, ammonyakın oksidləşməsini sürətləndirmək və məhsuldarlığı artırmaq üçün katalizatorun istifadəsini nəzərdə tutur. Məhsul. Baxılan məhsulun istehsalında əsas problem müvafiq katalizatorun kifayət qədər yüksək qiymətidir. Lakin onun seçiciliyi həmişə optimal dəyərə çatmır. Bundan əlavə, katalizator üçün əsas element kimi istifadə edilən platinin əhəmiyyətli bir hissəsi istehsal zamanı itirilə bilər. Nəticədə, yenə də məhsulun buraxılışının iqtisadi səmərəliliyi azalır.

Azot turşusunun istehsalını xarakterizə edən digər problem ətraf mühitlə bağlıdır. Yuxarıda qeyd etdik ki, kükürd turşusu xammalın konsentrasiyası ilə istifadə edilə bilər və müvafiq istehsal dövründən keçdikdən sonra zərərli maddələr əmələ gəlir. Bu vəziyyətdə alternativ nitratların istifadəsi ola bilər - lakin bu, yenə də iqtisadi xərclərin artması deməkdir. Bununla belə, müasir istehsalçılar üçün ekoloji faktor bu gün istehsalın gəlirlilik səviyyəsi qədər əhəmiyyətlidir.