毕业论文---年产33万吨硝酸生产工艺设计

毕业论文---年产33万吨硝酸生产工艺设计内容摘要：

+4O2= 2N2O + 6H2O △ H = 1104。 90KJ （ 32） 4NH3+3O2 =2N2 + 6H2O △ H = （ 33） 除此之外，还可能发生下 列反应： 2NH3 =N2 + 3H2 △ H = （ 34） 2NO = N2 + O2 △ H = （ 35） 4NH3 +6NO =5N2 +6H2O △ H = （ 36） 根据 Nernst 公式计算结果，（ 31）（ 32）（ 33）式在 900℃时平衡常数约为： K1=PNO4 PH2O6/PNH34 PO25=1058 K2=PN2O2 PH2O3/PNH32 PO25=1063 K2=PN22 PH2O6/PNH34 PO23=1067 由此可见，在工业操作温度为 900℃时，三个反应的平衡常数都很大，实际上都可以为不可逆反应，反应物几乎全部转变为生成物。 比较三个反应的平衡常数，以反应式（ 33）为最大。 也就是说当该系统处于平衡状态下，最终仅有氮生成。 因此，对此多向性反应体系，若想只得到目的产物 NO，就不能从改变学平衡条件，而应从反应动力学方面去抑制其它反应式的进行。 所以我们选择铂作为催化剂，使（ 31）式的反应加快，而抑制其它反应的进行。 根据氨氧化压力高，铂耗要求 小，氧化炉材质易得等经济原则。 我们选择 ：反应 年产 万吨硝酸生产工艺设 计 10 温度 921℃ 氧化压力 氨空比 （体积比） 液氨流量 1315kg/h 工艺空气流量 20753kg/h 为反应条件。 (2) NO 的氧化 2NO+O2 =2NO2 △ H = （ 37） NO+NO2=N2O3 △ H = （ 38） 2NO2=N2O4 △ H = （ 39） 上述三个反应都是可逆的放热反应，反应应体积减少因而降低温度和加压，均有利反应的进行。 由实验可知，温度低于 200℃时 NO 氧化反应视为是不可逆的，只要控制在较低温度下， NO 几乎可 100％氧化成 NO2 ，而且在 NO2进入吸收塔制酸以前，并无必要将 NO 进行百分百的氧化，而只要氧化到 70％ 80％程度就可以了，因此在本流程中 NO 的氧化在不断降温的管道中进行。 (3)NOx 吸收 ： 2NO + H2O = HNO3 + HNO2 △ H = （ 310） N2O4 +H2O = HNO3 + HNO2 △ H = KJ （ 311） N2O3 +H2O = 2HNO2 △ H = KJ （ 312） 显而易见，式（ 310）和式（ 311）的反应结果都是生成等分子的 HNO3和 HNO2。 在 HNO3工业上，实际上 N2O3的含量是很少的，故（ 312）式可以省去。 亚硝酸性质活泼是很不稳定的，只有在温度低于 0℃，而且浓度极小时，才能稳定存在。 因此，在一般工业条件下， HNO2会很快按下 年产 万吨硝酸生产工艺设 计 11 式进行分解： 3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O △ H= （ 313） 因而，用水吸收氮氧化物总反应式可以写成： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO △ H= （ 314） 在硝酸吸收塔内 NO2吸收和 NO 氧化是同时交替进行的，这样就使整个过程变得更加复杂。 吸收必须在许多阶段完成，吸收效率在理论上是达不到 100%。 因为降温和加压有利于 NO2的吸收，所以在本流程中 ： NO2的吸收压力 吸收过程用冷却水和冷冻水不断进行冷却降温 漂白空气流量 3498kg/h。 原料成品的贮存 ： 液氨极易汽化，汽化后体积迅速膨胀，吸收大量热。 因此，液氨的贮存采用耐压的球罐贮存。 HNO3具有很强的腐蚀性，因此，贮存 HNO3的储罐要采用耐腐蚀的材质制成，而且要作好防腐措施。 四 、物料衡算 ： 流程采用 生产工艺 ，日产 100%的 HNO3110吨，氨 空气混合气在铂网表面进行氨的氧化，混合气中氨的浓度为%，接触温度为 921℃，氨的接触氧化率为 96%，酸吸收率为 98%， 年产 万吨硝酸生产工艺设 计 12 铂网张数为 28 张，规格：丝径 ，每平方厘米孔数 1024。 氨接触 氧化炉的物料衡算 ： 按照反应 NH3+2O3=HNO3+H2O， 每制成 1 吨 100%的 HNO3， 氨的理论消耗量为： 17/63 1000=270Kg。 当氨的接触氧化率为 96%，氮氧化物被水吸收后的吸收率为 98%，氨的实际消耗量为： 270/（ ） =287Kg 每小时氨的总消耗量（ 287 110 ） /24=1315Kg 或1315/17= 已知氨空混合器中氨的含量为 %，则每小时空气的消耗量为 [（ 100— ） ]/=674Kmol 其中氧量为： 674 = 32=4528Kg 空气中被送入的其他气体的量，如完全按氮计应为： 674 = 28=14910kg 因此送。