Азот қышқылын өндіру Қарастырылатын сұрақтар (дәріс жоспары):
1. Азот қышқылы өндірісі
2. Таңдамалы катализ. Өнеркәсіптік катализаторлар
3. Сұйылтылған азот қышқылы өндірісінің схемасы.
Дәрістің қысқаша мазмұны:
Сұйылтылған азот қышқылы өндірісінің тәсілі. Қазіргі уақытта өндіріс үш түрлі жағдайда жүзеге асады, атмосфера қысымында, жоғары қысымда (3*105 – 8*105 н/м2) және комбинирлі әдіс, мұнда аммиактың ауамен тотығуы атмосфералы да, ал азот оксидінің сумен жұтылуы – жоғары қысымда жүреді.
Концентрлі азот қышқылы өндірісі.
Концентрлі азот қышқылын алу үшін айдауды су жұтатын заттармен жүргізу керек. Бұндай зат ретінде әдетте купоросты майды (92,5-процентті H2SO4) алады, 1 т әлсіз азот қышқылына 3-тен 4,5 т дейінгі мөлшерді құрайды. Мақсатты түрде күкірт қышқылының шығымын азайту үшін суды азотты ығыстыруының концентрациясын алдын-ала жоғарылатады. Концентрлеуді тарелка типтегі ректификационды колонналарда жүргізеді, биіктігі 9м және ішкі диаметрі 1м болатын ферросилидті (қышқылға тұрақты темірдің кремниймен құймасы) цилиндр негізінде жасалған. Колонналарда жиырма тарелкалар бар. 1 ректификационды колоннаның он бесінші тарелкасына купоросты май түседі, ол колоннадан төмен қарай ағып, 2 буландырғыштан түсетін сұйылтылған азот қышқылы мен азот қышқылының буына жалғасады. Колоннаның төменгі бөлігінде 2500 С дейінгі сулы моншада жанған қоспаның ең ұшқыш құрамды бөлігі – азот қышқылы буланады.
Азот қышқылының буын колоннаның жоғарғы бөлігінен шығарып, 3 сулы конденсаторға түседі, онда конденсация кезінде құрамында еріген азот оксидінің көп бөлігі бар 98-99-процентті азот қышқылы түзіледі. Сондықтан қышқыл қайтадан ректификационды колоннаға келіп, төменнен түсетін азот қышқылының бумен үрленіп, сонымен ағарады. Өнделген 65-процентті күкірт қышқылы концентрлеуге түседі. Соған байланысты сұйылтылған азот қышқылын концентрлеу отынды көп жоғалтады, аппаратура дайындаумен және тез коррозияға ұшыру әсерінен кейінгі кезде өндіру әдісі тура синтезбен ығыстырылады. Тура синтездің концентрлі азот қышқылы әдісі мен әлсіз қышқылды алу әдісі арасындағы айырмашылық – нитрозды газдың құрамындағы азот оксидін сұйық N2O4 оксид түрінде бөліп алу. Атмосфералы қысымда алынған және сулы буды жою үшін котел-утилизатордан өткен нитрозды газды бірден суытады. Ол үшін жүрдек кожухотрубалы сулы тоңазытқыш 1 қолданылады, онда судың көп мөлшері 3-процентті қышқыл түрінде бөлінеді, одан кейін газ керамикалық сақинасы бар 4 тотықтырғыш башнядағы 3 вентиляторға беріледі. Бұнда негізінде NO оксидінің NO2 тотығуы жүреді. Азот (II) оксидінің артығы 98-процентті қышқылға тотығады:
NO + 2HNO3 ↔ 3NO2 + H2O + Q
Түзілген азот (II) оксидін -100 С дейін 6 рассолды тоңазытқышта суытқанда айтарлықтай мөлшерде сұйық N2O4 оксидіне айналады, ал қалған бөлігі газ тәрізді азот оксиді -100 С дейін суытылған түрде 98-процентті азот қышқылына дейін ериді. Тазартылған 98-процентті азот қышқылы дайын өнім болып есептеледі.
Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша сұрақтар
1. Азот қышқылы өндірісінің өнеркәсіптік әдістерін атау. Комбинирлі әдіспен азот қышқылын өндірудің артықшылығы неде?
2. Аммиак синтезінің өнеркәсіптік жүйесін атау.
3. Орташа қысымдағы аммиак синтезінің оптимальды жағдайын сипаттау.
