硝酸部分概要PPT学习教案

1、会计学1第1页/共61页nnmQ 737. 141.37第2页/共61页第3页/共61页化法生产化法生产。该工艺包括。该工艺包括氨的接氨的接触氧化触氧化，一氧化氮的氧化和氮一氧化氮的氧化和氮氧化物的吸收氧化物的吸收。此工艺可生产。此工艺可生产浓度为浓度为45456060的稀硝酸。的稀硝酸。第4页/共61页第5页/共61页第6页/共61页非铂系Cat：Fe系及Co系铂系Cat：金属Pt第7页/共61页行行“活化活化”处理，即用氢火焰处理，即用氢火焰进行烘烤，使之疏松、粗糙，进行烘烤，使之疏松、粗糙，以增大接触面积。以增大接触面积。第8页/共61页所以研制这类新催化剂仍是很所以研制这类新催化剂仍是

2、很有前景的。有前景的。(2) 非铂系催化剂第9页/共61页第10页/共61页 铂Cat上氨氧化生成NO的过程以氨向铂Cat表面扩散为最慢，系氧化过程控制步骤。一般认为，氨氧化的反应速度受外扩散控制。第11页/共61页 56. 00010288. 045. 0951. 0lgdVdVSmcc %100010cccy氨的转化率第12页/共61页900900。第13页/共61页第14页/共61页（）接触时间第15页/共61页kkTVfSdmp003式中：Pk 操作压力；Tk 操作温度； f 铂网自由空间体积百分率。S铂网的比表面积，活性表面积cm2/铂网截面积cm2；m铂网层数；d铂丝直径，cm；V

3、0标准状态下的气体流量，l/h.cm2铂网面积。接触时间（0）正比于网数（m），反比于气体流量（ V0 ）要求：常压下，气体在接触网区内的流速0.3 m/s；加压操作，流速应更大。接触时间计算公式第16页/共61页kkTSfdpcA0051097. 1 生产强度第17页/共61页由图可看出，对应于某一个氨含量co，有一个氧化率最大时的催化剂生产强度A。工业生产中催化剂的生产强度可达9001000 kg NH3/(m2d)，氨氧化率可保证在98.5左右。 第18页/共61页%5 . 9%10021/1002113 NHc（4）混合气体组成第19页/共61页气体火焰气体火焰方向方向爆炸极限（以爆炸

4、极限（以NHNH3 3含量计）含量计）18140 250 350 450 向上向上16.126.61528.71430.43132.212.333.9水平水平18.225.61727.515.929.614.731.113.533.1向下向下不爆炸不爆炸19.926.317.828.2163013.432.0（5）爆炸及其预防措施 氨-空气混合气中的爆炸极限与混合气体的温度、压力、氧含量、气体流向、容器的散热速度等因素有关。氨-空气混合气的爆炸极限参见下表。表 氨-空气混合物的爆炸极限第20页/共61页图 氨氧化部分工艺流程1空气净化器；2空气鼓风机；3氨蒸发器；4氨过滤器；5混合器；6纸板过

5、滤器；7氧化炉；8废热锅炉(1)工艺流程第21页/共61页第22页/共61页第23页/共61页1.上锥体; 2.锥形气体分布器; 3.视孔;4.上圆柱体; 5,12.铂催化剂层; 6.下圆柱体;7.消音杯; 8.绝热材料; 9.耐火砖;10.压网圈; 11.托网梁; 13.花板; 14.下锥体图 氧化炉圆柱体锥体第24页/共61页该氧化炉直径为3m，采用5张铂-铑-钯网和一张纯铂网。该装置上部为氧化炉，下部为立式列管换热器。氨-空气混合气由氧化炉顶部进入，经气体分布板、铝环和不锈钢环，在铂-铑合金网上进行氨氧化反应。大型氧化炉-废热锅炉联合装置1.氧化炉炉头;2.铝环;3.不锈钢环;4.铂-铑

6、-钯网;5.纯铂网;6.石英管托网架;7.换热器;8.列管;9.底;10.气体分布板;11.花板;12.蒸汽加热器(过热器);13.法兰;14.隔热层; 15.上管板(凹形);16.人孔;17.下管板(凸形)第25页/共61页第26页/共61页图 NO的氧化度(NO)与温度、压力的关系T200、P 8MPa，(NO)接近100%；第27页/共61页0220122pPPpKNOONOp 002322pPPpKONNONOp 0203422pPpKONNOp 839. 20005. 0lg78. 15749lglg0220122 TTTpPPPKNOONOp第28页/共61页062. 310144

7、. 700484. 0lg75. 12692lglg260203422 TTTTpPPKONNOp第29页/共61页2220ONONOPkPddP 第30页/共61页NONONONOpPaK1ln1111222式中：a-NO的起始浓度的1/2,mol；b-O2的起始浓度,mol； p-总压力，MPa；NO-NO的氧化度； -b/a；Kp-氧化反应平衡常数。T/03060100140200240300340390Kp69.342.829.219.513.58.716.835.134.343.66表 Kp与温度的关系T，Kp，Why ？第31页/共61页第32页/共61页由氧化时间计算公式得到的结

8、论第33页/共61页加压、低温及适宜的气体浓度第34页/共61页第35页/共61页3 32 22 2(12)(12)当气体中当气体中NONO的的氧化度达到氧化度达到7070 8080时，即可进行吸收制酸操时，即可进行吸收制酸操作。作。第36页/共61页第37页/共61页第38页/共61页平衡常数只与温度有关，而K1与 K2 除了与温度有关外，还与溶液中酸含量有关。酸浓度改变时，K1与K2均要变化。图为系数K1与温度的关系。312NONOppK OHHNOppK2322 2132p223KKppppKOHNOHNONO第39页/共61页第40页/共61页过过 50%，加压法最高可制得，加压法最高

9、可制得70% HNO3。第41页/共61页吸收系统中部，两个反应的速度吸收系统中部，两个反应的速度都必须考虑。都必须考虑。第42页/共61页第43页/共61页第44页/共61页下操作已有相当显著的效果。下操作已有相当显著的效果。第45页/共61页231990061202NOHNOcc 第46页/共61页多；太低时，空气量不足，不利多；太低时，空气量不足，不利于氧化。于氧化。n尾气氧量与吸收体积关系如图所尾气氧量与吸收体积关系如图所示。示。第47页/共61页曲线曲线2的的V吸吸较小，较小，因而分批加入为因而分批加入为佳。佳。1-空气由第一塔一次加入；2-空气在各塔分几次加入最适宜尾气O2为5.5

10、%最适宜尾气O2为5.2%第48页/共61页第49页/共61页时，尾气中氮氧化物的含量已减时，尾气中氮氧化物的含量已减低到低到0.20.2，能量利用后便可排放。，能量利用后便可排放。(2) 常压下氮氧化物吸收流程与成品酸的漂白第50页/共61页。n下图为综合法生产稀硝酸的典下图为综合法生产稀硝酸的典型工艺流程。型工艺流程。第51页/共61页图 综合法硝酸生产示意流程氧化炉氧化塔吸收塔第52页/共61页第53页/共61页一、催化还原法分类：依还原气体不同，分为：选择性还原与非选择性还原。特点：脱除NOx还原的效率高，不存在湿法吸收伴生副产品与废液处理问题。系目前广泛采用的方法。选择性催化还原法反应温度控制在210270，适当催化剂（Cat:Pt/Al2O3），氨作还原剂，使NOx还原为氮气。 4NO4NH3O2 = 4N26H2O 6NO4NH3 = 5N26H2O 6NO28NH3 = 7N212H2O第54页/共61页非选择性还原以烃类为还原剂（天然气、炼厂气及其它燃料气）进行催化还原反应来降低系统尾气中NOx与O2含量。 （Cat: Pt/Al2O3 or Pd/Al2O3 ）如天然气与尾气中NOx进行反应： CH44NO2 = 4NOCO22H20（NO2脱色反应