Дипломная работа: Реактор разложения оксидов азота
2NO + O2 = 2NO2 + 112,8 кДж (26,9 ккал)[7, 15] (4)
2NO2 + H2 O = HNO2 + HNO3 + 136,3кДж (32,6 Ккал)[7, 16] (5)
3HNO2 = HNO3 +2NO + H2 O – 76,0 кДж (-18,2 Ккал) [7, 16] (6)
Таблица 2
Зависимость температуры кипения и замерзания от крепости кислоты
| Массовая доля, % | Температура кипения,о С | Массовая доля, % | Температура замерзания, о С |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 20 | 103,6 | 13,9 | -10 |
| 30 | 108,1 | 22,9 | -20 |
| 40 | 112,6 | 27,8 | -30 |
| 50 | 116,3 | 31,5 | -40 |
| 60 | 120,1 | 32,7 | -42,28 |
| 68,4 | 121,9 | 34,1 | -40 |
| 70 | 121,6 | 40 | -30 |
| 80 | 115,4 | 49,2 | -20 |
| 90 | 102,0 | 53,8 | -18,5 |
| 100 | 86,0 | 58,5 | -20 |
| 69,7 | -40 | ||
| 70,5 | -42 | ||
| 72,5 | -40 | ||
| 82,4 | -40 | ||
| 88,8 | -60 | ||
| 89,95 | -66,3 | ||
| 91,9 | -60 | ||
| 94,8 | -50 | ||
| 100 | -41,2 |
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2. 1 Технологический процесс
Процесс получения неконцентрированной азотной кислоты заключается в окислении газообразного аммиака кислородом воздуха в присутствии двухступенчатого катализатора: платино-родиево-палладиевой сетки и неплатинового катализатора КН-2 (НК-1П).
Окисление ведется в контактных аппаратах под атмосферным давлением. Абсорбция полученных окислов азота ведется под давлением 0,315 МПа (3,15 кгс/см2 ) в абсорбционных колоннах с тарелками ситчатого типа. Абсорбентом является конденсат водяного пара и кислый конденсат.
Технологический процесс получения неконцентрированной азотной кислоты состоит из следующих стадий:
1. Очистка аммиака и воздуха, подготовка аммиачно-воздушной смеси.
2. Окисление аммиака.
3. Охлаждение и сжатие нитрозных газов.
4. Окисление оксида азота и абсорбция диоксида азота с получением неконцентрированной азотной кислоты.
5. Каталитическое разложение оксидов азота в отходящих (хвостовых) газов.
Подробнее рассмотрим последнюю, пятую стадию процесса получения неконцентрированной азотной кислоты, т. к. именно здесь применяется реактор каталитической очистки хвостовых газов.
Выходящие из абсорбционной колонны хвостовые газы направляются в трубное пространство 2-ух подогревателей хвостового газа, где они нагреваются за счет тепла нитрозных газов проходящих в межтрубном пространстве.
Из подогревателей хвостовые газы поступают в смеситель, в который подается газообразный аммиак. В смесителе хвостовой газ смешивается с аммиаком и направляется в реактор.
После него очищенные хвостовые газы, пройдя через рекуперационную турбину газодувной машины выбрасывается в атмосферу.
2.2 Описание заданного оборудования, назначение и характеристики, описание происходящего в нем технологического процесса, назначение и описание средств КИПиА, которыми оснащено заданное оборудование; технологические расчеты оборудования
Проектируемый реактор предназначен для каталитического разложения оксидов азота в отходящих (хвостовых) газах.
В верхнюю часть реактора разложения оксидов подаётся смесь хвостового газа и аммиака, нагретая в пределах 90-120о С, где на катализаторе АВК и СТК аммиак восстанавливает оксиды азота до элементарного азота по реакции:
4NH3 + 6NO = 5N2 + 6H2 O + 1810 кДж (432,4Ккал) [7, 37] (7)
8NH3 + 6NO2 = 7N2 + 12H2 O + 2734 кДж (653Ккал) [7, 37] (8)
В период, когда температура в реакторе достигнет 200-205о С и до скорейшего достижения температуры 230о С, т.е. до выхода на нормальный технологический режим работы реактора, аммиак в смеситель подается без избытка по отношению к оксидам азота, что обеспечивает отсутствие аммиака в хвостовых газах на выходе из реактора.
На выходе, в нижней части аппарата, во избежание попадания катализаторной пыли в турбодетандер газодувной машины установлен фильтр, представляющий собой цилиндрический стакан, на боковых стенках и в днище которого имеются отверстия. Стенка и днище стакана обернуты нержавеющей сеткой, задерживающей катализаторную крошку и пыль.
Очищенный газ, объемная доля оксидов азота в котором 0,01% и объемная доля аммиака не более 0,015%, с температурой до 350о С через рекуперационную турбину газодувной машины сбрасывается в атмосферу через 100 метровую трубу.
Количество неочищенных хвостовых газов, поступающих в реактор, контролируется прибором (поз.FIR-318), а давление газов прибором (поз. PIRSL AL -219).
Температура хвостового газа на входе в смеситель контролируется прибором (поз.TJRSH L AH L -126).