Контрольная работа: Виробництво азотної кислоти

де 1,27 - кількість води у хвостових газах на виході з колони, кмоль;

26,56 - кількість водяної пари у газі на виході з контактного апарата, кмоль.

У перерахуванні на годинну продуктивність це складе:

21,27 *14,5 = 308,42 кмоль/год або 308,42*18 = 5551 кг/год.

або 5551*22,4/18 = 69-8,61 м³ /год

Склад хвостових газів на виході з колони представлений у таблиці.

Склад хвостових газів на виході з колони

Компоненти	кмоль	м3	% про.	кг
NO	0,06	1,43	0,04	1,92
O2	3,68	82,52	2,6	117,89
N2	136,66	3061,19	96,46	3826,49
H2 O	1,27	28,40	0,90	22,82
Разом	141,67	3173,54	100	3969,12

4. Очищення викидних газів

Особливу увагу в існуючих і виробництвах, що проектуються, необхідно приділяти очищенню газів від оксидів азоту. В усьому світі витрати на ці мети неухильно зростають. Однак необхідно проводити подальшу роботу зі скорочення кількості газових викидів і по впровадженню безвідхідних технологічних процесів, а також розробляти більше ефективні методи знешкодження газоподібних викидів.

Для систематизації методів санітарного очищення газів і для більше цілеспрямованого проведення досліджень здійснена класифікація методів очищення газів від оксидів азоту. В основу її покладена здатність оксидів азоту окислятися під дією рідких, твердих і газоподібних окислювачів, відновлюватися до елементарного азоту під дією високих температур, вступати в хімічні реакції з різними групами сполук, що піддаються регенерації. Відповідно до запропонованої класифікації розроблені методи очищення газів від оксидів азоту підрозділені на чотири класи: окисні, відновлювальні, сорбційні та інші методи.

Найбільш ефективним способом знешкодження нітрозних газів є каталітичне відновлення оксидів азоту до елементарного азоту. Процес відновлення протікає на поверхні каталізатора в присутності газу відновлювача. Каталізаторами служать сплави металів платинової групи. Найбільш високу каталітичну активність мають каталізатори на основі палладія, платини й родію, зміст яких у каталізаторі коливається в межах 0,1-2,0%, нанесених на оксиди алюмінію, цинку, силікагелю, кераміку й природні матеріали.

Умовно по температурах відновлення процеси ділять на високотемпературні (більше 500⁰ С) і низькотемпературні (менш 500⁰ С).

У якості відновлюючого агенту при високотемпературному очищенні запропоновані: водень, азотно-воднева суміш, оксид вуглецю (II), природні, нафтові, коксовий гази, пари гасу, мазуту й ін. Практичне застосування в промисловості знайшов природний газ, вміст сірки в якому не повинне перевищувати 20 мг/м³ .

Як каталізатори застосовують метали Рt, Рd, Rh, Ru, Ni, Сu, Сг, Fе й сплави Ni-Сг, Сu-Сг, Zn-Сг і ін., нанесені на оксиди алюмінію, цинку, силікагель, кераміку й природні матеріали. В агрегатах УКЛ-7,3 і АК-72 застосовують паладієвий каталізатор АПК-2 (Аl₂ О₃ із 2% Рd). Процес відновлення NOx протікає при 720-770 ⁰ С, об'ємній і лінійній швидкостях газу відповідно 15000-25000 год^-1 і 1,0-1,5 м/с. Для досягнення залишкової концентрації оксидів азоту в межах 0,002- 0,008% (про.) підтримують 10%-ний надлишок природного газу від стехіометричного.

Першою стадією процесу є горіння й конверсія метану киснем

СН₄ + 2О₂ ↔ СО₂ +2Н₂ 0 + 804,58 кДж. (45)

При неповному згорянні метану утворяться водень і моноксид вуглецю:

СН₄ + 0,50₂ = СО + 2Н₂ + 35,13 кДж. (46)

Диоксид азоту відновлюється до оксиду азоту NО, а потім останній до N₂

Н₂ + NО₂ = Н₂ О+NО+ 184,9 кДж, (47)

Н₂ + NО = Н₂ О + 0,5 N₂ + 332,45 кДж. (48)

Аналогічно взаємодіє N0х з монооксидом вуглецю. Сумарні реакції взаємодії природного газу з оксидами азоту можна представити у вигляді:

СН₄ + 4NО₂ =СО + 4NО + 2Н₂ 0 + 574,4 кДж, (49)

СН₄ + 4NО = СО₂ + 2N₂ + 2Н₂ 0 + 11 646 кДж. (50)

Основним недоліком такого методу є поява в газових викидах оксиду вуглецю (II), не менш шкідливого, чим оксиди азоту.

З метою зменшення витра