질산은 가장 대중적인 것 중 하나입니다.산업 원료의 종류. 그 생산은 고객에게 공급되어야 하는 산의 다양성에 따라 다양한 방법으로 수행될 수 있습니다. 관련 기술의 본질은 무엇입니까? 공장에서 생산되는 질산의 유형과 어떤 관련이 있습니까?
질산의 산업적 생산: 기술 개발의 역사
우선 역사를 공부하는 것이 도움이 될 것입니다.러시아에서 질산 생산이 어떻게 발전했는지에 대한 사실. 국내 산업에서 사용 가능한 정보에 따라이 물질의 방출은 Peter I에 의해 시작되었습니다. 그 후 M.V. Lomonosov는 초석에서 질산을 생산하는 방법을 제안했습니다.이 물질은 실제로 생산의 주요 원료로 간주되었습니다 20세기 초까지 문제의 물질.
초석과 함께 질산 생산산업은 황산을 사용하여 수행되었습니다. 고려중인 두 물질은 서로 상호 작용하여 질산과 산화 황 나트륨을 형성했습니다. 이 방법의 장점은 약 96-98% 농도의 질산을 얻을 수 있다는 것이었습니다(필요한 품질의 원료를 사용하는 경우).
적절한 기술이 상당히 활성화되어 있습니다.개선됨 - 원료 처리 속도를 높이고 더 많은 양의 제품 출시를 보장합니다. 그러나 점차적으로 암모니아의 접촉 산화를 통해 질산의 생산이 수행된다는 개념에 자리를 잡았습니다.
다음과 같은 방법도 고안되었습니다.산 생산의 주요 원료는 대기에서 해당 가스의 아크 산화에 의해 얻은 산화 질소였습니다. 첫 번째 방법이 더 비용 효율적이라는 견해가 널리 퍼져 있습니다.
기술이 발전함에 따라질산 생산에 대한 접근 방식에서 해당 물질의 생산을위한 가장 최적의 옵션은 고압에서 작동하는 산업 기반 시설을 사용하는 것입니다. 이에 대한 대안은 대기압에서 산을 생산하는 것인데, 이는 경제적 관점에서 비용 효율성이 떨어지는 것으로 간주됩니다.
정상 또는 상승된 물질의 방출압력은 암모니아로부터 질산의 생산을 포함합니다. 다른 두 가지의 장점을 결합한 결합 방법도 있습니다. 결합 된 방법에 의한 질산 생산의 특징은 첫째, 대기압에서의 암모니아 산화 및 고압에서의 흡수의 구현입니다.
암모니아는 이제 물 및 대기와 함께 해당 물질의 방출을 위한 주요 원료로 간주됩니다. 산 생산에 사용되는 특성을 더 자세히 연구해 보겠습니다.
질산 생산을 위한 원료
따라서 해당 물질의 생산에 사용되는 주요 원료는 암모니아, 공기 및 물입니다.
이것은 정제된 암모니아의 사용을 필요로 합니다.형태. 이를 위해 다양한 생산주기의 틀 내에서 특수 증발 및 증류 장비에서 정제됩니다. 마찬가지로 질산을 배출할 때도 깨끗한 공기를 사용해야 합니다. 또한 특수 장비를 사용하여 필터링됩니다. 차례로 질산 생산에 사용되는 물은 불순물과 염분으로부터 정화됩니다. 많은 경우 문제의 물질을 얻으려면 순수한 응축수를 사용해야 합니다.
우리는 문제의 물질이 어떤 종류로 제시 될 수 있는지와 각 유형의 질산이 어떻게 생성되는지 연구 할 것입니다.
질산의 종류와 주요 방출 단계
질산에는 2가지 종류가 있으며,현대 산업 기업에서 생산 - 희석 및 농축. 묽은 질산의 생산은 3가지 주요 단계 내에서 수행됩니다.
- 암모니아 전환(최종 생성물은 산화질소임);
- 이산화질소를 얻는 단계;
- 물을 사용할 때 질소 산화물의 흡수 구현.
현대 산업 기업에서 희석 질산 생산은 소위 AK-72 계획의 틀에서 일반적입니다. 그러나 물론이 물질의 방출을위한 다른 기술이 있습니다.
차례로 집중 생산질산은 묽은 형태의 해당 물질의 수준을 높이거나 직접 합성하여 수행할 수 있습니다. 첫 번째 방법은 일반적으로 약 68% 농도의 산성 용액을 얻을 수 있으며, 이는 여러 영역에서 해당 물질을 적용하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 따라서 직접 합성 방법도 일반적이므로 약 97-98 % 농도의 물질을 얻을 수 있습니다.
방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다.한 형태 또는 다른 형태의 질산 생산. 위에서 우리는 희석 물질의 방출이 AK-72 계획에 따라 수행될 수 있음을 지적했습니다. 구체적인 내용부터 시작하겠습니다.
AK-72 기술을 이용한 희석산 생산
질산 생산이 수행되는 고려중인 계획에는 다음이 수반되는 폐쇄 사이클의 사용이 포함됩니다.
- 암모니아 전환;
- 약 0.42-0.47 MPa의 압력에서 수반 가스의 냉각:
- 1.1-1.26 MPa 정도의 압력 하에서 산화물 흡수의 구현.
AK-72 계획의 최종 제품은 약 60% 농도의 질산입니다. 고려중인 기술의 틀 내에서 질산의 생산은 다음과 같은 단계의 틀 내에서 수행됩니다.
- 대기에서 산업 단위 및 그 정화로의 공기 흐름을 보장합니다.
- 공기 압축, 기술 흐름으로의 분할;
- 암모니아 증발, 오일 및 기타 불순물로부터 해당 가스 정화 및 후속 가열 구현;
- 정제된 암모니아와 공기를 혼합하고, 이 혼합물의 후속 정제 및 촉매로의 이동;
- 아질산 가스의 생산 및 냉각;
- 질산으로 응축수 수집;
- 질산의 농도 및 흡수;
- 생성된 생성물의 냉각 및 정제.
준비된 산은 저장소나 고객에게 보내집니다.
고려 중인 기술과 함께질산이 생산되고 있습니다 - 해당 물질의 방출에 대한 또 다른 대중적인 개념인 AK-72가 사용되며, 여기에는 약 0.7 MPa의 압력에서 산업 기반 시설의 기능을 보장하는 것이 포함됩니다. 그 기능을 고려해 봅시다.
압력 0.7MPa에서의 제품 릴리스 기술: 뉘앙스
해당 기술을 통해,비농축 질산은 AK-72 개념의 대안으로 생산되고 있습니다. 그것은 문제의 물질의 다음 방출 단계의 구현을 포함합니다.
우선 기존 기술과 마찬가지로대기가 정화됩니다. 이를 위해 일반적으로 2단계 필터가 사용됩니다. 또한, 정화된 공기는 에어 컴프레서에 의해 약 0.35MPa로 압축된다. 동시에 공기는 최대 약 175도까지 가열되며 냉각되어야합니다. 이 문제가 해결되면 압력이 약 0.716MPa로 증가하는 추가 압축 영역으로 이동합니다. 결과적인 공기 흐름은 차례로 아질산 가스의 작용을 통해 약 270도의 고온으로 가열됩니다. 그런 다음 산업 단위의 특정 영역에서 암모니아와 혼합됩니다. 해당 물질은 산이 초기에 액체의 증발로 인해 형성되는 기체 상태로 방출될 때 활성화됩니다. 또한 암모니아를 정제해야 합니다. 준비 후 가스를 가열하고 공기와 동시에 혼합기에 공급합니다. 이 혼합물도 여과되고 정제 후 암모니아로 전환됩니다. 해당 절차는 약 900도의 매우 높은 온도에서 백금 및 로듐 합금 메쉬를 사용하여 수행됩니다. 이 경우 전환율은 약 96%입니다.
에 의한 약질산 생산고려 중인 기술에는 아질산 가스의 형성이 포함됩니다. 그들은 산업 장치의 특수 영역으로 옮겨져 냉각됩니다. 이로 인해 정제수가 증발하고 고압의 증기가 나타납니다. 산업 단위의 적절한 영역을 통해 수행되는 아질산 가스는 산화제로 이동합니다. 그들의 산화는 이미 산 생산의 이전 단계에서 부분적으로 발생한다는 점에 유의해야합니다. 그러나 산화제에서는 더욱 강렬해집니다. 이 경우 아질산 가스는 약 335도의 온도로 가열됩니다. 그런 다음 특수 열교환 기에서 냉각 된 다음 응축기로 보내집니다.
그 후 약하게 질산이 생성된다.집중. 나머지 아질산 가스를 분리해야합니다. 분리기가 사용됩니다. 그것으로부터 질산은 산업 단위의 흡수 영역으로 공급됩니다. 그 후 산은 아래 장치의 영역으로 흐릅니다. 동시에 질소 산화물과 상호 작용하여 농도가 증가합니다. 출력에서는 약 55-58%입니다. 일반적으로 제거해야 하는 용해된 산화물이 포함되어 있습니다. 이를 위해 물질은 장치의 퍼지 영역으로 보내집니다. 가열 된 공기의 도움으로 산에서 산화물이 추출됩니다. 완제품은 창고에 보관되거나 고객에게 배송됩니다.
농축산 생산: 직접 합성
생산 방식을 고려하여묽은 질산, 우리는 농축 물질의 방출에 대한 세부 사항을 연구 할 것입니다. 관련 프로필의 기업에서 사용되는 가장 비용 효율적인 기술 중 하나는 질소 산화물 형태의 원료에서 직접 합성을 통한 산 생산입니다.
이 방법의 핵심은약 5 MPa의 압력 하에서 특정 물질, 물 및 산소 사이의 화학 반응. 희석 질산을 기반으로 한 농축 질산의 생산이 수행되는 기술에는 미묘한 차이가 있습니다. 대기에 가까운 압력과 온도에서 이산화질소를 액체 형태로 전환하는 것이 가능합니다. 그러나 일부 반응에서는 해당 물질의 농도가 상압에서 액체 상태로 전환하기에 충분하지 않아 증가시켜야 합니다.
희석액 기반의 농축산 생산
이 경우 집중황산, 인산, 다양한 질산염 용액과 같은 흡수 물질을 통한 산. 희석 황산을 기반으로 한 농축 질산 생산의 주요 단계는 다음과 같습니다.
먼저, 원료는 2개의 스트림으로 나뉩니다.첫 번째는 증발기로 공급되고 두 번째는 산업 장치의 차가운 영역으로 들어갑니다. 황산은 두 번째 묽은 질산 스트림 위의 장치 영역으로 공급됩니다. 차례로 증기가 장치의 하부에 공급되어 사용 된 혼합물을 가열하여 질산이 증발합니다. 그녀의 증기는 장치를 상승시킨 후 냉장고로 제거됩니다. 거기에서 산성 증기는 농도가 98-99%에 도달할 때까지 응축됩니다.
동시에, 프레임워크에 존재하는 것들의 일부는산화질소 생산의 이 단계는 산에 의해 흡수됩니다. 그들은 제품에서 추출해야합니다. 대부분의 경우 질산 증기가 이러한 목적으로 사용되어 콘덴서로 보내집니다. 추출 된 질소 산화물과 응축수를 형성하지 않은 산성 증기는 흡수를 위해 장치의 다른 영역으로 보내져 물로 처리됩니다. 결과적으로 묽은 산이 형성되어 다시 응축 및 냉각에 공급됩니다. 완제품은 창고 또는 고객에게 보내집니다.
황산 농축의 특징
특징 짓는 주요 임무산업에서 질산의 생산은 비용 효과적이고 효율적인 농축의 구현입니다. 이를 해결하기 위한 최적의 계획을 개발하는 몇 가지 접근 방식이 있습니다. 가장 일반적인 것을 고려하는 것이 유용할 것입니다.
우리는 집중하기 위해 위에서 언급했습니다.문제의 물질, 황산을 사용할 수 있습니다. 증발에 의한 질산 농도의 예비 증가와 같은 사용의 효율성을 높이는 상당히 일반적인 방법이 있습니다. 최적으로, 황산으로 처리하기 전에 해당 물질의 농도는 59-60% 정도입니다. 실제로 질산 생산을 위한 이 기술은 낮은 수준의 환경 친화성을 특징으로 한다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 황산 사용의 대안으로 질산염을 사용하는 것이 일반적입니다. 그들의 세부 사항을 더 자세히 연구합시다.
질산염 농도
대부분의 경우 고려 중인 문제를 해결하기 위해암모니아, 마그네슘 또는 질산 아연에서 질산 생산을 특성화하는 것이 사용됩니다. 우선 황산법보다 훨씬 친환경적이다. 또한 이 기술은 최종 제품으로 질산의 최고 품질을 보장합니다.
그러나 여러 가지 단점이 있으며,광범위한 적용에서 어려움의 출현을 미리 결정하십시오. 우선, 이것은 생산 공정의 다소 높은 비용입니다. 또한, 이 기술은 많은 경우에 처리가 복잡할 수 있는 고형 폐기물의 출현을 포함합니다.
질산 생산에 촉매 사용
다른 물질이 무엇인지 고려하는 것이 유용합니다.질산의 산업적 생산(대부분 촉매는 그러한 것으로 간주됨)에서 문제의 제품 생산을 위한 주요 원료와 함께 사용됩니다. 문제의 물질을 사용하는 것은 산 생산의 수익성을 높이고 산업 단위에서 생산량의 역학을 높일 필요가 있기 때문입니다.
촉매의 주요 요구 사항문제의 제품 생산 - 행동의 선택성. 즉, 부공정에 영향을 미치지 않으면서 주요 화학 반응에 영향을 주어야 합니다. 대부분의 경우 백금을 함유한 촉매는 산 생성에 관여합니다.
우리는 위에서 언급했습니다.고압에서 저농도 물질, 백금 및 로듐 기반 촉매가 사용됩니다. 어떤 경우에는 팔라듐이 첨가된 합금도 사용됩니다. 그러나 주요 금속은 백금이며 그 함량은 일반적으로 81% 이상입니다. 이 경우 촉매의 본질은 주요 화학 반응의 빠른 통과를 촉진하는 것입니다. 일반적으로 외부 확산 섹션의 틀 내에서 전달됩니다.
이 경우 프로세스는 확산 한계에 따라 다릅니다.촉매 표면에 대한 산소. 이 기능은 공기 중 농도와 비교할 때 하나 또는 때로는 촉매 표면에서 질산 생산의 주요 원료인 암모니아의 농도를 더 높게 만듭니다. 불완전 산화 및 질소 또는 그 산화물의 형성이 관찰되는 다양한 부반응의 비중을 증가시킬 수 있습니다. 이와 관련하여 표면 근처의 산소는 암모니아를 대체하기에 충분한 양이어야 합니다. 이 경우 충분히 깊은 산화를 얻을 수 있습니다.
플래티넘과 함께촉매, 결합 물질도 질산 생산에 관여합니다. 특히, 철-크롬. 문제의 물질 방출을 특징짓는 경제적 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
그래서 우리는 질소 생산 방법을 고려했습니다.산, 그것의 주요 유형을 확인했습니다. 구현해야 하는 질산 생산 단계는 유형과 해당 물질의 방출을 위한 특정 기술에 따라 다릅니다. 경제의 많은 영역에서 수요가 많은이 제품의 산업 생산을 특징 짓는 어려움을 지금 고려하는 것이 유용 할 것입니다.
질산 생산의 주요 문제
따라서 우리가 이미 알고 있듯이 질소 생산현대 산업에서 가장 일반적인 방법 중 하나인 접촉 방법에 의한 산은 암모니아의 산화를 촉진하고 제품의 수율을 높이기 위해 촉매를 사용합니다. 고려중인 제품 생산의 주요 문제는 해당 촉매의 다소 높은 가격입니다. 그러나 선택도가 항상 최적의 값에 도달하는 것은 아닙니다. 또한 촉매의 주원소로 사용되는 백금의 상당 부분이 생산 과정에서 손실될 수 있습니다. 그 결과, 다시, 제품 산출물의 경제적 효율성이 감소된다.
생산을 특징짓는 또 다른 문제질산 - 생태학. 위에서 우리는 황산을 원료의 농도로 사용할 수 있으며 해당 생산주기를 거치면서 유해 물질이 형성된다는 점에 주목했습니다. 이 경우의 대안은 질산염의 사용일 수 있습니다. 그러나 이것은 다시 경제적 비용의 증가를 의미합니다. 그러나 오늘날 현대 제조업체의 환경 요인은 생산 수익성 수준만큼 중요합니다.
