Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf

§ 9. Оптимальная технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты

Сопоставляя выбранные для каждой стадии оптимальные условия, можно заметить одно противоречие: аммиак целесооб­ разно окислять под атмосферным давлением (выше выход N0, меньше потери драгоценных металлов); окисление оксида азота N 0 и реакцию оксида азота N 0 2 с водой лучше проводить под повышенным давлением (значительно меньшие объемы реакто­ ров, следовательно, меньше металла на их сооружение, выше концентрация продукционной кислоты, выше степень абсорбции оксидов азота, меньше выбрасывается их в атмосферу).

Выбор оптимального давления процесса производства в це­ лом. Под каким давлением проводили рассматриваемый процесс на первых заводских установках? Целесообразным на основе фи­ зико-химических данных кажется проведение первой стадии реакции под атмосферным давлением, сжатие охлажденного пптрозного газа до давления, выбранного для следующей ста­ дии производства, и проведение ее под этим давлением. Однако такая комбинированная система не сразу получила применение на заводах. Первоначально процесс проводили под атмосфер­ ным давлением и прежде всего потому, что сооружение таких установок проще. На первом азотнокислотном заводе, построен­ ном в России в 1916 г., абсорбционные башни были из гранита и процесс проводили под давлением, близком к атмосферному. После того как было найдено, что оптимальным для второй ста­ дии производства является повышенное давление, построены установки, в которых как окисление аммиака, так и окисление оксида азота N 0 и образование азотной кислоты проводят под повышенным давлением, до 10 ат, в башнях из легированной стали. В настоящее время их широко применяют в промышлен­ ности наряду с комбинированными.

Некоторые общие принципы производства

Изучив несколько технологических процессов, вы убедились, что оптими­ зация управления химическими реакциями на производстве опирается на их физико-химические характеристики, причем решающее значение имеют следующие_ параметры:

1)обратимость реакций (в том диапазоне условий, который-может иметь практическое значение);

2)число возможных направлений (одно ИЛИ более);

3) ЧИСЛО .фаз (гомогенная ИЛИ гетерогенная реакция);

4)некаталитическая или каталитическая реакция;

5)знак теплового эффекта.

Выше были сформулированы закономерности управления, определяемые

1 Д. А. Э п ш т е й н. Классификация химических реакций в связи с опре­ делением оптимальных условий технологических процессов. «Журнал прикладнон химии», т, XIX, 1946, № Ю—11, стр. 1125.

Этот параграф посвящен азотным удобрениям. Комплекс, ные удобрения будут рассмотрены отдельно. В качестве исход­ ных веществ для производства азотных удобрении мы распола­ гаем двумя видами сырья — аммиаком и азотной кислотой.

Какие вещества, полученные из них, применяют в качестве тверды! в жидких азотных удобрений?

• В числе твердых удобрений вы назовете, по-видимому, азот­ ные соли: сульфат аммония, нитрат аммония, нитрат натрия и нитрат кальция (нитрат калия и фосфаты аммония — комплекс» ные удобрения). К ним можно отнести диамид угольной КИСЛО' ты —карбамид (мочевину) CO(NH2 )2 . Жидкие азотные удобре­ ния— это жидкий аммиак и его водный раствор — аммиачная

друг от друга. Особенно гигроскопичен нитрат кальция, гигро* скопнчеи п слеживается нитрат аммония, менее гигроскопичны остальные. Мочевина обладает лучшими свойствами, чем амми­ ачная селитра. Гигроскопичность ее близка к гигроскопичности сульфата аммония, гранулированная мочевина практически не слеживается, хорошо рассеивается. Образующиеся при внесении

довольно велико, вы можете предположить, что при внесении аммиака в почву часть его теряется. Однако оказывается, что при заделке жидкого аммиака на глубину 10—15 см он быстро поглощается и не улетучивается. По эффективности жидкий ам­ миак (в расчете на единицу азота) не уступает твердым азот­ ным удобрениям. Но хранить и перевозить его нужно в сосудах под давлением, поэтому применяется и аммиачная вода.

Для получения нитрата натрия используют не едкий натр, а более дешевую соду Na2 C03 . Нейтрализуют не только азотную кислоту, но и оксиды азота, содержащиеся в выхлопных газах азотнокислотных цехов. Аналогично получают нитрат кальция. Сульфат аммония получают взаимодействием аммиака с серной кислотой. Для производства нитрата аммония*(аммиачной се­ литры) не требуется никакого дополнительного сырья, кроме того, что выпускают азотные заводы. Мочевину производят из аммиака и оксида углерода С 0 2 — отхода при получении водоро­ да из природного газа.

Сопоставьте азотные удобрения в таблице: