Kimyoviy texnologiya

4.Jarayonning fizik – kimyoviy asoslari

HNO₃ olish jarayonida ammiak ishlatiladi va u quyidagicha

Ammiakni azot II oksidigacha oksidlash.

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O +904,8 kJ. (4.1)

Azot (II) oksidini azot III oksidigachaoksidlash.

2NO + O₂ = 2NO₂ +112,96 kj. (4.2)

Azot (IV) oksidini suvga absorbsiya qilish orqali nitrat kislota olish

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO +71,46 kj (4.3)

Ammiakni kontakt oksidlanishda asosiy reaksiya bilan boradi va boshqa jarayonlar ham borishi mumkin.

4NH₃ + 4O₂ = N₂O + 6H₂O+1104,4 (4.4)

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O+1266,28 (4.5)

4NH₃ + 4NO= 5N₂ + 6H₂O+1810,6 (4.6)

Ammiakni oksidlanish jarayonida boshqa reaksiyalarga qaraganda NO olish reaksiyasini birdan oshiradigan platina katalizatori ishlatiladi.Katoliz jarayoni 850°C atrofida, yuqori bosimda esa 880°C atrofida ushlab turiladi. Ammiak oksidlanishi natijasida o‘zida NO va boshqa azot oksidlari, kislorod, azot, suv bug‘lari ketgan nitroz gazlari hosil bo‘ladi. Nitrat kilota olish uchun esa NO ni NO₂ bo‘yicha oksidlash kerak. Le Shatele prinsipiga ko‘ra bu jarayonning muvozanati bosim ortganda va harorat kamayishi bilan o‘ngga siljiydi. Amaliy jihatdan NO₂ hosil bo‘lishi 700°C dan past haroratda esa muvozanat to‘la o‘nga siljiydi.

Azot (II) oksidi oksidlanganda NO_2→ ^t N₂O₄ (dimeri)

Demak, absorbsiya qilayotgan nitroza gaz tarkibida NO₂ va N₂O_4, O₂, N₂O, NO, N₂, suv bug‘i bo‘lishi mumkin. NO₂ va N₂O₄ absorbsiyalanishi quyidagicha sodir bo‘ladi .N₂O + H₂O=HNO₃ (4,7) N₂O₄+ H₂O =HNO₂+HNO_{3 (4.8)}

bunda hosil bo‘lgan nitrit kislota mustahkam emas va parchalanadi.

HNO₂→HNO₃ + 2NO+H₂O (4.9) Muvozanat nitrat kislotani hosil bo‘lish tomonga siljishi uchun haroratni pasaytirish va bosimni oshirish kerak

5.Texnologik sxema bayoni

Suyuq holdagi ammiak 1,4-1,6 MPa bosim va -30’+40°C xaroratda AK- 72 (Ammiak ishlab chiqarish) sexidan ZD₁A elektr zadvishka orqali AK- 72 M sexining T2₁ isitgichiga keladi. T2 isitgichdan 2ta (T2₁ va T2₂) bo‘lib, T2₁ da suyuq NH₃ tuzsizlantirilgan suv yordamida bug‘ xolatiga keltiriladi.Bu jarayonda ammiak 80% gacha va qolgan 20% i esa T2₂ isitgichda bug’ holiga keltiriladi.T2₂ isitgichi absorbtsion kolonnadagi issiqlik hisobiga ammiakni bug‘latadi .So‘ngra gaz xolidagi ammiakni ikkita parallel joylashgan F₄ filtridan o‘tkaziladi. Bu yerda ammiak mexanik quyqa,zaxarli gazlar va moylardan tozalanadi va T₅ isitgichiga beriladi. T₅ isitgichida bug‘ holidagi NH₃ 75-120°C li havo yordamida qizdiriladi.Bu xavo kompressoridan 17000-35000m³ oralig‘ida kelib turadi.Bunda ammiakning temperaturasi 75-120 °Cga yetishi kerak. Agar bu natijaga erishilmasa qo‘shimcha T₂₀₂ isitgichida (Bug‘ 13) yordamida qizdiriladi. Bug‘ 13 to‘yingan bug‘ bo‘lib issiqlik o‘tkazuvchanligi yuqori.Bu orada 75-120°C haroratdagi ammiak kontakt aparatiga tayyor va kontakt apparatini yuqori qismidan beriladi. Shu bilan bir vaqtda havoni ham jarayonga tayyorlash ishlari olib boriladi. M10^A kompressor orqali 80-92 m³/s havo so‘rib olinib, Kompressorning quvvati 216000 m³/s. F₁₁ tozalovchi filtrdan o‘tkaziladi. Bu sexda qo‘shimcha ventilyator bo‘lib yoz oylarida bundan ham foydalaniladi. Bunda T₄₀₂ havo sovitgichidan o‘tib, keyin F₁₁ filtrga boradi.Sababi T₄₀₂ havo sovitgichida sovishi kerak. Chunki issiq kunlarda temperatura yuqori bo‘lib, havo tarkibidagi O₂ aktiv bo‘lmaydi. Sovigandan so‘ng aktivlashadi.F₁₁ filtrdan o‘tkazilgach, havo ham kontakt apparati P₁₂ ga beriladi.Natijada NH₃-havo aralashmasi hosil bo‘ladi. NH₃ -havo aralashmasida ammiakning miqdori 9,5-10,5% bo’lishi kerak.Agar undan ortib ketsa, portlash yuzaga keladi. Shuning uchun ammiak sarfi qattiq nazorat qilinadi. Kontakt apparatini yuqori qismida aralashtirgich bo‘lib, NH₃ - havo aralashmasi 50 m/s tezlikda aralashtiriladi va kontakt aparatiga beriladi.Bu yerda NH₃ -havo aralashmasi filtr patronlarda (52 tadan 2 ta)qo‘shimchatozalanadi.So‘ngra gaz aralashmasi 850-880°C da Pt (platina) li katalizator setkasida oksidlanadi.Bu reaksiyalar:

4NH₃ + 5O_2→ ^кат. 4NO + 6H₂O +Q

4NH₃ + 4O_2→2N₂O + 6H₂O +Q

4NH₃ + 3O_2→3N₂ + 6H₂O +Q

Gaz xoldagi ammiak kontakt aparatida 95,5-96,5% gacha parchalanadi.Natijada Nitroza gazlari xosil bo‘ladi.Bu reaksiya 850-880°C haroratda boradi. Reaktsiya uchun hech qanday issiqlik tashqaridan berilmaydi. Lekin (N₂+H₂) aralashmasi 1-4 % nisbatda kontakt aparatidagi katalizator ro‘parasidan beriladi.Chunki bu nisbat eng faol portlash xossasiga ega bo‘lib,u setkaning xaroratini 850-880℃ ga ko‘tarib beradi.Agar bu ish bajarilmasa suvuq katalizatorga ammiak kelishi natijasida katalizator yirtilib ketadi.Oksidlanish reaktsiyasi natijasida juda katta miqdorda issiqlik ajralib chiqadi. Ana shu reaktsiya issiqlikligi hisobiga jarayon uzluksiz davom etaveradi. Katalizator sifatida platina(Pt) va rodiy(Rd) ishlatiladi. Bu katalizatorlar jarayon uchun juda ham muhimdir.Jarayon uchun kerakli bo‘lgan NO hosil bo‘ladi. U absorbtsion kolonnaga borgunga qadar sovutiladi. Kontakt apparatining pastki qismida E₁₃ utilizator qozoni joylashgan. Bu qurulma 3 ta blokdan iborat bo‘lib bu yerda nitroza gazlari 250-260°C li suv yordamida 350-360°C gacha sovutiladi. Bunda gaz o‘z issiqligini suvga beradi va 420-440°C li Bug‘ 40 olinadi. Bu bug‘dan bug‘ turbinasini aylantirishda foydalaniladi. Nitroz gazlarining temperaturasi sovutila boshlangandan so‘ng, havo tarkibidagi kislorod aktivlasha boshlaydi.U NO gazini NO₂ ga aylantira boshlaydi.

2NO + O_2→2NO₂+Q

Reaksiya natijasida issiqlik ajralib chiqib, nitroz gazlar 380-400°C haroratda ikkita(2) E₂₁ suv ekonomayzeriga kiradi. Birinchisida suv yordamida sovutilib, ikkinchisiga 270°C haroratda kirib ketadi.Ikkinchi jarayonda 185-190°C haroratda chiqadi. Bu temperaturani 60-65°Cga tushirish uchun esa T₂₅ ga beriladi.Bu qurulmaga tuzsizlantirilgan suv beriladi. Bunda nitroz gazlar 15-30°C haroratda suv bilan 110-120°C gacha sovutiladi. Natijada suvning harorati 90-95°C ga yetib, E₁₈ deoratorga yo‘naladi.T₂₅ suv isitgichida bosim 4,5-5 kg/sm² ni tashkil etadi. So‘ngra T₃₄ nitroz gazlar sovutgichda 24-27°C li suv yordamida nitroza gazlarining harorati 55-60°C gayetadi.Suvning haroratiesa 30-32°C ga chiqadi. Bu yerda P₁₂ kontakt apparatida reaktsiya natijasida ajralib chiqqan suv kondensatlanib quyidagi reaktsiya sodir bo‘ladi;

2NO₂+H₂O →HNO₃+HNO₂

Kontakt apparatida oksidlanmay qolgan ammiak bu kislotalar bilan reaktsiyaga kirishib, tegishli tuzlarni hosil qiladi. Bu jarayon T₂₅ da sodir bo‘ladi.

NH₃+ HNO₃→NH₄NO₃

NH₃+HNO₃→NH₄NO₂

Bu aralashmalar K-27 sovutgichga beriladi.Bu yerda nitroz gazlar selitradan N-36 sirkulyatsion nasoslar yordamida tozalanadi. Nitroz gazlar tarkibidagi selitraning miqdori 500 mg /m³ kislota tarkibida esa 2 g/dm³ dan oshmasligi kerak.Reaktsiya natijasida issiqlik ajralib chiqadi va nitroz gazlarning harorati 65 ga yetadi. Bosim esa 2,5-3,7kelvinga yetadi. NH₃ bilan birikmay qolgan kislota konsentratsiyasi 35-45% ni tashkil yetadi. Bu kislota konsentratsiyasiga qarab K- 31 absorbsion kolonnaning 6-8 tarelkalariga beriladi. Nitroz gazlarining absorbsiya uchun tayyor ammo, bosim past. Shu sababli nitroz gazlar M-10V nagnetatelning 4 ta ishchi g‘ildiragi yordamida bosim 8-11,6 kg k/sm³ bo‘lguncha siqiladi. M-10V ning ishlab chiqarish quvvati 192000 m³/s Natijada nitroza gazlarning harorati 210-220°C gacha ko‘tarilib ketadi. Nitroz gazlarini sovutish maqsadida T₅₄ sovutgichiga beriladi.E₁₉ deoratorda suv 240-250°Charoratli bug‘ bilan isitiladi. Deoratordagi ishchi bosim 13kg /sm².Natijada suvning harorati 102-108°Cgacha isiydi. Bu suv nitroz gazlarni sovutish maqsadida H_2O istemol suvi nasos yordamida T₅₄ sovutishga beriladi. 180-220°C haroratga ega nitroz gazlar 102-108°C li suv hisobiga soviydi va harorati 130 -140°C ga tushadi. Suvning harorati esa 150-160°C ga ko‘tariladi. So‘ngra T₂₉ nitroz gazlar II bosqich sovutgichida 60-65°C yetadi. 25-27°C haroratli suv bilan sovutiladi va absorbtsion kolonnaning pastki qismidan 1-tarelka ostidan beriladi. Absorbtsion kolonna 45 ta tarelkadan iborat.1-10 tarelkalarda sovutish qurilmasi 7 qator zmeyiviklardan iborat bo‘lib abarudivinniy suv yordamida sovutiladi.Bu tarelkalarda 4 tadan zontiksimon qo‘shimcha qurulmalar o‘rnatilgan.K-31da absorbtsiya jarayoni yuz beradi. Kolonnaning yuqori qismidan H1-1 va H1-2 nasoslar yordamida kimyoviy tozalangan suv beriladi. Natijada gaz suvga yutila boshlaydi.Suv gazga to‘yinib pastki tarelkalarga tushgan sari uning konsentratsiyasi ortib boradi. K₂₇ yuvgichdan berilgan 35-45% li nitrat kislota bilan qo‘shilib kolonnani pastki qismidan 58-60% konsentratsiyali nitrat kislota chiqadi. Absorbtsiya reaktsiyasiquyidagicha:

H₂O + 3NO_{2 →}2HNO₃+NO

Absorbtsiya darajasi 99,9 % gachani tashkil etadi. Demak 0,01% NO₂ yutilmay qoladi. Yutilmay qolgan NO₂ K-47 puflagichda havo yordamida urib chiqariladi va yana jarayonga ya‘ni K-27 yuvgichga qaytariladi. Reaktsiya natijasida hosil bo‘lgan NO kolonnaning yuqori qismidan chiqib E-23 tutgichdan o‘tadi, bu yerda HNO₃ tomchilari tutib qolinadi, keyin esa BNT blokining regenertiv zonasiga yo‘naladi. U yerda dastlab T-53 isitgichida 220-250°C gacha isitiladi. Bosim 1,3mPa keyin radiatsion qismida 740-770°C gacha isitiladi. R-40 katalitik tozalash reaktorida erkin azotgacha qaytariladi;

6NO + 4NH_{3 →}5N₂ +6H₂O

Katalizator sifatida AMS (alyumomedtsinkoviy) ishlatiladi. Yuqori harorat va yuqori bosimli gazdan gazli turbinani aylantirishda foydalaniladi. So‘ngra yana BNG ga qaytarib kelib, 190-200°C haroratda X-102 chiqindi gazlar quvuri orqali atmosferaga azot tashlanadi.Xosil bo‘lgan kislota esa 3 ta nasoslar yordamida xar biri 1000m³ dan bo‘lgan 4 ta omborga keladi.