Noorganik kislotalar ishlab chiqarish nazariyasi va texnologik hisoblari

2. Ishlab chiqarish jarayonining nazariy asoslari.

1914-yilda koks gazi ammiaki asosida azot kislotasi ishlab chiqarish ishlanmasi amalga oshirilib, 1916-yili hozirgi Donesk shahrida azot kislotasi ishlab chiqaruvchi sex foydalanishga topshirildi. Ishlanma rus muhandisi I.N. Andreyev rahbarligida olib borildi. Hozirda ammiakdan azot kislotasi olish - uni ishlab chiqarishning asosiy usuli hisoblanadi.

Azot kislotasi ishlab chiqarish uchun asosiy xomashyo sintetik ammiak, havo kislorodi va suv hisoblanadi. Bunda quyidagi reaksiyalar sodir bo‘ladi: Ammiakning havo kislorodi orqali oksidlanishi:

4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O + Q, (1)

Azot oksidining azbt dioksidigacha qo'shimcha ravishda oksidl­anishi:

2NO + O₂ = 2NO₂ + Q₂ (2)

NO gazinirrg suv orqali yutilishi, azot kislotasi hosil bo'lishi:

Uchinchi reaksiya bilan bir vaqtda ikkinchisi ham sodir etiladi, chunki NO₂ning barcha miqdori HNO₃ ga aylantirishi mumkin. Barcha reaksiyalar ekzotermik reaksiyalardir.

(1)-(2) kimyoviy tenglamalardan kelib chiqqan holda funksional sxema am-miakning oksidlanishi, gazlarning keyinchaliksovutilishi, azot oksidining oksid-lanishi hamda hosil bo’luvchi nitroz gazlarni suv bilan absorbsiyalash tizimchalarini o‘z ichiga oladi

Bu yerda biz ishlab chiqarish ayrim bosqichlarining fizik- kimyoviy asoslanishlariga to‘xtalamiz.

Kimyo va Oziq-Ovqat sanoatida nitrat kislota (HNO₃) keng ko‘lamda qo‘llaniladi. Bu kislota bir vaqtning o‘zida ham kuchli kislota va kuchli oksidlovchi hisoblanadi. Konsentartsiyasi ortgan sari uning solishtirma og‘irligi ortadi. Suvdacheksiz eriydi.Uning asosan ikki xil kristallogidrati mavjud. HNO_3∙3H₂O va HNO₃^.H₂O. Toza nitrat kislota rangsiz, o‘ziga xos o‘tkir qichituvchihidga ega bo‘lgan suyuqlik. Texnik nitrat kislota esa tarkibida oz miqdorda erigan NO bo‘lgani uchun sababli sarg‘ish rangga ega.

Molekulyar og‘irligi.................................................63,01

Zichligi 15°C da g/sm₃.............................................1,53

Qaynash harorati......................................................+82,6 °C

Muzlash harorati...................................................... – 41,6 °C

Kimyoviy xossalari:Nitrat kislota bir negizli kuchsiz kislota.Suvli eritmalarda to‘liq dissotsiyalanadi.

HNO₃ ⇄NO₃^-+H⁺ (3.1)

Bu kislota beqaror.Yorug‘lik va issiqlik tasirida parchalanib turadi.Shu sababli azot kislotasi solingan idish og‘zi ochiq xolda tursa u tutab turadi.Bu tutun esa NO₂ dan iborat.

4HNO₃⇄4NO₂+O₂+2H₂O (3.2)

Kuchli oksidlovchlik xossalarini namoyon qiladi.

CuO+2HNO₃→Cu(NO₃)₂+H₂O (3.3)

3Cu+8HNO₃→3Cu(NO₃)₂+2NO+4H₂O (3.4)

Fe(OH)₃+3HNO₃→Fe(NO₃)₃+3H₂O (3.5)

NaCO₃+2HNO₃→NaNO₃+H₂O+CO₂ (3.6)

Azot kislotasini metallarga tasiri boshqa kislotalardan farq qilib,kislota konsentratsiyasi va metalning aktivligiga qarab quyidagicha brikmalarga aylanishi mumkun

HNO₃→NO₂ ; HNO₂ ; NO ; N₂O ; N₂ ; NH₃ (3.7)

Azot kislotasi bilan xlorid kislota aralashmasi yuqori aktivlikka ega.Shu sababli oltin va platinalarni xam eritishi mumkun.

Au+HNO₃+3HCl→AuCl₃+NO+2H₂O (3.8)

3Pt+4HNO₃+12HCl→3PtCl₄+4NO+8H₂O (3.9)

Nitrat kislota ishlab chiqarish

Suyultirilgan azot kislotasi ishlab chiqarishni birinchi bo‘lib sanoat miqyosida professor Landao ishlab chiqqan. Dastlabki ishlab chiqarish korxonalari ishga tushirilganda agregatlarning ishlab chiqarishi quvvati ancha kichik bo‘lgan. Aholini keskin o‘sib borishi natijasida, kichik quvvatga ega bo‘lgan agregatlar o‘rniga mukammallashgan yuqori quvvatga ega agregatlar egalladi. Bu agregatlarni ishlab chiqarish quvvati yuqori bo‘lish bilan birga,qishloqxo‘jaligini sifatli o‘g‘itlarga va kislotalarga bo‘lgan talablarini to‘la ta‘minlay oldi.Nitrat kislota ishlab chiqarishda hozirgi kungacha ishlatib kelinayotgan unumdorlik quvvati yuqori bo‘lgan AK – 72M agregatlari fikrimizga to‘la misol bo‘la oladi.

60 yillarga kelib 58 – 60 % li nitrat kislota ishlab chiqarish boshlandi va sanoatda asta sekin ko‘p miqdorda nitrat kislota ishlab chiqaradigan qurilmalari joriy qilina boshlandi. AK – 72 agregatining ishlab chiqarish qurilmalari eskirgandan so‘ng AK – 72M modernizatsiya qilingan yangi zamonaviy texnologik darajadagi qurilmalar ishlab chiqariladi. AK – 72 va AK – 72M agregatlarida texnologik jihozlar bir xil joylashgan bo‘lishiga qaramay agregatlarning qurilma konstruktsiyasi va ishlash rejimi bir – biridan farq qiladi. AK – 72 agregatining modernizatsiyasi qurilmaning va uning umumiy sxemasini ishonchligini oshirish, to’xtab turishlar vaqtini kamaytirishini hamda nitroz gazlarini issiqligi utilizatsiyasini ko‘tarilishi maqsadida amalga oshiriladi.

AK – 72M agregatida nitroz gazlarni Б. Н. Г. – 172 blokida 50°C dan 760°C gacha qizdirish orqali yuqori haroratli katalitik tozalash sxemadan chiqarib o‘rniga ammiak bilan past haroratda selektiv tozalash , ГТТ – 12 mashina agregati ikkala tomoniga bug‘ turbinalari o‘rnatilishi orqali kamchiliklar bartaraf etilgan. Bunda quyidagicha yutuqlarga erishilgan:

-ГТТ – 12 tarkibida ishga tushirish dvigateli (bug‘turbinasi);

-Agregatni ishga tushirish soddalashgan;

-Ishlashvaqtidagimashinalarvatexnologikapparatlarorasidagibir–birigabog‘lanishi yo‘q qilishgan, bunda texnologik rejim tebranishi va chiqindi gazlartarkibidagi kislorod miqdorining tebranishi gaz turbinasiga kirishdagi gaz haroratini bir qiymatda ushlab turishida xech qanday ta‘sir ko‘rsatmaydi;

Tarkibida defisit metall – palladiy tutgan АПК – 2 katalizatorni ishlatish bartaraf etilgan;

Tashlab yuborilayotgan chiqindi gazlar tarkibida uglerod oksidi va metall bo‘lmaydi, lekin 0,01 % gacha ammiyak qo‘shiladi;

Tabiiy gaz sarfi 15% gakamaytiriladi.

AK – 72M agregatida absorbsiyaning 10 dan 25 chi tarelkalarida ammiakni bug‘latishdagi sovuqdan foydalanib, sovutish hisobga nitroz gazlarni chuqurroq absorbsiya qilinadi.

Ikkinchi ekonomoy o‘rnatilishi va iste‘mol suvi qizdirgichi yuzasini ko‘paytirish hisobiga nitroz gazlari issiqlaiklaridan foydalanish darajasi oshirilgan, ichki iste‘mol uchun bug‘ sarfi kamaytirilgan, bir vaqtda agregatda suv bug‘i ishlab chiqarishni miqdori ko‘payadi. Bundan tashqari aylanma suv miqdori 30% gacha kamayadi.Umuman olganda umumiy energiya sarfi 15%ga kamayadi.Quyida AK – 72 agregatiga nisbatan AK – 72M agregatini texnologik rejim qiymatlarining o‘zgargan miqdorlari keltirilgan.

Chiqindi gazlar tarkibi % (hajmiy)

NH₃–0,011 -NO–0,06 -CO –yo‘q

Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarishda asosiy usul ammiakni katalizator ishtirokida oksidlab azot oksidlarini suvga yuttirishdan iborat.

Hozirgi kunda 45 – 72 % gacha nitrat kislota ishlab chiqarishni asosan 3 xil usul bilan olib boriladi: Hamma bosqichlar ya‘ni ammiakni oksidlash va azot oksidlarini suvga yuttirish atmosfera bosimi ostida olib boriladi. Bu usulda energiya resurslari kam sarflanadi. Qurilmalarning tuzilishi sodda va ishlatish qulay. Bu ishlab chiqarishni kamchiligi shundaki,parametrlarga o‘ta xushyor bo‘lish kerak