Производство азотной кислоты. 1 Выбор метода производства (или выделение) готового продукта
 Скачать 5.75 Mb.
|
 С  Fe р-р=С (FeSO4)=0.1 моль/дм3 .Отбор проб. Пробу неконцентрированной азотной кислоты отбирают в склянку с притертой пробкой. .Выполнение измерений. В коническую колбу вместимостью 250 см3 вносят цилиндром 50 см3 р-ра KMnO4 +10 см3 H2SO4. Перемешивают , прибавляют 10 см3 HNO3 (исследуемой) при этом конец пипетки должен быть опущен в р-р во избежание потерь окислов азота. Колбу закрывают, энергично встряхивают в течение 3 мин. Содержимое колбы до полного поглощения окислов азота. Титруют раствором сернокислого железа до обесцвечивания потом по каплям KMnO4 до розовой окраски. .Вычисление результата измерений. Массовую долю окислов азота % С  V1 - суммарный объем раствора KMNO4, используемой в анализе, см3.- суммарный объем FeSO4 С (FeSO4)=0.1моль/дм3, см3. ,0046 - масса четырехоксид азота, соответствующая 1 см3 р-ра KMnO4,- объем HNO3, см3 плотность HNO3, г/см3. III. Методика определения массовой доли остатка после прокаливания в HNO3. Методика предназначена для контроля одного из качественных показателей концентрированной азотной кислоты. Принцип метода гравиметрический, основанный на определении изменения массы пробы в результате ее упаривания и прокаливания. В интервале определяемых массовых долей остатка после прокаливания от 0,004 до 0,034% в концентрированной HNO3 пределы допустимого значения абсолютной суммарной погрешности результатов измерения не превышает 0,0014% при доверительной вероятности P=0.95. За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, абсолютное расхождение между которыми не превышает значения допускаемого расхождения = 0,0022%. Навеска кислоты должна быть не менее 28.00г. 1. Отбор пробы Отбор кислоты производят в бюкс, взвешивают, переносят кислоту в предварительно прокаленный и взвешенный тигель (выпарительную чашку) и вновь взвешивают. .Алгоритм выполнения измерений Навеску кислоты 30.000 г в выпарной чаше осторожно выпаривают досуха вначале на водяной, затем на песчаной бане. Во время выпаривания над чашей помещают воронку. Затем остаток прокаливают в электрической печи в течение 1 часа. После прокаливания чашу с остатком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. .Обработка результатов Массовую долю остатка после прокаливания (Х) Х  ,где: m - масса навески кислоты, г; m1 - масса чаши (тигля) с остатком после прокаливания, г; m2 - масса пустой чаши. Отходы производства, их применение При производстве неконцентрированной азотной кислоты образуются твердые, жидкие и газообразные отходы. Твердые отходы это, как правило, отходы отработанных катализаторов, бытовые отходы (макулатура, пищевые отходы), промышленный мусор (смет с пола, промасленная ветошь и т.д.), отходы образованные при выполнении ремонтных работ (огарки электродов, металлолом, прокладочный материал, сальниковая набивка и т.д.). Твердые отходы собирают (с учетом их наименования) в контейнеры и отправляют в переработку, либо на захоронение. Жидкие отходы это отходы отработанных масел и химзагрязненные воды образованные при смыве проливов азотной кислоты и при промывке аппаратов во время вывода оборудования в ремонт. Отходы отработанных масел собирают в баки для отработанного масла, затем их отправляют на регенерацию. Химзагрязненные воды собирают в нейтрализаторы, где проводят нейтрализацию присутствующей в них азотной кислоты, далее, путем разбавления водой доводят содержание вредных веществ до нормы, после чего сливают в химзагрязненную канализацию для последующей биохимической очистки. Газообразные отходы в производстве азотной кислоты это очищенные «хвостовые» газы и вентиляционные выбросы, поступающие в атмосферу через, выхлопные и вентиляционные трубы из технологического цикла и производственных помещений. В них содержатся оксиды азота, пары азотной кислоты, аммиак, абразивная пыль от заточных станков и т.д. Так как оксиды азота наносят большой вред окружающей среде то перед выбросом в атмосферу их востанавливают до элементарного азота и тем самым уменьшают содержание NO до 0,005%. 1.7 Охрана труда и промышленная экология (ОТ) Цех по производству слабой азотной кислоты относится к производствам с вредными и опасными условиями труда. Наличие в цехе агрессивных жидкостей, токсичных и горючих газов (аммиака, оксидов азота, паров азотной кислоты, природного газа, аммиачно-воздушной смеси, азотоводородной смеси); давление, высокой температуры в аппаратах, трубопроводов; большого количества оборудования и электрооборудования; приходных механизмов, обуславливает строгие соблюдения правил и норм техники безопасности, противопожарной безопасности, производственной санитарии, правил эксплуатации оборудования. Свойства токсичных, агрессивных, горючих и отравляющих жидкостей и газов необходимо знать и пользоваться необходимыми средствами защиты при работе с ними. Основы техники безопасности Открытые проемы в межэтажных перекрытиях, площадки, переходные мостики должны иметь ограждение высотой 1 метр и в нижней части ограждения должны располагаться бортик или защитная полоса высотой 150 мм от уровня пола. Все фланцевые соединения напорных кислотопроводов должны иметь предохранительные кожуха. Все движущиеся и вращающиеся части насосов, вентиляторов должны иметь надежное ограждение. Подтягивание болтов фланцевых соединений трубопроводов, а также производство работ на оборудовании, находящихся в рабочем состоянии, под давлением не допускается. При необходимости использования пара через резиновые шланги необходимо: проверить прочность, исправность шланга; полотно прикрепить его к патрубку паровой линии специальными хомутами; проводить работы с минимальным давлением пара в шланге, а при работе на высоте - с лестницы, в обязательном присутствии дублера. Строго следить за поддержанием соотношения аммиака в воздушноаммиачной смеси в пределах нормы. Повышенное содержание аммиака в АВС может привести к взрыву. В процессе работ запрещается отключать приборы, сигнализацию и блокировки, т. к. это может привести к взрыву аммиачновоздушной смеси. Содержать в чистоте и боевой готовности средства пожаротушения и связи, не загромождать к ним подходы. . Имеются следующие средства пожаротушения и связи: ящики с пожарным песком, совки; огнетушители ОУ-5; асбестовое полотно; пожарные извещатели; Не загромождать обслуживаемые площадки и проходы. На рабочем месте должно быть чисто на протяжении всего рабочего дня. В зимнее время расчищать от снега и наледей, посыпать песком пешеходные дорожки и обслуживаемые площадки. Следить за исправностью заземления электрооборудования, аппаратов, трубопроводов. В случае разлива кислоты немедленно перекрыть ее поступление к месту разлива, нейтрализовать ее содой, смыть оборотной водой. Защита от поражения электрическим током Для человека представляет опасность ток силой более 0,05 А и напряжением более 12 В. Неосторожное обращение с электрическими приборами и проводами, находящимися под напряжением, может привести к местному ожогу или общему поражению человека током, даже со смертельным исходом при 0,1 А. Ток особенно опасен в условиях повышенной влажности воздуха. При этом под напряжением могут оказаться не только токоведущие части электрооборудования, но и посторонние металлические предметы. Оказывая помощь пострадавшему, необходимо помнить, что нельзя прикасаться голыми руками к человеку, находящемуся под напряжением. Вначале следует выключить рубильник на участке, где произошло поражение током, если это невозможно, необходимо от пострадавшего отсоединить источник тока с помощью неэлектропроводных подручных средств. Основы пожарной безопасности Пожары могут возникнуть по различным причинам: короткое замыкание при неисправности электрооборудования или повреждении электропроводки; из-за перегруза электродвигателей; при самовоспламенении горючих материалов, пропитанных азотной кислотой, шлаковаты; при проведении газо- и электросварочных работ вблизи мест нахождения горючих веществ, загорании смазки, применяемой для смазки подшипников. Основными условиями, обеспечивающими противопожарную безопасность, являются: точное соблюдение технологического режима; поддержание электрооборудования и электропроводки в исправном состоянии; выполнение требований пожарной безопасности при выполнении огневых работ; соблюдение чистоты рабочих мест. При порыве уплотняющих прокладок на кислотных коммуникациях следует принимать меры к тому, чтобы кислота не попала на электрические кабели. При воспламенении электрических проводов необходимо отключить их от источника и тушить пламя полотном из стеклоткани, порошковым или углекислотным огнетушителем. Загоревшуюся ветошь, пропитанную маслом, масло в таре нельзя тушить водой. Для этой цели надо применять песок, углекислотные огнетушители. Все посторонние лица должны быть удалены с территории цеха. О возникновении пожара немедленно сообщить в пожарную часть по телефону 40 - 41, 01 или вызвать пожарную часть по пожарному извещателю, расположенному вблизи очага загорания. До ее прибытия для ликвидации пожара следует применять имеющиеся противопожарные средства: углекислотные огнетушители, полотна из стеклоткани, песок, воду. Основы взрывоопасности Взрывы могут произойти по следующим причинам: выделение газообразного или жидкого аммиака при нарушении герметичности коммуникаций, аппаратов КАПА, УПА, подогревателя жидкого аммиака поз.101, поз. 21, поз.22, образование взрывоопасной концентрации аммиак-воздух; выделение азотоводородной смеси, водорода для розжига контактных аппаратов при нарушении герметичности, образование взрывоопасной концентрации водород-воздух; выделение природного газа при нарушении герметичности коллектора подачи природного газа к камере сгорания турбины, образование взрывоопасной концентрации природный газ-воздух; нарушение соотношения аммиак-воздух в смесителях, образование взрывоопасной концентрации аммиак-воздух, взрыв в контактном аппарате. Основными условиями, обеспечивающими взрывобезопасность, являются: точное соблюдение технологического режима; поддержание в работоспособном состоянии систем противоаварийной защиты; строгий контроль за герметичностью аппаратов, коммуникаций, содержащих взрывообразуемые среды; проведение продувок аппаратов и коммуникаций от природного газа, азотоводородной смеси, аммиака только через свечи в атмосферу; эксплуатация аппаратов, работающих под давлением, согласно действующим "Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением"; эксплуатация газопроводов для горючих газов (природный газ, аммиак, азотоводородная смесь) согласно "Правилам устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов". Производственная санитария Производство слабой азотной кислоты под давлением 0,716 МПа связано с выбросом отработанных «хвостовых» газов в атмосферу и сбросом сточных вод в канализацию, являющимися отходами производства. Для предотвращения загазованности территории предприятия и окружающих жилых кварталов предусмотрена каталитическая очистка «хвостовых» газов после абсорбционных колонн природным газом на двухступенчатом катализаторе очистки до остаточного содержания оксидов азота - не более 0,005% об., аммиака - не более 0,015% об. Выброс очищенных «хвостовых» газов осуществляется через трубу высотой 150 м. Стоки из цеха выводятся по трем видам канализаций: химгрязной, промливневой, хозфекальной. В канализацию химгрязных сточных вод поступают стоки из нейтрализаторов, в один из них поступают сбросные воды из производственного корпуса, которые предварительно собираются в технологическом канале и насосом откачиваются в нейтрализатор подается известковое молоко. В другой нейтрализатор загружен доломит. Туда поступают стоки из корпуса бытовых и вспомогательных помещений: два вывода из лаборатории помещений: два вывода из лаборатории регенерации катализаторных сеток, аккумуляторной. Постоянных хнологических стоков из цеха в химгрязную канализацию нет. В канализацию промливневых сточных вод поступают: сбросные воды из бака-барботера, внутренние водостоки с крыш производственного корпуса отделений конверсии и турбокомпрессии, от питьевых фонтанчиков, атмосферные осадки, ливневые стоки с блока бытовых и вспомогательных помещений, с лотка насоса . В хозфекальную канализацию сбрасываются стоки из производственного и бытового корпуса. На складе азотной кислоты предусмотрена бессточная схема. Канализационные коллекторы и колодцы отсутствуют. Проливы кислоты и смывные воды из насосных складов собираются в дренажных баках, откуда насосами откачиваются в хранилища склада. Проливы кислоты из хранилищ азотной кислоты собираются в поддонах и далее насосами могут быть откачаны в хранилища . В случаях аварийных остановок агрегатов нитрозные газы через электрозадвижку сбрасываются в атмосферу, кислота из абсорбционной и продувочных колонн дренируется в дренажный бак, откуда насосом откачиваются в хранилища склада. При остановках на ремонт, для освобождения коммуникаций и аппаратов от жидкого аммиака, предусмотрена аварийная емкость аммиака, снабженная паровым змеевиком. Испарившийся аммиак выдается в общую сеть давлением не более 0,5 МПа. Жидкий аммиак - при температуре минус 77,70С он превращается в белоснежную кристаллическую массу. Попадая на кожу, он вызывает сильные ожоги. В этом случае необходимо сначала насухо вытереть обожженное место чистой тканью, промыть водой, смазать сульфидиновой эмульсией и обратиться в медпункт. При попадании брызг в глаза следует немедленно промыть их водой и обратиться в медпункт. При работе с жидким аммиаком необходимо пользоваться резиновыми перчатками, фартуком. Сапогами и защитными очками, иметь при себе противогаз марки КД или М. Газообразный аммиак в смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь (17 - 20% об. аммиака). При отравлении им наблюдается раздражение слизистых оболочек, кашель, боль в груди, головокружение, тошнота, рвота. При тяжелых отравлениях может быть отек легких. Пострадавшего необходимо немедленно вывести на свежий воздух, дать кислородную подушку, вызвать врача. ПДК аммиака в воздухе производственных помещений 20 мг/м3. Средства защиты: фильтрующий противогаз марки КД или М, резиновые перчатки, сапоги. Оксиды азота - выделяются из аппарата в виде диоксида азота - газа красно-бурого цвета. Они раздражающе действуют на легкие, в тяжелых случаях вызывают их отек. Пострадавшего необходимо вынести из загазованного помещения, дать кислородную подушку, обеспечить покой и тепло. отравление оксидами азота опасно тем, что последствия его могут сказаться не сразу после отравления, а через некоторое время, поэтому пострадавший должен находиться под медицинским наблюдением в течении последующих двух сеток. признаки отравления оксидами азота: тошнота, рвота, головная боль. Средства защиты: противогазы марки В или М. ПДК оксидов азота в производственных помещениях 5,0 мг/м3 (в пересчете на диоксид азота). Азотная кислота - вызывает ожоги кожного покрова и слизистых оболочек. Животные и растительные ткани при воздействии азотной кислоты разрушаются. Органические вещества: бумага, масла, опилки - при соприкосновении с концентрированной азотной кислотой самовозгорают. При попадании кислоты на кожу необходимо немедленно обмыть пораженное место водой, смазать вазелином и обратиться в медпункт. При попадании брызг кислоты в глаза, их необходимо промыть большим количеством воды и обратиться в медпункт. Средство защиты: противогазы марки. В и М. Природный газ - в смеси с воздухом горит и взрывается. Температура воспламенения 5370С. Предел взрываемости 4,9 - 15,98% об. Природный газ производит отравляющее воздействие на организм человека, в больших концентрациях - удушье. Средства защиты: противогазы марки СО и М, при высоких концентрациях - изолирующие противогазы. Азот - бесцветный газ, не имеющий запаха, легче воздуха. Атмосфера, обогащенная азотом, вредно действует на организм человека, т. к. с увеличением содержания азота в атмосфере уменьшается содержание кислорода. При удушье в атмосфере азота необходимо надеть изолирующий противогаз; пострадавшего вынести из зоны загазованности, вызвать скорую помощь, если необходимо, то сделать искусственное дыхание. Для обеспечения нормального режима работы в производстве слабой азотной кислоты необходимо выполнять следующие условия: - строгое выполнение технологического регламента, рабочих инструкций по ТБ, ПБ, производственной санитарии, общих инструкций по предприятию при выполнении работ в газоопасных местах, инструкций по стадиям и видам ремонтов оборудования, огневых работ, работ на высоте и др. в соответствии с перечислением обязательных инструкций. - К работе допускаются лица, прошедшие стажировку на рабочем месте и сдавшие экзамен на допуск к самостоятельной работе - Все работы, связанные со слабой азотной кислотой, производятся в противогазе, защитных очках и в рукавицах. - Вся электропусковая аппаратура и электродвигатели должны иметь заземления. . Расчетная часть 2.1 Материальный баланс Предварительный расчет Исходные данные: Производительность агрегата по азотной кислоте в расчете на моногидрат, т/сутки …………………………………………………990 Степень окисления аммиака, доли единиц………………………..0,97 Степень абсорбции диоксида азота, доли единиц………………...0,99 Объемная доля аммиака в аммиачно-воздушной смеси СNH3, %.........11 Водяные пары воздуха, %........................................................................1,91 Давление в системе, МПа……………………………..………….…….0,73 Часовая производительность установки составит: /24 = 62,5 т/час где: 24 - количество часов в сутках. Определим количество агрегатов обеспечивающих данную производительность ,5/14,7 = 4,25 агрегатов где: 14,7 - часовая производительность (заводские данные). Принимаем 5 агрегатов, тогда производительность 1 агрегата, с учетом заданной производительности составит: ,5*1000/5 = 12500 кг/ч Материальный баланс контактного аппарата Расход аммиака на заданную производительность определяют из уравнения реакции: |