Азот қышқылы өндірісі

NО+N0₂+ Na₂CO₃ =2NaN0₂+C0₂

Атмосфераға шығарылатын газды азот оксидіненен толық тазарту максатымен газ қоспасын 370-420°С дейін қыздырып, аз мөлшерде табиғи газ қосып палладий катализаторы орналасқан конверторге жіберіледі. Конверторде (реакторда) мынадай реакциялар жүреді:

2СН₄+0₂          2CO+4Н₂+Q₁

2N0₂+4H₂=N₂+4H₂0+Q₂

2NO+2H₂=N₂+2H₂0+Q₃

Реакциялар жылу бөлумен жүреді, реакциядан шыққан газ қоспаларының температурасы 700-730°С шамасында болады; газ жылуын су буын дайындауға пайдаланады.

Концентрлі азот қышқылын тікелей синтездеу әдісімен қатар сұйытылған азот қышқылын концентрлі су сорғыш күкірт қышқылымен                      

айдау әдістерімен өндіруге болады.

 

 

 

 

6. Азот қышқылын концентрлеу

Күкірт қышқылы көмегімен концентрлеу

Сұйытылған азот қышқылының ерітіндісін буландыру арқылы 68,4%-ды азот қышқылының epiтіндісін (азеотропты қоспа - құрамы және қайнау температурасы өзгермей айдалатын epiтінді) алуға болатыны белгілі. Осы себептен сұйытылған азот қышқылын концентрлеу суды өз құрамына өте жақсы қосып алатын концентрлі күкірт қышқылының қатысуымен тәрелке тәрізді барботаждау (газды немесе буды сұйықтық қабатынан қысым күші арқылы өткізе отырып, бөлшектеу) құбырларында немесе қондырмалы құбырларда орындалады. Kүкірт қышқылы сұйытылған азот қышқылындағы суды өзіне байланыстырып 100%-ды азот қышқылынан қайнау температурасы жоғары күкірт қышқылының гидратын түзеді. Осы себептен азот және күкірт қышқылдарының қоспасын қыздырғанда қоспадан бу қалпында тек қана азот қышқылы болатын жағдай орындауға болады. Сұйытылған азот қышқылын концентрлейтін қондырғының сұлбасы             2-суретте көрсетілген. Концентрлеу құбырына берілетін сұйытылған азот қышқылы екіге бөлінеді, бip бөлігі буландырғыш арқылы буға айналып барботаждау құбырының оныншы (барлық тәрелкенің саны - 20) тәрелкеге беріледі (2), сұйытылған азот қышқылының екінші бөлігі тікелей оныншы тәрелкеден жоғары орналасқан барботаждау құбырындағы тәрелкеге жіберіледі. 92-94%-ды концентрлі күкірт қышқылы жоғары орналасқан тәрелкенің бipeyiнe жіберіледі. Қоспаны жылытуға құбырдың төменгі жағынан өткір су буы (250°С температурадағы) енгізіледі. Азот қышқылының буы аз мөлшерде су буы және азот қышқылының ыдырауынан пайда болған азот оксидтері құбырдан тоңазытқыш конденсаторына (3) жіберіліп, азот қышқылы конденсацияланады, ал нитроз газдарын (азот оксидтері) бөліп алып, азот қышқылын өндіретін цехта жартылай шикізат ретінде қолданады. Азот оксидтерінің бірсыпырасы конденсацияланған азот қышқылында ериді, солардан азот қышқылын тазарту үшін ол қышқыл конденсатордан қайтадан құбырдағы жоғарыда орналасқан тәрелкелерге қайта келіп төменнен көтерілген бу қалпындағы азот қышқылы мен азот оксидтерінің қоспасымен үрленіп оксидтерден тазартылып тоңазытқышқа (4) келіп салқындап өнім ретінде тұтынушыларға ұсынылады.

Пайдаланылған сұйытылған 68%-ды күкірт қышқылы ректификациялау құбырының төменгі шетінен шығарылып ыстық қалпында буландырылып 92-94%-ды концентрлі қышқылға айналдырылады.

Әрбір тонна азот қышқылын концетрлеуге үш-төрт тонна күкірт қышқылы шығындалады. Ректификациялау құбырын дайындауға кышкылға төзімді ферросилид (құрамында 14-18% кремний бар шойын) қолданылады.

 

2 — сурет. Күкірт қышқылының қатысуымен сұйытылған азот қышқылын концентрлеу қондырғысының сұлбасы:

1-  концентрациялық  құбыр; 2- сұйытылған азот қышқылын буландырғыш; 3 - тоңазытқыш конденсаторы; 4 - концентрлі азот қышқылын тоңазытқыш.

 

 

 

Магний нитраты  көмегімен концентрлеу

Сұйытылған азот қышқылын концентрлеудің бұл әдісінің ерекшелігі атмосфераға зиянды емес қалдықсыз  таза жоғары концентрлі азот қышқылын алуға мүмкіндік береді.

4-суретте бұл процестің технологиялық сұлбалары көрсетілген.

Буландырғыш мұнараға 1 сұйытылған азат қышқылы енгізіледі және вакуум-буландырғыштан 6 80% магний нитраты беріледі. Буландырғыш  мұнарадан шығатын 97% азот қышқылы булары дистилляциялық мұнараға 2 түседі және одан тоңазытқыш-конденсатор 3 арқылы  қоймаға түседі. Дистилляциялық мұнарадан шыққан 75% азот қышқылы буландырғыш мұнараға оралады. 50-60% -ға дейін сұйытылған магний нитраты ерітіндісі буландырғыш мұнараның 1 төменгі бөлігінен вакуум-буландырғышқа 6  бағытталып, одан алғашқы концентрацияға дейін (80%) буланғанннан кейін насоспен 7 буландырғыш мұнараға 1 тасымалданады.

 

 

 

 

 

3-сурет. Магний нитраты көмегімен азот қышқылын концентрлеудің технологиялық сұлбасы:

1. буландырғыш мұнара; 2- дистилляциялық мұнара; 3- тоңазытқыш-конденсатор; 4-5-қыздырғыштар; 6- вакуум-буландырғыш; 7-насос

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

Азот қышқылының халық шаруашылығы мен қарулы техникадағы аса маңызды рөлі және үлкен көлемде өндірілуі азот қышқылы өндірісін  қарқынды дамыту мен экономикалық жағынан тиімді бағыттарды жетілдіруде. Бұл бағыттарға:

- құрастырылған сұлбада жұмыс жасайтын жоғары бірлік қуатты жүйелер жасау;

- белсенділігі жоғары таңдамалы платина емес катализаторларды шығару;

- қалдық газдардан азот оксидінің қалдықтарын толықтай тазарту.

Қазақстанда аммиак, азот қышқылы және аммиак селитрасын Ақтау қаласында «Қазазот» біріккен кәсіпорны (БК) өндіреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Вольфкович, Общая химическая технология, І том, М:1953,344-370б;
2. Қайырбеков, Әубәкіров Е. А., Мылтықбаева А.Е. «Жалпы химиялық технология», Алматы, Қазақ Мемлекеттік Университеті – 2009;
3. Химиялық технология негіздері / Ы.Қ. Тойбаев, Қ.А. Жұбанов, Ү.Ә.Садықов, Ә.Қ.Қоқанбаев, Ж.Х.Ташмұхамбетова/ - Алматы, «Дәуір»,2011, 125-137б.
4. Соколов Р.С., Химичекая технология, М.:ВЛАДОС, 368б.
5. www. yandex.kz.