Şə
kil 5.8. Azotdioksidinin absorbsiya
dərəcəsinin nitrat turşusu qatılığından
asılılığı
.
1 -
I
NO
C
2
; 2 -
II
NO
C
2
;3 -
III
NO
C
2
;
A
b
s
o
rb
s
iy
a
d
ə
r
ə
c
ə
s
i,
%
i
l
ə
Ümumi kimya texnologiyası
123
160 litr/d
əqiqədən artıq olmalıdır. Ümumiyyətlə, temperaturun
artması çıxımın artmasına s
əbəb olur, lakin bu baha qiymətli
katalizatorun birba
şa, böyük miqdarda itməsinə səbəb olur.
Azot 2 – oksidinin oksidl
əşməsi aşağı temperaturlarda baş
verdiyin
ə görə qarışıq su ilə soyudulur, alınan su buxarı
texnoloji ehtiyaclar üçün s
ərf olunur və bu da iqtisadi baxımdan
əlverişli olur. Azotdioksidinin absorbsiyası təmizlənmiş su ilə
kalon tipli aparatlarda aparılır, bu zaman azotdioksidinin
absorbsiya d
ərəcəsi 99%, işlənmiş qazların tərkibində azot
oksidl
ərinin miqdarı isə 0,11%-ə qədər olur. Nitrat turşusu
istehsalının funksional sxemi
şəkil 5.9 – da göstərilmişdir.
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
124
Kimy
əvi çevrilmə
hava
HNO
3
İşlənmiş qazlar
NO-nun
sintezi
NH
3
T
əmiz-
l
ənmə
Sıxılma
Qızma
T
ə
miz-
l
ə
nm
ə
Qızma
Qarı
şma
Xammalın
hazırlanması
Soyudulma
NO-nun
oksidl
əşməsi
İşlənmiş
qazların
t
əmizlənməsi
Nitroz qazların
hazırlanması
Kimy
əvi
çevrilm
ə
İstehsal
tullantılarının
t
əmizlənməsi
HNO
3
-ün
əmələ
g
əlməsi
Şə
kil 5.9. Nitrat turşusu istehsalının funksional sxemi.
Ümumi kimya texnologiyası
125
5.2.5. Texnoloji parametrlərin seçilməsinin
ə
saslandırılması
Amonyakın oksidl
əşməsi reaksiyası üçün 1 mol
ammonyaka 1,25 mol oksigen lazım olur. Azot 2–oksidin
çıxımı o vaxt maksimum olur ki, veril
ən ammonyak–hava
qarı
şığında ammonyakla oksigenin mol nisbətləri 2,01:1,7 kimi
olsun. Bel
ə qarışıqda ammonyakın miqdarı 9,5 – 11,5% olur.
Ammonyak – hava qarı
şığı müəyyən faiz nisbətində partlayıcı
olur. Mü
əyyən olunmuşdur ki, ammonyak–hava qarışığında
ammonyakın miqdarı 16% – d
ən az, 26% – dən çox olduqda
qarı
şıq partlayıcı olur. İstehsalat şəraitində hava–ammonyak
qarı
şığının partlama intervalına uyğun gəlməyən tərkibindən
istifad
ə edilir. Ammonyakın oksidləşmə prosesi ekzotermiki
oldu
ğu üçün qurğuya verilən nə hava, nə də ammonyak
əvvəlcədən kənarda qızdırılmır. Qarışıq yalnız prosesdən alınan
nitroz qazlarının istiliyi hesabına qur
ğunun hava qızdırıcısında
300
0
C – y
ə qədər qızır.
Azotmonooksidinin azotdioksidin
ə oksidləşməsi prosesi
170º
С temperaturda aparılır. Reaksiya istiliyi hesabına
temperatur 300º
С–yə qədər yüksələ bilər. Prosesin oksidləşmə
d
ərəcəsi 85% təşkil edir. Azotdioksidinin absorbsiyası 35 –
40º
С temperaturda aparılır, çünki bu halda tarazlıq sağa döğru
yön
əlir, turşunun qatılığı 55 – 58% təşkil edir.
5.2.6. Texnoloji sxemin izahı
0,716 MPa t
əzyiq altında nitrat turşusunun istehsalı
prosesinin texnoloji sxemi
şəkil 5.10 – da göstərilmişdir.
Atmosfer havası 1 ikipill
əli filtrində əsaslı təmizlənmə
m
ərhələsini keçir. Təmizlənmiş hava ikipilləli hava
kompressorunda sıxılır. 18 turbokompressorunun birinci
pill
əsində hava 0,35 MPa təzyiqə qədər sıxılır, bu halda o,
adiabatik sıxılma n
əticəsində 165–175ºС temperatura qədər
qızır. Hava soyudulduqdan sonra 16 ikinci sıxılma pill
əsinə
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
126
verilir ki, burada da onun t
əzyiqi 0,716 MPa təzyiqə qədər
artırılır. Sıxıldıqdan sonra havanın
əsas axını 12 hava
qızdırıcısında nitroz qazlarının istiliyi hesabına 250–270º
С –yə
q
ədər qızdırılır və ammonyakla qarışdırılmaq üçün 6
qarı
şdırıcısına verilir.
Maye ammonyakın buxarlandırılması il
ə alınan qazşəkilli
ammonyak n
əmlikdən, yaglardan və katalizator tozlarından
t
əmizləndikdən sonra 5 qızdırıcısını keçməklə 150ºС–yə qədər
qızdırılaraq
h
əmçinin 6 qarışdırıcısına daxil edilir.
T
əmizləndikdən sonra tərkibində 10%-ə qədər ammonyak olan
ammonyak–hava qarı
şığı konversiya olunmaq üçün 14 kontakt
aparatına verilir. Ammonyakın konversiyası platin–rodium
katalizatoru torları üz
ərində 870–900ºС temperaturda aparılır,
bu halda konversiya d
ərəcəsi 96% -ə çatır. Nitroz qazları 890–
910º
С temperatur ilə kontakt aparatının altında yerləşdirilən 15
utilizasiya qazanına verilir. 15 utilizasiya qazanında nitroz
qazlarının 170º
С – yə qədər soyudulması hesabına kimyəvi
t
əmizlənmiş bəsləyici suyun buxarlanması baş verir. Bu halda
1,5MPa t
əzyiqli və 230ºС temperaturlu buxar alınır. Utilizasiya
qazanından sonra nitroz qazları 13 oksidl
əşdirici kalona verilir.
Bu kalon bo
ş aparat olub yuxarı hissəsinə platin katalizatorunu
tutmaq üçün
şüşə lifdən hazırlanmış filtr quraşdırılır. Nitroz
qazlarının qism
ən oksidləşməsi artıq utilizasiya qazanında baş
verir (40%–
ə qədəri). 13 oksidləşdiricisində oksidləşmə
d
ərəcəsi 85% – ə qədər artır. Oksidləşmə reaksiyaları hesabına
nitroz qazları 300–335º
С –yə qədər qızır. Bu istilik 12 hava
soyuducusunda
istifad
ə olunur. 12 istidəyişdiricisində
soyudulan nitroz qazları sonrakı soyudulma üçün 11
istid
əyişdiricisinə daxil olur ki, burada da onların temperaturu
150º
С –yə qədər soyudulur və işlənmiş qazların temperaturu da
110–125º
С – yə qədər qızdırılır. Sonra nitroz qazları dövri su
il
ə soyudulan 7 soyuducu – kondensatora göndərilir. Bu halda
su buxarı kondensl
əşir və zəif nitrat turşusu alınır.
Kondensl
əşmiş nitrat turşusundan nitroz qazları 8
Ümumi kimya texnologiyası
127
separatorunda ayrılır. 8 separatorundan ayrılan nitrat tur
şusu 9
absorbsiya kalonunun 6–7-ci bo
şqabına, nitroz qazları isə
absorbsiya kalonunun a
şağı boşqabına göndərilir. Kalonun
yuxarı hiss
əsinə soyudulmuş buxar kondensatı verilir. Kalonun
yuxarı hiss
əsində əmələ gələn aşağı qatılıqlı nitrat turşusu
a
şağıda yerləşən boşqablara axır. Azot oksidlərinin həll olması
hesabına tur
şunun qatılığı tədricən artır və çıxışda ~1%–ə çatır.
Odur ki, tur
şu 10 üfürücü kalona verilir ki, burada da
qızdırılmı
ş hava ilə onun tərkibində olan azot oksidləri üfürülür
v
ə ağardılmış nitrat turşusu anbara göndərilir. Üfürücü
kalondan çıxan hava 9 absorbsiya kalonunun a
şağı hissəsinə
verilir.
Azot oksidl
ərinin absorbsiya dərəcəsi 99% – ə çatır.
Kalondan çıxan son qazlar 35º
С temperatur ilə, tərkibində azot
oksidl
ərinin miqdarı 0,11% olmaqla 11 qızdırıcısını keçir və
burada 110–145º
С –yə qədər qızdırılaraq 3 odluqlu quruluşa
daxil edilir. Burada qazlar
əvvəlcə 4 qızdırıcısında qızdırılan
t
əbii qazların yanması hesabına 390–450ºС –yə qədər qızdırılır
v
ə ikilaylı katalitik təmizləmə reaktoru 2 – yə verilir.
Katalizatorun
birinci
layı
alüminium
oksid
üz
ərinə
hopdurulmu
ş palladium, ikinci layı isə alüminium oksiddən
ibar
ət olur. Təmizlənmə prosesi 760ºС temperaturda aparılır.
T
əmizlənmiş qazlar 690–700ºС temperatur ilə 17 qazturbininə
daxil olur. Son qazların istiliyi hesabına turbin t
ərəfindən hasil
olan enerji 18 turbokompressorunun ötürücüsünü h
ərəkətə
g
ətirmək üçün istifadə olunur. Sonra qazlar utilizasiya qazanı
v
ə ekonomayzeri (sxemdə göstərilməyib) keçməklə atmosferə
atılır. T
əmizlənmiş işlənmiş qazların tərkiblərində azot
oksidl
ərinin miqdarı 0,005–0,008%, CO
2
– nin miqdarı is
ə
0,23% olur.
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
128
14
2
1
3
III
7
6
II
IV
5
17
16
VI
11
9
8
12
13
18
V
I
VI
4
1
0
VII
15
Şə
kil 5.10. 0,716 MPa təzyiq altında nitrat turşusunun
istehsalı prosesinin texnoloji sxemi:
1 – hava filtri; 2 – katalitik t
əmizləmə reaktoru; 3 – odluq
qurulu
şu; 4 – qızdırıcı; 5 – ammonyak qızdırıcısı; 6 – tökmə filtrli
hava v
ə ammonyak qarışdırıcısı; 7 – soyuducu-kondensator; 8 –
separator; 9 – absorbsiya kalonu; 10 – üfürücü kalon; 11 – çıxan
qazların qızdırıcısı; 12 – hava qızdırıcısı; 13 – nitroz qazların
oksidl
əşməsi üçün boru; 14 – kontakt aparatı; 15 – utilizasiya
qazanı; 16,18 – ikipill
əli turbokompressor; 17 – qaz turbini; I –
hava; II – ammonyak; III – metan; IV –
əmtəə turşu anbara; V –
çıxan qazlar; VI – su; VII – buxar.
Ümumi kimya texnologiyası
129
5.2.7. Atmosfer təzyiqi altında duru nitrat
turşusunun istehsalı
Atmosfer t
əzyiqi altında duru nitrat turşusunun istehsalı
prosesinin texnoloji sxemi
şəkil 5.11 – də göstərilmişdir.
Hava mexaniki v
ə kimyəvi qatışıqlardan təmizlənmək
üçün 1 köpüklü yuma aparatını v
ə 2 karton filtrini keçir.
Anbardan g
ələn ammonyak da qatışıqlardan 3 karton filtrində
t
əmizlənir. Sistemə qaz axınlarının nəql edilməsi 4 ammonyak
– hava ventilyatorunun köm
əyi ilə həyata keçirilir. Sonra qaz
qarı
şığı 5 kontakt aparatına göndərilir. 5 kontakt aparatından
çıxan qaynar nitroz qazları 800
0
C il
ə 6 utilizasiya qazanını
keçir v
ə 250
0
C temperatura q
ədər soyudulur. 6 utilizasiya
qazanında qaynar nitroz qazlarının istiliyi hesabına su buxarı
istehsal
olunur.
Sonra
qaz
qarı
şığı 7 gövdəborulu
soyuducularda (sxemd
ə biri göstərilmişdir) su ilə 30°С
temperatura q
ədər soyudulur. Bu halda su buxarının
kondensl
əşməsi və azot oksidinin az bir hissəsinin azot
dioksidin
ə oksidləşmə prosesi gedir ki, o da qismən
kondensatda udularaq duru nitrat tur
şusu əmələ gətirir. Bundan
sonra nitroz qazları 8 qazüfürücüsünün köm
əyi ilə 9 turşuya
davamlı h
əlqəvari doldurmalarla doldurulmuş absorbsiya
qüll
ələrinə verilir. Qüllələr su ilə suvarılır. Birinci qüllədən
xammal tur
şu ayrılır. Sistemdə turşunun sirkulyasiyası 10
nasoslarının köm
əyi ilə həyata keçirilir. Qüllələrdən axan
qızdırılmı
ş turşunun soyudulması üçün 11 su soyuducularından
istifad
ə olunur. Uducu qüllələrdə azot oksidlərinin 92%–ə
q
ədəri emal olunur. Bundan başqa, absorbsiya prosesində NO
ayrılır. Buna gör
ə də absorbsiya qülləsinin arxasında 12
oksidl
əşdirici qüllə quraşdırılır ki, orada NO - nun qismən NO
2
-
y
ə oksidləşməsi prosesi baş verir. Sonra qazlar 13 qülləsinə
(ad
ətən 2 ədəd quraşdırılır) daxil edilir. Burada NО və NО
2
–
nin soda m
əhlulu ilə udulması və natriumnitrit – natriumnitratın
alınması prosesi gedir. Soda m
əhlulu əvəzinə natrium hidroksid
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
130
(NaOH) v
ə ya kalsium hidroksiddən (Са(ОН)
2
) d
ə istifadə
etm
ək olar. Beləliklə, zərərsizləşdirilmiş işlənmiş qazlar
atmosfer
ə buraxılır.
Şə
kil 5.11. Atmosfer təzyiqi altında nitrat turşusu
istehsalı prosesinin texnoloji sxemi:
1 – köpüklü yuma aparatı; 2, 3 – karton filtrl
ər; 4 –
ammonyak–hava ventilyatoru; 5 – kontakt aparatı; 6 – utilizasiya
qazanı; 7 – borulu soyuducu; 8 – qazüfürücüsü; 9 – absorbsiya
qüll
əsi; 10 – sirkulyasiya nasosları; 11 – su soyuducusu; 12 –
oksidl
əşdirici qüllə; 13 – sanitar qülləsi; I – 30% - li HNO
3
; II –
50% - li HNO
3
; III – su; IV – soda m
əhlulu; V – atmosferə atılan
qazlar; VI – buxar; VII – hava; VIII – q
ələvi məhlulu; IX -
ammonyak.
I
VI
VII
III
III
III
III
III
III
IV
V
II
VIII
III
IX
Ümumi kimya texnologiyası
131
5.3. Sulfat turşusunun istehsal texnologiyası
5.3.1 Sulfat turşusunun xassələri və istifadə sahələri.
Sulfat tur
şusu kimya sənayesinin əsas çoxtonnajlı
m
əhsullarından biridir. Sənayenin müxtəlif sahələrində geniş
istifad
ə olunduğuna görə sulfat turşusu istehsalı çox böyük xalq
t
əsərrüfatı əhəmiyyətinə malikdir.Texnikada sulfat turşusu
dedikd
ə müxtəlif tərkibli SО
3
v
ə sudan ibarət olan sistemlər
n
əzərdə tutulur: nSО
3
·t
Н
2
О. Əgər n = t = 1 olarsa bu sulfat
tur
şusunun monohidratı (100%
–
li sulfat tur
şusu), t>n olduqda
monohidratın sulu m
əhlulu, t3
–
ün
monohidratdakı m
əhlulu (oleum) alınır.
Sulfat tur
şusunun monohidratı ağır, yağvarı mayedir. O,
su v
ə kükürd 6-oksidlə istənilən nisbətdə qarışır, aşağıdakı
t
ərkibli hidratlar Н
2
S
О
4
·
Н
2
О, Н
2
S
О
4
·2
Н
2
О, Н
2
S
О
4
·4
Н
2
О və
kükürd–6 oksidl
ə Н
2
S
О
4
·S
О
3
v
ə Н
2
S
О
4
·2S
О
3
t
ərkibli
birl
əşmələr əmələ gətirir. Sulfat turşusu suda həll olduqda
çoxlu istilik ayrılır, 296,2
0
C – d
ə qaynayır, 10,37
0
C – d
ə
kristalla
şır və sıxlığı 1,85 t/m
3
-dir. S
ənayenin xüsusiyyətindən
asılı olaraq sulfat tur
şusu müxtəlif qatılıqda işlənir. Məsələn,
mineral gübr
ələr istehsalında 75–78% – li, neft məhsullarının
t
əmizlənməsində 95–97% – li, polimerlər (sintetik kauçuk)
istehsalında oleum (1:1 nisb
ətində olan H
2
SO
4
:SO
3
qarı
şığı
oleum adlanır) v
ə s. işlənir.
T
əmiz sulfat turşusu rəngsiz, texniki sulfat turşusu isə
onda olan qatı
şıqların hesabına tünd rəngdə olur.
Bu hidratlar v
ə kükürd–6 oksidlə əmələ gələn birləşmələr
müxt
əlif kristallaşma temperaturuna malik olur və bir sıra
evtektik qarı
şıqlar əmələ gətirə bilir. Bu evtektiklərin bəziləri
sıfır d
ərəcəyə yaxın və ya ondan aşağı kristallaşma dərəcəsinə
malik olur. Sulfat tur
şusunun bu xassəsindən onun əmtəə
növl
ərinin seçilməsində istifadə olunur.
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
132
Sulfat tur
şusunun qaynama temperaturu da onun
qatılı
ğından, daha doğrusu « SО
3
– su» sisteminin t
ərkibindən
asılıdır. Sulu sulfat tur
şusunun qatılığı artdıqca onun qaynama
temperaturu artır v
ə 98,3% qatılıqda maksimuma, 336,5
о
С-yə
çatır ki, bu da azeotrop t
ərkibə uyğun olur, sonra isə temperatur
azalır. Oleumun qaynama temperaturu onun t
ərkibində olan
s
ərbəst SО
3
– ün miqdarının artması il
ə 296,2
о
С-dən
(monohidratın qaynama temperaturu) 44,7
о
С-yə qədər azalır
ki, bu da 100%-li kükürd-6 oksidin qaynama temperaturuna
uy
ğun gəlir. 80 %-li sulfat turşusunun qaynama temperaturu
200
0
C-d
ən aşağıdır. Bu halda yalnız turşunun tərkibindəki su
buxarlanır. Tur
şunun qatılığı 93%-dən yuxarı olduqda buxar
fazada
sulfat
tur
şusunun miqdarı artmağa başlayır.
Temperaturun artması il
ə sulfat turşusunun dissossiasiyası
ba
şlanır:
3
2
4
2
SO
O
H
SO
H
+
→
←
........(5.23)
Sulfat tur
şusu buxarlarını 400
о
С-dən yuxarı temperatura
q
ədər qızdırdıqda qarışıqda SO
3
molekullarının sayı H
2
SO
4
molekullarından çox olur. Sonrakı qızdırma SO
3
molekullarının
dissosiasiyasına g
ətirib çıxarır və o, aşağıdakı sxem üzrə
termiki dissossasiya prosesin
ə uğrayır:
400
о
С 700
о
С
2
Н
2
S
О
4
<=> 2
Н
2
О + 2SО
3
<=> 2
Н
2
О + 2SО
2
+
О
2
......(5.24)
Temperatur 700
о
С-dən yüksək olduqda buxar fazada
S
О
2
–nin miqdarı daha da artır v
ə SО
3
molekullarının sayından
çox olur, 1000
о
С-dən yüksək temperaturda isə SО
3
molekulları
tamamil
ə 2SО
3
<=> 2S
О
2
+
О
2
............(5.25) t
ənliyi üzrə
dissosiasiya edir. S
О
3
– d
əki suyun miqdarından asılı olaraq
tur
şunun donma temperaturu da müxtəlif olur. Sulfat turşusu
çox aktiv birl
əşmədir. O metal oksidlərini və metalların çoxunu
h
əll edir, yüksək temperaturda başqa turşuları onların
Ümumi kimya texnologiyası
133
duzlarından sıxı
şdırıb çıxarır. Sulfat turşusu müxtəlif tərkibli
hidratlar
əmələ gətirdiyindən su ilə çox hərisliklə birləşir. O,
ba
şqa turşulardan və duzların kristalhidratlarından da suyu
ayırıb özün
ə birləşdirir. Sulfat turşusunun bu xassəsindən
qazların qurudulması v
ə duru nitrat turşusunun qatılaşdırıl-
masında istifad
ə olunur. Sulfat turşusu dəriyə düşdükdə yanıq-
lar
əmələ gətirir. Orqanizm daxilinə hər hansı yolla az
miqdarda sulfat tur
şusu düşdükdə ağır ölümlə nəticələnir.
Sulfat tur
şusu ilə işlədikdə xüsusi geyimdən, rezin əlcək və
ç
əkmələrdən, qoruyucu eynəklərdən istifadə etmək lazımdır.
Sulfat tur
şusu qatılığından asılı olaraq, metallara müxtəlif
cür t
əsir göstərir. Qatılığı 75% -dən çox olan sulfat turşusunun
da
şınması üçün turşuyadavamlı polad sistemlərdən istifadə
edilir. Qatılı
ğı bundan az olduqda sistemlərin içərisinə
qur
ğuşundan, turşu daha zəif olduqda isə rezindən üz çəkilir.
Az miqdarda tur
şunun daşınması və saxlanması üçün həcmi 30-
45 litr olan
şüşə qablardan istifadə olunur.
Son 25 il
ərzində dünyada sulfat turşusu istehsalı 3
d
əfədən də çox artmışdır və hal-hazırda il ərzində 160 mln ton
sulfat tur
şusu istehsal olunur.
Sulfat tur
şusu və oleumun tətbiq sahəsi olduqca müxtəlif-
dir. Sulfat tur
şusunun xeyli hissəsi (30 – dan 60% – ə qədəri)
mineral gübr
ələrin, boyaqların (2– dən 16%–ə qədəri), kimyəvi
lifl
ərin (5–dən 15%–ə qədəri) istehsalında və həmçinin də
metallurgiya s
ənayesində (2%–dən 3% – ə qədəri) istifadə
olunur. Sulfat tur
şusundan həm də toxuculuq, yeyinti və digər
s
ənaye sahələrində müxtəlif texnoloji məqsədlər üçün istifadə
edirl
ər.
5.3.2. Sulfat turşusu istehsalının xammal mənbələri.
S
ənayedə sulfat turşusu almaq üçün xammal kimi
elementar kükürdd
ən və kükürd və ya bilavasitə SO
2
– nin
alınmasına imkan ver
ən müxtəlif kükürdlü birləşmələrdən
istifad
ə edilir. SO
2
-nin
özünü istehsal etm
ək üçün işlədilən
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
134
xammallar çoxdur. Bunlardan elementar kükürd, sulfid
birl
əşmələri (FeS
2
, FeS, ZnS, CuS, CuFeS
2
), sulfatlar (CaSO
4
,
CaSO
4
·2H
2
O, Na
2
SO
4
·10H
2
O), t
ərkibində kükürd qazı olan
metallurgiya qazları, hidrogen sulfid v
ə s. daha çox işlədilir.
Hazırda kükürd qazı almaq üçün 47%–li kükürd kolçeda-
nından, 20%–li kükürdd
ən, tərkibində 25% kükürd qazı olan
metallurgiya qazlarından v
ə tərkibində 8% hidrogen sulfid olan
dig
ər tullantı qazlarından istifadə olunur. Göstərilən
xammallardan kükürd daha
əlverişli hesab edilir. Belə ki,
kükürdd
ən alınan kükürd qazı nisbətən təmiz olur. Bu da həm
katalizatorun uzun ömürlü olmasını, h
əm də alınan turşunun
t
əmiz olmasını təmin edir.
Dostları ilə paylaş: |