化工类结业-毕业论文.doc

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1、河北化工医药职业技术学院毕业论文硝酸工艺姓   名  梁宏业      学   号      47         专业   有机化工生产技术  班级     1301     指导教师   焦其帅     完成时间     2016年1月     化学与环境工程系17摘要硝酸是基本化学工业的重要产品之一，也是一种重要的化工原料，产量在各类酸中仅次于硫酸。工业上制取浓硝酸(HNO3浓度高于96%)的方法有三种:一是在有脱水剂的情况下，用稀硝酸蒸馏制取的间接法，习惯上称“间硝"；二是由氮氧化物、氧及水直接合成浓硝酸，称为’直硝’；三是包括：氨氧化、超共沸酸(75%—

2、80%HNO3)生产和精馏的直接法。本文仅探讨超共沸精馏法。关键词：浓硝酸、氨氧化、超共沸精馏法17目录第一章.硝酸的性质.用途及方法11.1硝酸的性质11.2硝酸的用途31.3硝酸的生产方法4第二章．硝酸生产的基本原理及工艺条件的选择42.1氨的催化氧化及原理42.2氨氧化催化剂52.3氨催化氧化的工艺条件62.4氨氧化炉的结构和技术特性92.5一氧化氮的氧化112.6氮氧化物的吸收122.7吸收工艺条件的选择132.8硝酸尾气的处理14第三章．工艺流程的选择163.1工艺流程的选择163.2流程说明17致谢2017第一章.硝酸的性质.用途及方法1．1硝酸的性质

3、纯硝酸为带有窒息性与刺激性的无色液体，其相对密度1.522，沸点83.4℃，熔点‐41.5℃，分为浓硝酸和稀硝酸。无水硝酸极不稳定，一旦受热见光就会分解，生成二氧化氮和水。硝酸能与任意比例的水混合，形成浓硝酸（96%~98%HNO3）和稀硝酸（45%~70%HNO3）。硝酸是三大强酸之一，具有很强的氧化性。除金、铂及一些稀有金属外，各种金属都能与稀硝酸作用生成硝酸盐。由浓硝酸与盐酸按1：3（体积比）组成的混合液称为“王水”，能溶解金和铂，故称“王水”。硝酸还具有强烈的硝化作用，与硫酸制成的混酸能与很多有机化合物结合成硝化物。1.2硝酸的用途硝酸是一种重要得化工原料

4、，在各类酸中，产量仅次于硫酸。工业硝酸依HNO3含量多少分为浓硝酸（96%—98%）和稀硝酸（45%—70%）。稀硝酸大部分用于制造硝酸铵、硝酸磷肥和各种硝酸盐。浓硝酸最主要用于国防工业，是生产三硝基甲苯（TNT）、硝化纤维、硝化甘油等的主要原料。生产硝酸的中间产物——液体四氧化二氮是火箭、导弹发射的高能燃料。硝酸还广泛用于有机合成工业；用硝酸将苯硝化并经还原制得苯胺，用硝酸氧化，苯可制造邻苯二甲酸，均用于染料生产。此外，制药、塑料、有色金属冶炼等方面都需要用到硝酸。1.3硝酸的生产方法工业上生产硝酸的原料主要是氨和空气，采用氨的接触催化氧化的方法进行生产的。其总

5、反应是式为：NH3+2O2=HNO3+H2O17此反应由3步组成，在催化剂的作用下，氨氧化为一氧化氮；一氧化氮进一步氧化为二氧化氮；二氧化氮被水吸收生成硝酸。可用下列反应式表示：4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO氨催化氧化法能制得45%—60%的稀硝酸第二章．硝酸生产的基本原理及工艺条件的选择2.1氨的催化氧化及原理氨和氧可以进行下列三个反应：4NH3+5O2=4NO+6H2O　△H=－907.28kJ（1）　4NH3+4O2=2N2O+6H2O△H=－1104.9kJ（2）4NH3+3O2=2N2+6H2O

6、△H=－1269.02kJ（3）除此以外，还可能发生下列反应：2NH3=N2+3H2△H=91.69kJ（4）2NO=N2+O2△H=-180.6kJ（5）4NH3+6NO=5N2+6H2O△H=-1810.8kJ（6）不同温度下，上述式（1）~式（4）的平衡常数见表1表1不同温度下氨氧化或氨分解反应的平衡常数（p=0.1013MPa）温度/KKp1Kp2Kp3Kp43005007009001100130015006.4×10411.1×10262.1×10193.8×10153.4×10111.5×10112.0×10107.3×10474.4×10282.7×

7、10207.4×10159.1×10128.9×10103.0×1097.3×10567.1×10342.6×10251.5×10206.7×10163.2×10146.2×10121.7×10-93.31.1×1028.5×1023.2×1038.1×1031.6×10417从表1可知，在一定温度下，几个反应的平衡常数都很大，实际上可视为不可逆反应，比较各反应的平衡常数，以式（3）为最大。如果对反应不加任何控制而任其自然进行，氨和氧的最终反应产物必然是氮气。欲获得所要求的产物NO，不可能从热力学去改变化学平衡来达到目的，而只可能从反应动力学方面去努力。即要寻求一

8、种选择性催