1 / 34

TEHNOLOGIJA AZOTNIH JEDINJENJA

TEHNOLOGIJA AZOTNIH JEDINJENJA. Pripremio : Varga I štvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA v arga.i @ neobee.net. Z na č aj azota. Azot je neophodan za život . Predstavlja bitan sastojak belančevina biljnog i životinjskog porekla.

july
Download Presentation

TEHNOLOGIJA AZOTNIH JEDINJENJA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TEHNOLOGIJAAZOTNIH JEDINJENJA Pripremio: Varga Ištvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA varga.i@neobee.net

  2. Značaj azota Azot je neophodan za život . • Predstavlja bitan sastojak belančevina biljnog i životinjskog porekla. • Ljudi i životinje mogu da koriste samo azot koji se nalazi vezan u složenim organskim jedinjenjima biljaka. • Biljke koriste neorganska jedinjenja azota i azot iz vazduha. Azot u prirodi stalno kruži.

  3. SIROVINEU TEHNOLOGIJI AZOTNIH JEDINJENJA • Atmosferski vazduh ; • Voda ( vodena para ) ; • Različite vrste goriva.

  4. Dobijanje azota i kiseonika iz vazduha

  5. Sastav atmosferskog vazduha

  6. Likvefakcija vazduha(prevodjenje vazduha u tečno stanje) Uglavnom se koristi Lindeov postupak. (Carl Linde 1895) Za dobijanje 1 kg tečnog vazduha potrebno je oko 1 kWh energije. Izvodi se kombinacijom niskih temperatura i visokih pritisaka. Niska temperatura se postiže pri širenju sabijenog vazduha prigušivanjem kroz ventil bez ili uz vršenje spoljnjeg rada.

  7. Šemapostrojenja za likvefakciju T=293 K Suprotnostrujni razmenjivač toplote Hladnjak T=78,85 K p=22 MPa Kompresor Prigušnica Separator tečnog vazduha Vazduh

  8. Rektifikacija tečnog vazduha Rektifikacija je više puta ponovljena destilacija. Na atmosferskom pritisku temperatura ključanja: • Azota je 77,35 K, • Kiseonika je 90,18 K. Temperatura ključanja vazduha je: 78,85 K.

  9. Tehničko izvođenje rektifikacije Pošto azot i kiseonik ključaju na različitim temperaturama,rektifikacijom u rektifikacionoj koloni moguće ih je razdvojiti. U rektifikacionoj koloni u suprotnostrujnom toku dolaze u dodir parna i tečna struja pri čemu se,tokom višestrukog isparavanja tečnosti i kondenzacije pare,tečnost obogaćuje komponentom koja ima višu temperaturu ključanja to jest KISEONIKOM,a para komponentom niže temperature ključanja to jest AZOTOM.

  10. Uprošćena šema rektifikacikacije vazduha AZOT p= 0,13 – 0,14 MPa KISEONIK p= 0,5 – 0,6 MPa Tečan vazduh

  11. Proizvodnja amonijaka Proizvodnja amonijaka se danas isključivo vrši postupkom Haber – Bosch,koji je izrađen 1913. godine u Nemačkoj. Proizvodnja se zasniva na sintezi iz azota ivodonika uz prisustvo katalizatora. Proizvodi se u dva kvaliteta: • Tehnički amonijak sa min.99,5 % NH3 i • Sredstvo za hlađenje sa 99,98 % NH3 . Svetska proizvodnja iznosi oko 50 miliona tona godišnje.

  12. Osobine amonijaka • Na običnim uslovima amonijak je bezbojni gas oštrog mirisa. Pri udisanju ima nadražujuće dejstvo već u koncentraciji od 0,5 % u vazduhu. • Lakši je od vazduha. • U tečno stanje prelazi kada se ohladi na temperaturu od – 33,3 oC ili pod pritiskom od 0,8 MPa na sobnoj temperaturi. • Rastvorljivost u vodi na 0 oC je 1176 litara u 1 litru vode.

  13. Struktura NH3 molekule

  14. Značaj i upotreba amonijaka • Oko 90 % proizvedenog amonijaka troši se na proizvodnju azotnih veštačkih đubriva. • Ostala količina od oko 10 % upotrebljava se za dobijanje : - Azotne kiseline, - Amonijačnih soli (karbonata,hlorida,fosfata) , - Eksploziva, - Boja, - Plastičnih masa, - Za pranje vune, - U farmaciji, - Medicini i td. U prirodi nastaje razlaganjem organskih azotnih jedinjenja.

  15. PROIZVODNJA AMONIJAKA Industrijski proces proizvodnje amonijaka obuhvata: • Pripremu sinteznog gasa ; • Kompresiju (sabijanje na pritisak sinteze) i • Sintezu. Pod sinteznim gasom podrazumevamo čistu smešu azota i vodonika u odnosu 1 : 3.

  16. 1. Priprema sinteznog gasa Azot potreban za sintezu dobija se rektifikacijom tečnog vazduha.Čistoća ovog azota je 99,8 %. Vodonik, druga komponenta sinteznog gasa, dobija se postupkom KONVERZIJE UGLJOVODONIKA VODENOM PAROM. Osnovna reakcija konverzije je: CnH (2n+2) + n H2O n CO + (2n+1) H2 Ako je ugljovodonik metan,reakcija je: CH4 + H2O CO + 3 H2

  17. Reakcijakonverzije je endotermnai praćenaje povećanjem zapremine.Izvodi se u reaktorima na pritisku od oko 40 bara i temperaturi od 1000 oC.U dobijenom sirovom gasu ima oko 10 – 50 % CO,koji se uklanja pomoću vodene pare,tako što se prevodi u CO2 na temperaturi od : 200 – 240 oC ili 320 – 380 oC.CO + H2O CO2 + H2Nakon toga vrši se prečišćavanje gasa od ostatakaCO, CO2 ,O2 , H2O ,koja predstavljaju katalitičke otrove pri sintezi.

  18. 2.Kompresija sinteznog gasa Kompresija sinteznog gasa na pritisak od 30 MPa izvodi se u : • TURBOKOMPRESORIMA ili • KLIPNIM KOMPRESORIMA u 3 – 6 stepena. Moderna postrojenja kapaciteta 600 t/dan koriste centrifugalne kompresore.

  19. 3. Sinteza Proces sinteze odvija se po sledećoj povratnoj egzotermnoj reakciji: 0,5 N2(g) + 1,5 H2(g) NH3(g) Po Le Šateljeovom principu povišenje pritiska i sniženje temperature povećava prinos amonijaka . Kao katalizator koristi se smeša praha gvožđa,aluminijum oksida i kalijum oksida. Katalizator jesmešten na nosaču, ili se nalazi u cevima.

  20. Uprošćena šema sinteze p= 30 MPa Kontaktna peć Visina 12 – 20 m Prečnik 0,8- 1 m Katalizator Kompresor H2 + N2 Tečni NH3 Sintezni gas (svež)

  21. TEHNOLOGIJAAZOTNE KISELINE HNO3

  22. Osobine,značaj i upotrebaAZOTNE KISELINE • U bezvodnom stanju bezbojna tečnost gustine 1,52 g/cm3 . • Koncentrovana kiselina sadrži 96 – 98 % HNO3 • Azeotropska smeša kiseline i vode sadrži svega 69,2 % HNO3. • Pod uticajem svetlosti već na sobnoj temperaturi se razlaže,prema reakciji: 4 HNO3 4 NO2 + 2 H2O + O2

  23. Postojana je na veoma niskim temperaturama (-40 oC). • Koncentrovana kiselina je jako oksidaciono sredstvo. Oksiduje metale i prevodi ih u nitrate. • Razara kožu i boji je žuto (Ksantoproteinska reakcija). • Fe, Al, Cr, Ni, legure ferosilicijuma u prisustvu azotne kiseline se “pasivizuju”.

  24. Strukturna formula HNO3

  25. Upotreba azotne kiseline Za proizvodnju: • Veštačkih đubriva; • Sumporne kiseline postupkim tornjeva; • Eksploziva; • Boja; • Plastičnih masa; • Veštačke svile; • Za nagrizanje i čišćenje metala; • Za odvajanje Ag od Au; • Za procese nitrovanja u organskim sintezama.

  26. Načini dobijanja HNO3 • Iz čilske šalitre ( NaNO3 ); • Oksidacijom vazdušnog azota i • Kontaktnom oksidacijom amonijaka. Prva dva načina se danas zbog njihove ne efikasnosti ne koristi. Svetska proizvodnja iznosi oko 30 miliona tona godišnje.

  27. Kontaktna oksidacija NH3 Primenjuje se od početka XX. veka, kada je 1908.godine Ostwald prvi put ostvario katalitičku oksidaciju amonijaka u prisustvu Pt – katalizatora. Proizvodnja se odvija u tri faze: • Oksidacija NH3 u NO ; • Oksidacija NO u NO2 i • Apsorpcija NO2 u vodi.

  28. 1.OksidacijaNH3 u NO Vrši se vazdušnim kiseonikom na temperaturi od 800- 950 oC. Reakcija je POVRATNA i EGZOTERMNA 4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O Izlazna smeša gasova sadrži 11 % NO. Kao katalizator koristi se legura Pt – Rh (90 % Pt + 10 % Rh) u obliku mreže izrađene od niti legure debljine 0,05 mm. Prinos NO je oko 98 %,ako je dodir gasne smeše i katalizatora kratak ( 0,0003 sekunda).

  29. 2. Oksidacija NO u NO2 Na sobnoj temperaturi NO potpuno prelazi u NO2 ,prema sledećoj egzotermnoj i povratnoj reakciji: 2 NO + O2 2 NO2 Povišenje pritiska pomera ravnotežu prema stvaranju NO2 . Proces oksidacije odvija se u donjem delu tornja za apsorpciju,uz uduvavanje dodatne količine vazduha.

  30. 3. Apsorpcija NO2 u vodi Apsorpciji pogoduje niska temperatura i povećanje pritiska. Izvodi se u apsorpcionim tornjevima 6 do 8 tornjeva ispunjenih Rašigovim prstenovima na pritisku od 0,5 – 0,7 MPa i temperaturi od 20 – 25 oC. 3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO Koncentracija kiseline je od 56 – 60 %.

  31. Uprošćena šema dobijanja razblažene HNO3 Tečan NH3 Kont.peć H2O Isparivač 700 oC NH3 + O2 Toranj Mešač NO2 Vazduh NO Predgrejač HNO3 Filtar 56-60 % Dopunski vazduh

  32. Koncentrovanje HNO3 Razblažena kiselina, koncentracije56 – 60 % uglavnom zadovoljava potrebe. Ako se želi dobiti koncentrovana kiselina,udeo HNO3 u razblaženoj kiselini treba povećati. Običnom destilacijom može da se dobije svega 68,4 % -na kiselina . 98 % - na kiselina se dobija oduzimanjem vode pomoću koncentrovane sumporne kiseline.

  33. Koncentrovanje НNО3 upotrebom96 % - ne sumporne kiseline Postupak se zasniva na činjenici da smeša razblažene HNO3 i koncentrovane H2SO4 ključa na većoj temperaturi od 100 % - ne HNO3. Zato će pri zagrevanju ove smeše isparavati isključivoazotna kiselina, dok voda ostaje vezana za sumpornu kiselinu. Pare azotne kiseline se hlade i kondenzuju u koncentrovanu kiselinu.

  34. Uprošćena šema koncentrovanja HNO3 H2SO4 96 % Razblažena HNO3 Pare HNO3 H2O Vodena para H2SO4 70 % HNO3 98 %

More Related