 |
|
|||
 |
|||||||||
Меню |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Концентрированная кислота не реагирует с алюминием, хромом и даже железом, поэтому аппаратуру для получения азотной кислоты готовят из xpoмоникелевых сталей, алюминия или из стали, футерованной кислотоупорной керамикой. Получение слабой азотной кислоты имеет две стадии; а) окисление аммиака до окиси азота N0; б) переработка N0 в азотную кислоту. Окисление аммиака проводятся при температуре 800—900°С в присутствии катализатора, изготовленного из сплава платины н родия (5—10%) в виде сеток, сплетённых из тонкой проволоки. Кроме платины, могут применяться менее активные катализаторы на основе окиси кобальта или железа с активирующими добавками. Аммиак может окисляться при 900°С и без катализатора, но в этом случае получается не окись азота, а азот: 4NH3 + 3О2 =2N3 + 6Н20 + Q. Катализаторы очень чувствительны к примесям сероводорода, пыли и т, д., поэтому воздух перед смешением с аммиаком тщательно очищается. На рис. 2 показана схема контактного аппарата для окисления аммиака под атмосферным давлением. Аппарат имеет корпус цилиндрической формы в ней закреплены платино-радиовые сотки (3—4 шт.) и поролитовые трубки (из пористой керамики) для очистки воздушко-амиачной смеси от пыли. Для получения окиси азота в контактный аппарат подают смесь, содержащую 10—11%. Повышать содержание амиака нельзя, так как при 20° С смесь с содержанием 15—28% NH3 становится взрывоопасной. При прохождении cmcеcи через платиновые сетки аммиак окисляется с образованием N0. Степень окисления аммиака составляет 98%. Контактные аппараты, работающие под давлением 1,5—10 am (9,81•104 н/м2), мало отличаются от описанных выше, но в них имеется 16—20 сеток и аппаратура более толстостенная. Переработка окиси азота в разбавленную азотную кислоту осуществляется следующим образом. Выходящие из контактного аппарата нитрозные газы охлаждаются, и окись азота N0 окисляется самопроизвольно кислородом: 2NO + О2 - > 2NO2 + Q. Окисление NO в NO2 происходит очень медленно. Для увеличения скорости окисления необходимо понижать температуру (реакция аномальная, скорость растет при снижении температуры в отличие от других реакции) и испытать дарение (при увеличении давления с 1 до 10 am скорость возрастает в 100U раз). Поэтому окисление N0 в N02 и абсорбцию NO2 часто происходит в установках, работающих под давлением 1,5—10 am (0,15—1 Мн/м2), что резко сокращает объемы окислительно-абсорбционных башен. Абсорбция двуокиси азота осуществляется водой по суммарному уравнению 3NO2+ Н2О - > 2НNО3 + NO + Q.
Нитрит натрия затем окисляется до нитрата натрия. На рис. 3 показана принципиальная схема получения азотной кислоты при атмосферном давлении. Воздух и аммиак после очистки от примесей подаются в смеситель1, а затем в контактный аппарат 2. Для окисления амиака. Образовавшиеся нитрозные газы при температуре 800°С выходят из аппарата и, пройдя котел-утилизатор 3, oхлаждаются до 250°С и поступают в кожухотрубный холодильник 4, где дополнительно охлаждаются до 30° С, В холодильнике начитаются окисление N0 до NO2 и конденсация пapoв, воды, при этом частично образуется HNO3 Из холодильника нитрозные газы направляются в абсорбционные насадочные башни 5, в которых окислы азота поглощаются водой; таких башен в системе б—8 шт. Прейдя последовательно через эти башни, газы поступают в окислительную башню б, где оставшаяся часть N0 окисляется в NO2 и затем а башни щелочной абсорбции 7. Для поглощения N0 последняя башня орошается водой. Образовавшаяся слабая кислота охлаждается в холодильниках 8 и с помощью насосов 9 проходит последовательно противотоком газу все поглотительные башни. Кислота (50% HNO3) выводится из первой по ходу газа башни. Степень переработки окислов азота в азотную кислоту составляет 92%, а остальные окислы азота улавливаются в башнях щелочной абсорбции. В установках, работающих под давлением 1,5—10 am (0,15— 1 Мн/м2} и по комбинированной схеме, степень поглощения окислов азота водой составляет 99%, а получаемая кислота более крепкая — 60—62%. 3. Производство серной кислоты Моногидрат— серная кислота (100% H2SO4) представляет собой бесцветную маслянистую жидкость плотностью 1830,3 кг/м3, кипящую при 296,2s С и атмосферном давлении и замерзающую при +10,45° С. В технике серной кислотой называют не только моногидрат, но и растворы его в воде различной концентрации H2SO4 +Н20. Раствор серного ангидрида SO4 в моногидрате называют олеумом H2SO4 + SO3.При применении, транспортировке и производстве необходимо знать температуры плавления и кипения серной кислоты. При повышении концентрации серной кислоты от 0 до 64,35° до 100% образуются шесть индивидуальных химических соединений (гидратов), которые в твердом виде взаимно нерастворимы, а образуют эвтектические смеси.
Серная кислота находит широкое применение в промышленности. Примерно половина производимой серной кислоты расходуется на производство удобрений и кислот. Она применяется для травления стальных изделий перед лужением, хромированием и т.п. очистки нефтепродуктов от непредельных и сернистых соединений, для производства ряда красителей, лаков и красок, лекарственных веществ, некоторых пластмасс, спиртов, ядохимикатов, синтетических моющих средств, искусственного шелка, в текстильной промышленности для обработки тканей или волокна перед крашением, а также дли производства крахмала, патоки и т. д. Концентрированная серная кислота и олеум используют как водоотнимающее средства при производстве взрывчатых веществ (нитроглицерина, пироксила, тротила и др.). концентрировании азотной кислоты и т. д. В связи с дальнейшим развитием промышленности и совершенство техники возникают новые отрасли потребления серной кислоты, поэтому ее производство с каждым годом растет (табл. 1). Таблица 1 Производство серной кислоты в СНГ (в млн. т)
В промышленности серную кислоту получают нитрозным и контактным способами. Независимо от способа производства сначала получают сернистый ангидрид SO2, который затем перерабатывают в серную кислоту. 4. Производство полимеров Высокомолекулярные соединения получают из мономеров полимеризацией, сополимеризацией, поликонденсацией и методами привитой полимеризации и блокполимеризации. Полимеризация — процесс образования высокомолекулярных соединений в результате взаимодействия мономеров с двойными связями в молекуле между собой или взаимодействия гетероциклов с размыканием колец
При проведении полимеризации совмещают воздействие тепла и химических веществ (катализаторы или инициаторы). Процесс полимеризации может вызываться облучением мономера γ-лучами, лучами рентгена, токами высокой частоты и фотохимически. На процесс полимеризации большое влияние оказывает температура, которая резко повышает или скорость роста цепи, или обрыв цепи полимера, что ведет к уменьшению молекулярного веса полимера и средней степени полимеризации, поэтому поддерживают оптимальную температуру процесса. В описанных процессах полимеризации, как правило, образуются полимеры аморфной структуры с неупорядоченным пространственным расположением боковых групп вдоль оси макромолекулы. Применение комплексных катализаторов, состоящих из металлоорганических соединений А1(С2Н5)3 и хлоридов металлов переменной валентности (TiCI2, TiCl4), обеспечивает получение полимеров со строго линейной структурой и симметричной пространственной ориентацией. Такие полимеры получили название стереорегулярных. Они имеют большую прочность, плотность, высокую температуру плавления и легко ориентируются при вытягивании. В промышленности применяют блочную, эмульсионную, лаковую, капельную или бисерную полимеризации. При блочном методе мономер, очищенный от примесей и смешанный с катализатором или инициатором, подается в форму (сосуд), где нагревается. Для получения полимера с высокими свойствами необходимо строго поддерживать температуру. Полимер, получаемый в виде блока листа и т. п., из-за перегрева реакционной массы неоднороден. При эмульсионной полимеризации мономер смешивается с инициатором и эмульгатором и с помощью мешалок превращается в мельчайшие капельки, взвешенные в другой жидкости — обычно в воде. Полученные эмульсии нагреваются до температуры начала реакции, и процесс полимеризации мономера в каждой мельчайшей капельке проходит самостоятельно. При этом можно легко отводить тепло, выделяемое в процессе полимеризации, поэтому получаемый полимер более однороден. Но эмульгатор трудно отделить от полимера, что затрудняет получение бесцветных материалов. Лаковая полимеризация осуществляется в растворителе, смешивающемся с мономером и растворяющем образующийся полимер. Из полученного раствора полимер выделяют путем испарения растворителя или осаждением, или раствор может использоваться и качества лака. Кроме того, полимеризацию можно проводить в растворителе, в котором растворяется мономер, но не растворяется полимер. Образующийся полимер выпадает в твердом виде и отделяется фильтрованием. При этом получаются полимеры однородного состава, так как удается поддерживать определенную температуру процесса. При капельной (суспензионной) полимеризации используются инициаторы, растворимые в мономере, но не растворимые в воде. Полимеризация проходит самостоятельно в каждой крупной капле мономера размером от 0,05 до 0,3 см в отличие от размера капли (от 103 до 104 см) при эмульсионной полимеризации. Образовавшийся полимер в виде твердых частичек, не растворимых в воде, осаждается. Если при получении полимеров участвуют два различных ненасыщенных мономера, то такой процесс называется сополимеризацией. Метод сополимеризации позволяет увеличить число высокомолекулярных соединений, широко варьировать свойства получаемых продуктов. Процессы сополимеризации аналогичны процессам полимеризации. Образование полимеров из мономеров при проведении процессов полимеризации или сополимеризации происходит без выделения побочных продуктов. Поликонденсация — процесс образования высокомолекулярных соединений — полимеров путем реакции поликонденсации, с образованием полимеров и выделением побочных продуктов (H2O, эфиры, NH3 СО2 и др.). В реакцию поликонденсации вступают как одноименные мономеры, содержащие две различные реакционные группы, например аминокислоты (процесс гомополиконденсации), так и мономеры различного химического состава (процесс гетерополиконденсации). При поликонденсации образующиеся полимеры могут иметь как линейное (полиамиды, полиэфиры, поликарбонаты), так и трехмерное строение (аминопласты, фенопласты). Скорость процесса поликонденсации и молекулярный вес полимера зависят от скорости вывода образующегося в процессе реакции побочного продукта, от температуры, концентрации реагирующих компонентов. Поликонденсацию проводят как с использованием катализаторов (аминопласты, фенопласты), так и без них (полиамиды). Процесс поликонденсации можно проводить в расплаве, по лаковому способу и на поверхности двух фаз. Поликонденсацию в расплаве осуществляют при температуре 200—280°С в реакторе в атмосфере инертного газа. В конце процесса для полного удаления низкомолекулярных соединений в реакторе создается высокий вакуум. Этим способом получают полимеры в отсутствие растворителя. Поликонденсация в растворе (мономеры растворяются в растворителе) проходит при малых скоростях, так как могут образовываться циклические соединения, и тогда затрудняется удаление низкомолекулярных продуктов реакции. Полимеризация на поверхности раздела фаз проводится в несмешивающихся жидкостях, при этом взаимодействие мономеров между собой происходит быстро при низких температурах, так как выделяемые продукты выводятся из сферы реакции. Образующиеся высокоплавкие полимеры имеют высокий молекулярный вес. Такой способ получения полимера можно совместить с переработкой полимера в изделие. Кроме основных методов получения высокомолекулярных соединений, находят применение методы блок- и привитой полимеризации. В технике высокомолекулярные соединения являются основой для получения синтетических полимерных материалов. Большое значение из полимерных материалов имеют пластические массы, каучук и резина, химическое волокно, пленочные материалы, лаки, целлюлоза и др. 5.Производство химических волокон Волокнами называют тела, длина которых во много раз превышает очень малые (микроны) размеры их поперечного сечения. По происхождению волокна делят на природные натуральные и химические. Страницы: 1, 2
| |
||||||||
| © 2010 Все права защищены. | |||||||||
(Соляную кислоту
применяют для получения хлоридов Zn, Ba. Mg, Са, Fe, A1 и т. д., для
травления при пайке и лужении, и цветной металлургии (извлечение Pt, An), при гидролизе
древесины, в производетве красителей, для гидрохлорировании органических
соединении и т. д.
С увеличением
концентрации SO3 от 64,35% до 100% при
кристаллизации образуются твердые растворы. Все сорта выпускаемой кислоты имеют
концентрации, близкие к эвтектическим смесям, т. ё. концентрации, имеющие
низкие температуры кристаллизации. Например, 75%-ная, 93,3%-ная серная
кислота, олеум (SO3своб = 18,07%) имеют
температуры кристаллизации, равные соответственно—41; —37,85; —17,05 G.
