硝酸镁法制取浓硝酸(年产3万吨)

课程设计（论文）任务书

设计题目： 硝酸镁法制取浓硝酸(年产3万吨) 学院： 专业：

班级： 学生：

指导教师： 系主任: （签名） 一、设计要求：

1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。（字数不小于8000字）

2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。

3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号））。 二、进度安排：

教学内容 查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图 设备布置图、说明书整理、答辩。

三、指定参考文献与资料

《过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、 《化工单元过程及设备课程设计》

学时 第一周 第二周 地点 设计室 设计室 备注

摘 要

浓硝酸是重要的化工基本原料。在化工、轻工、冶金、国防等工业有广泛的用途；“ 硝酸镁法” 生产浓硝酸工艺属于间接法, 是以硝酸镁溶液为脱水剂, 将浓度为45%一60%的稀硝酸精馏制取浓度为98.2%以上的浓硝酸的生产工艺。因其流程短、投资省并且无稀硝酸生成，产品质量好而被大多数浓硝酸生产企业采用。

关键词：

浓硝酸；硝酸镁；稀硝酸；间接法

目 录

摘要............................................................... Ⅰ 前 言............................................................ 1 第一章 浓硝酸的制造概述 ......................................... 1

1. 1 产品浓硝酸 ................................................... 1

1. 1. 1 物理性质 ..................................................... 2 1. 1. 2 化学性质 ..................................................... 2 1. 1. 3 产品标准 ..................................................... 3 1. 2 脱水剂硝酸镁 ................................................. 4

第二章 工艺流程论证 ................................................ 5

2.1工业上制取浓硝酸的三种方法 ...................................... 5

2.1.1直接合成法 ..................................................... 5 2.2.2超共沸酸精馏法 ................................................. 6 2.2.3加脱水剂法 ..................................................... 6 2.2工艺条件简述 ................................................. 10

2.2.1稀硝酸的浓度 .................................................. 10 2.2.2 硝酸镁溶液的浓度 .............................................. 10 2.2.3 配料比 ........................................................ 10 2.2.4 回流比 ........................................................ 11 2.2.5 操作温度 ...................................................... 11 2.2.6 操作压力 ...................................................... 11 2.2.7 空塔速度和喷淋密度 ............................................ 11 2.3硝镁法浓硝酸生产工艺流程简介 ................................... 11 2.4硝酸生产装置的布置 ............................................ 12

第四章 典型机器设备选型与论证 .................................. 13

4.1硝酸浓缩塔的设计 .............................................. 13

4.1.1 浓缩塔结构 .................................................... 14 4.1.2 浓缩塔材质的选用 .............................................. 14 4.1.3 浓缩塔的强度计算 .............................................. 15 4.2硝酸镁加热器 ................................................. 16 4.3硝酸镁溶液蒸发器 .............................................. 17

4.4硝酸镁分离器 ................................................. 17 4.5漂白塔 ....................................................... 17 4.6硝酸冷凝器和冷却器 ............................................ 18

总结 .............................................................. 18 参考文献 .......................................................... 19 致谢 .............................................................. 20

前 言

浓硝酸（HNO3浓度98%）是一种重要的基础化工原料，广泛用于化工、冶金、医药、染料、农药等领域。在化学工业中浓硝酸主要用于生产三硝基甲苯（TNT）、硝化棉、硝基苯、一硝基甲苯、己酸、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲撑二异氰酸酯（MDI）、染料中间体和柴油的十六烷值增进剂等；在钢铁工业中用于稀土加工酸洗及抛光；电子工业中用于半导体和印刷电路板的清洗；在核工业上用于铀的提取及精制。浓硝酸是化工、医药、国防、染料和纺织工业的重要原料。 基于浓硝酸生产的特点,用水吸收氮氧化物气体,受吸收平衡的限制,最多只能得到60 %～70 %浓度的硝酸;而要得到浓度为98 %以上的浓硝酸,目前工业上主要采用“直接法”和“间接法”两种生产方式。“直接法”生产浓硝酸是以氨和空气为原料,在铂触媒催化下生成一氧化氮;一氧化氮再氧化得到二氧化氮;二氧化氮经吸收得发烟硝酸;蒸馏发烟硝酸经冷凝得到液态N2O4 ;液态N2O4 与水按一定比例混合,在高压下通入高纯度O2 ,直接合成浓硝酸。“间接法”生产浓硝酸是在有脱水剂存在的情况下,将稀硝酸蒸馏制取浓硝酸。由于硝酸水溶液是二元恒沸物,用直接蒸馏的办法最多只能得到浓度为68.14 %的硝酸,而要得到97 %～98 %的浓硝酸就必须加入脱水剂,形成三元混合物来进行萃取蒸馏。从20 世纪60 年代以来,间接法生产浓硝酸主要采用硝酸镁溶液作脱水剂,习惯上称为“硝镁法”浓硝酸工艺。该工艺设备结构简单,不产生有害废气,产品质量高、操作方便、运行成本低、投资回收期短、经济效益好。目前国内浓硝酸生产企业60 %以上采用“硝镁法”生产,该工艺已成为我国浓硝酸生产的首选生产方法。

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