Optymalizacja procesu utleniania NOx w procesie syntezy HNO3 z zastosowaniem programu Aspen Plus

• Autorzy: Nieweś D. , Kaniewski M. , Popławski D. , Huculak-Mączka M. , Klem-Marciniak E. , Hoffmann J. , Hoffmann K.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2017.11(2)063

Warianty tytułu

EN

Optimalization of NOx oxidation in the process of HNO3 production using Aspen Plus

• Konferencja: ECOpole’17 Conference (4-7.10.2017 ; Polanica Zdrój, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kwas azotowy(V) jest związkiem chemicznym, którego większość przemysłowej produkcji jest wykorzystywana do wytwarzania nawozów azotowych. Ze względu na ciągły wzrost zapotrzebowania na produkty azotowe, który podyktowany jest dynamicznym wzrostem populacji ludności świata, produkcja HNO₃ ciągle wzrasta. Istotnym problemem w przypadku syntezy HNO₃ jest kwestia zanieczyszczeń, głównie gazowych, które są generowane w trakcie procesu. Głównym celem badań było wykorzystanie symulacji komputerowej procesu utleniania mieszaniny gazowej tlenków azotu, powstałej po utlenieniu amoniaku, do innych form tlenkowych. Określono optymalne parametry procesowe pozwalające na otrzymanie jak najwyższego stężenia kwasu azotowego(V). Pozwala to na uzyskanie maksymalnego stopnia przereagowania NO_x do końcowego produktu, co jednocześnie minimalizuje ilość gazów odlotowych stanowiących odpad poprodukcyjny. Analizę procesu oparto na symulacji komputerowej wykonanej w programie Aspen Plus. Optymalizowanym parametrem był strumień molowy gazowych produktów utleniania amoniaku, poddawanych dalszemu utlenieniu do NO_x. Wykonana analiza pozwoliła na określenie zależności stężenia kwasu azotowego(V), a także stopnia przereagowania NO_x do HNO₃, od optymalizowanego parametru.

EN

Nitric acid is a chemical compound that is mostly used in the nitrate fertilizers production. Due to an increased demand for nitrogen compounds, which is caused by the growth in the global population, the production of nitric acid is increasing. An important issue in HNO₃ production are the gaseous pollutants, which are generated during the process. The main objective of this study was the computer simulation of the oxidation process, where the substrate was a gas mixture formed after ammonia oxidation process. The essence of this process was the oxidation of gaseous mixture comprised of nitrogen oxides and oxygen to other nitrogen oxides. Optimal process parameters to obtain the highest HNO₃ concentration were chosen. This allows to get the maximum NO_x conversion and minimized concentration of NO_x in a waste gas stream. Analysis of process parameters was based on the computer simulation in Aspen Plus. Molar flow of gaseous oxidation products of ammonia was optimized. Obtained results allowed to determine the dependency of the concentration of nitric acid and NO_x to HNO₃ conversion on optimized parameter.

Słowa kluczowe

PL

Aspen Plus; tlenki azotu; optymalizacja; kwas azotowy

EN

Aspen Plus; nitrogen oxides; optimization; nitric acid

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 553--559
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Nieweś D.

• Zakład Technologii i Procesów Chemicznych, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone], fax [phone]

autor

Kaniewski M.

• Zakład Technologii i Procesów Chemicznych, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone], fax [phone]

autor

Popławski D.

• Zakład Technologii i Procesów Chemicznych, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone], fax [phone]

autor

Huculak-Mączka M.

• Zakład Technologii i Procesów Chemicznych, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone], fax [phone]

autor

Klem-Marciniak E.

• Zakład Technologii i Procesów Chemicznych, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone], fax [phone]

autor

Hoffmann J.

• Zakład Technologii i Procesów Chemicznych, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone], fax [phone]

autor

Hoffmann K.

• Zakład Technologii i Procesów Chemicznych, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Thiemann M, Scheibler E, Wiegand KW. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Berlin: Wiley-VCH Verlag GmbH; 2000. DOI: 10.1002/14356007.a17_293.
• [2] Hignett TP. Fertilizer Manual. Dordrecht: Springer Science Business Media; 2013. DOI: 10.1007/978-94-017-1538-6.
• [3] Najlepsze Dostępne Techniki (BAT). Wytyczne dla branży chemicznej w Polsce, Przemysł Wielkotonażowych Chemikaliów Nieorganicznych, Amoniaku, Kwasów i Nawozów Sztucznych, 13-75, 98-111, Warszawa: Ministerstwo Środowiska; 2005. https://ippc.mos.gov.pl/ippc/custom/nawozy_II(1).pdf.
• [4] Xu L, Wu CHG, Hammerle RH. U.S. Patent No. 6,427,439. Method and system for NOx reduction. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office; 2002. http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearchadv.htm&r=59&f=G&l=50&d=PTXT&p=2&S1=6,427,439&OS=6,427,439&RS=6,427,439.
• [5] Kang M, Park ED, Kim JM, Yie JE. Appl Catal A. 2007;327:261-269. DOI: 10.1016/j.apcata.2007.05.024.
• [6] Santiago M, Hevia MA, Pérez-Ramírez J. Appl Catal B. 2009;90:83-88. DOI: 10.1016/j.apcatb.2009.02.017.
• [7] Kögel M, Abu-Zied BM, Schwefer M, Turek T. Catal Commun. 2001;2:273-276. DOI: 10.1016/S1566-7367(01)00046-2.
• [8] Zakrzewska B, Baniukiewicz P, Jaworski Z. Inż Ap Chem. 2010;3:119-120. http://inzynieria-aparaturachemiczna.pl/pdf/2010/2010-3/InzApChem_2010_3_119-120.pdf.
• [9] Aspen Physical Property System, Methods and Models. 2006;11:417-419. http://web.ist.utl.pt/ist11061/de/ASPEN/Physical_Property_Methods_and_Models.pdf.
• [10] Wang K, Yu Q, Hou L, Zuo Z, Qin Q, Ren HJ. Therm Anal Calorim. 2016;124(3):1555-1560. DOI: 10.1007/s10973-016-5237-9.
• [11] Suzuki K, Hayashi K, Kuribara K, Nakagaki T, Kasahara S. ISIJ Int. 2015;55:340-347. https://www.jstage.jst.go.jp/article/isijinternational/55/2/55_340/_pdf/-char/ja.
• [12] Peters JF, Banks SW, Bridgwater AV, Dufour J. Appl Energy. 2017;188:595-603. DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.12.030.
• [13] Redlich O, Kwong JN. Chem Rev. 1949;44:233-244. DOI: 10.1021/cr60137a013.
• [14] Markočič E, Knez Ž. Fluid Phase Equilib. 2016;408:108-114. DOI: 10.1016/j.fluid.2015.08.021.
• [15] Ryczkowski J. Neutralizacja podtlenku azotu, procesy i katalizatory. Adsorbenty i katalizatory. Wybrane technologie, a środowisko. Rzeszów: PAJ-Press; 2002. ISBN: 9788393129287.
• [16] Olbregts J. Int J Chem Kinet. 1985;17(8):835-848. DOI: 10.1002/kin.550170805.
• [17] Baulch DL, Cox RA, Hampson Jr RF, Kerr JA, Troe J, Watson RTJ. Phys Chem Ref Data. 1980;9:295-472. DOI: 10.1063/1.555619.
• [18] Borrell P, Cobos CJ, Luther KJ. Phys Chem. 1988;92:4377-4384. DOI: 10.1021/j100326a027.
• [19] Markwalder B, Gozel P, Van den Bergh HJ. Phys Chem. 1992;97:5472-5479. DOI: 10.1063/1.463780.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).