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

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.

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.