Question

某合成氨廠，日生產(chǎn)能力為30噸，現(xiàn)以NH₃為原料生產(chǎn)NH₄NO₃，若硝酸車間的原料轉(zhuǎn)化率為92％，氨被吸收為NH₄NO₃的吸收率為98％，則硝酸車間日生產(chǎn)能力應(yīng)為多少噸才合理?

Answer 1

硝酸車間日生產(chǎn)能力為52.76 t才合理。

解此題必須注意以下三點(diǎn)：
第一，合成氨廠日生產(chǎn)能力為30噸，現(xiàn)以NH₃為原料生成NH₄NO₃．NH₃的用途有兩方面：一方面，用NH₃氧化制HNO₃，另一方面用NH₃與制得的HNO₃作用制NH₄NO₃。關(guān)鍵是計(jì)劃好生產(chǎn)多少噸HNO₃，才能使NH₃原料最大限度地被利用。HNO₃生產(chǎn)少了，則NH₃不能全部被HNO₃吸收，NH₃浪費(fèi)了，HNO₃生產(chǎn)多了，HNO₃又浪費(fèi)了。所以設(shè)HNO₃日生產(chǎn)能力為x噸，x噸HNO₃需用多少噸NH₃氧化制得，又可以吸收多少噸NH₃生成NH₄NO₃，通過生產(chǎn)HNO₃的數(shù)量把氨的兩方面用途聯(lián)系起來。
第二，氨氧化制硝酸中，其關(guān)系式如下：
4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O
2NO＋O₂＝2NO₂
3NO₂＋H₂O＝2HNO₃＋NO
此反應(yīng)中NO是被循環(huán)利用的，即NO又被氧化成NO₂，再與水作用生成HNO₃，因此NO₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為：
4NO₂＋2H₂O＋O₂＝4HNO₃
所以氨氧化制硝酸的關(guān)系式如下：
NH₃～NO～NO₂～HNO₃(NH₃全部轉(zhuǎn)化成HNO₃)
第三，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，氨不可能100％被氧化生成HNO₃，也不可能100％被HNO₃吸收生成硝酸銨，題給條件是NH₃轉(zhuǎn)化為硝酸的轉(zhuǎn)化率為92％，氨被硝酸吸收的吸收率為98％，在數(shù)量關(guān)系上，我們必須掌握住一條原則，代入化學(xué)方程式的量必須是純量．
設(shè)日產(chǎn)HNO₃的質(zhì)量為x，NH₃用于生產(chǎn)HNO₃的質(zhì)量為y．
由各步反應(yīng)方程式得氨氧化制HNO₃的關(guān)系為：
NH₃～NO～NO₂～HNO₃
17               63
y·92％          x
y＝
用于被HNO₃吸收的NH₃質(zhì)量為(30 t－y)：
30 t－y＝30 t－
由 NH₃      ＋     HNO₃  ＝   NH₄NO₃
17                  63
(30 t－)×98％        x
得：［30t－17x/(63×92％)］·98％＝17x/63
解之得：x＝52.76 t。