Question

某合成氨厂，日生产能力为30吨，现以NH₃为原料生产NH₄NO₃，若硝酸车间的原料转化率为92％，氨被吸收为NH₄NO₃的吸收率为98％，则硝酸车间日生产能力应为多少吨才合理?

Answer 1

硝酸车间日生产能力为52.76 t才合理。

解此题必须注意以下三点：
第一，合成氨厂日生产能力为30吨，现以NH₃为原料生成NH₄NO₃．NH₃的用途有两方面：一方面，用NH₃氧化制HNO₃，另一方面用NH₃与制得的HNO₃作用制NH₄NO₃。关键是计划好生产多少吨HNO₃，才能使NH₃原料最大限度地被利用。HNO₃生产少了，则NH₃不能全部被HNO₃吸收，NH₃浪费了，HNO₃生产多了，HNO₃又浪费了。所以设HNO₃日生产能力为x吨，x吨HNO₃需用多少吨NH₃氧化制得，又可以吸收多少吨NH₃生成NH₄NO₃，通过生产HNO₃的数量把氨的两方面用途联系起来。
第二，氨氧化制硝酸中，其关系式如下：
4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O
2NO＋O₂＝2NO₂
3NO₂＋H₂O＝2HNO₃＋NO
此反应中NO是被循环利用的，即NO又被氧化成NO₂，再与水作用生成HNO₃，因此NO₂与水反应的化学方程式应为：
4NO₂＋2H₂O＋O₂＝4HNO₃
所以氨氧化制硝酸的关系式如下：
NH₃～NO～NO₂～HNO₃(NH₃全部转化成HNO₃)
第三，在实际生产过程中，氨不可能100％被氧化生成HNO₃，也不可能100％被HNO₃吸收生成硝酸铵，题给条件是NH₃转化为硝酸的转化率为92％，氨被硝酸吸收的吸收率为98％，在数量关系上，我们必须掌握住一条原则，代入化学方程式的量必须是纯量．
设日产HNO₃的质量为x，NH₃用于生产HNO₃的质量为y．
由各步反应方程式得氨氧化制HNO₃的关系为：
NH₃～NO～NO₂～HNO₃
17               63
y·92％          x
y＝
用于被HNO₃吸收的NH₃质量为(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。