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

硝酸车间日生产能力为52.76 t才合理。

【解析】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。