Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Абсорбция двуокиси азота водой является конечной стадией производства азотной кислоты. Двуокись азота и ее димер взаимодействуют с водой по следующим уравнениям:
Азотистая кислота неустойчива и распадается по уравнению
Трехокись азота с водой образует азотистую кислоту, которая разлагается по уравнению (в). Оксиды азота NO и NO2 практически не растворимы в воде. Абсорбция двуокиси азота является хемосорбционным процессом массопередачи в системе газ — жидкость, к которому применимы все способы интенсификации подобных процессов, рассмотренных в ч. I, главах II и V. В зависимости от условий общую скорость процесса могут определять реакции или диффузия двуокиси азота из газовой фазы. Диффузионный этап обычно лимитирует в конце процесса абсорбции при малых концентрациях NO2 в газовой фазе. По мере протекания процесса абсорбции NO2 концентрация получаемой азотной кислоты возрастает; при этом увеличивается упругость окислов азота над раствором азотной кислоты, т. е. снижается движущая сила процесса 1см. ч. I, уравнение (II. 68)]. При достижении равновесия процесс прекращается. Положительное влияние на абсорбцию двуокиси
2N02 + HaO->HN03 + HN02+116,0 кДж N2O4 + H2O-> HNO3+HNO2+ 59,0 кДж
(а) (б)
3HNO2= HNO3+ 2NO+ H2O-75,8 кДж
Суммарное уравнение абсорбции двуокиси азота 3NO2 +H2O = 2HNO3 +N0+136,0 кДж
азота водой оказывают понижение температуры и повышение давления.
При переработке нитрозных газов в системах, работающих под атмосферным давлением, с использованием воздушно-аммиачной смеси (10—12% NH3) при обычной температуре абсорбции NO2 можно получить только разбавленную 47—50%-ную азотную кислоту. Снижением температуры абсорбции можно сместить равновесие в сторону образования более концентрированной азотной кислоты, однако это дает незначительный результат вследствие уменьшения скорости реакции взаимодействия двуокиси азота с водой. Повышение давления до 106 Н/м2 позволяет получать 60—62%-ную азотную кислоту. При переработке аммиачно-воздушной смеси в азотную кислоту под атмосферным давлением наиболее медленной стадией процесса является окисление окиси азота до двуокиси. Поэтому требуются большие объемы окислительно-абсорбционных башен. Применение в производстве азотной кислоты воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода позволяет получать нитрозные газы с повышенным содержанием окиси азота и увеличить скорость реакции окисления NO в NO2.
3. ПРОИЗВОДСТВО РАЗБАВЛЕННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
Для производства разбавленной азотной кислоты из аммиака применяются следующие системы: 1) работающие под атмосферным давлением, 2) работающие под повышенным давлением и 3) комбинированные, в которых окисление аммиака осуществляется под давлением 3•1O6—4•1O6 Н/м2, а окисление NO и абсорбцию NO2 водой проводят под повышенным давлением 8•1O5—12 -105 Н/м2. Технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты под атмосферным давлением приведена на рис. 23. Воздух поступает в установку через заборную трубу, установленную обычно вне территории завода. Для очистки воздуха от механических и химических примесей устанавливаются ситчатый пенный про-мыватель и картонный фильтр. Аммиак очищается от механических примесей и масла в коксовом и картонном фильтрах. Подача воздуха, аммиака и добавочного кислорода осуществляется при помощи вентилятора с таким расчетом, чтобы газовая смесь содержала 10—12% NH3. Затем газовая смесь проходит поролитовый фильтр, в котором очищается фильтрацией через трубки из пористой керамики, и поступает в контактный аппарат, в средней части которого помещены платино-родиевые сетки (см. ч. I, рис. 98). Степень окисления аммиака-до окиси азота составляет примерно 97—98%. Температура нитрозных газов на выходе из контактного аппарата обычно поддерживается около 800° С. В котле-утилизаторе температура газов снижается до 250° С. Затем газы охлаждается водой в кожухотрубных холодильниках примерно до 30° С. Ри этом происходит частичная конденсация водяных паров и кисление окиси азота. Степень окисления в первом холодильнике
D* Я Я
«5»
s З s g
о
хИдщ
I
•е-
і
с - ч н
OJ ТО QJ ^
з 2 а з
SP? ]
-? = 5
^ s ^
ей V 1
S-I'
S » S? о S.-go
I 5юя
Ч й О о
н л к а
•Д Ж H
g S § §
I о X
в башни. В башнях щелбчной двуокись азота и смесь NO2
незначительна, поэтому в нем получается кислота с содержанием около 3% HNO3. Во втором холодильнике получается 25%-ная азотная кислота.
Пройдя гидрозатвор, нитрозные газы подаются газодувкой в абсорбционное отделение, где проходят последовательно включенные башни кислотной абсорбции, заполненные насадкой из кислотоупорных колец. Башни снабжены холодильниками для охлаждения вытекающих кислот и насосами для циркуляции кислоты. Количество башен кислотной абсорбции составляет 6—8. Вода на поглощение NO2 подается в последнюю по ходу газа башню; образующаяся кислота проходит последовательно противотоком газу все башни и, наконец, поступает в первую башню, из которой выводится продукция —50°о-ная азотная кислота. В кислотных башнях перерабатывается примерно 92% окислов азота, поступивших на абсорбцию. За башнями кислотной абсорбции устанавливается окислительная башня для окисления NO в NO2, пройдя которую I % * нитрозные газы посту-" к = пают на щелочную абсорбцию раствором соды абсорбции поглощается одновременно + NO (N2O3), при этом исключается
