Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
6 7 8 9 10
Азотная кислота
Рис. 25. Комбинированный способ производства слабой азотной кислоты под давлением 4•1O5—10•1O5 Н/м2:
/ — испаритель аммиака; 2 — фильтр очистки аммиака; 3 —- фильтр очистки воздуха; 4 — воздушный компрессор; 5 — подогреватель аммиака; 6 — контактный аппарат; 7 — фильтр очистки аммиачно-воздушной смеси; S — платиновые сетки; 9 — неплатиновый катализатор; 10 — котел-утилизатор; // — подогреватель питательной воды; 12 — воздушный холодильник; 13 — газовый промыватель; 14 — абсорбционная колонна; 15 — продувочная колонна; 16 — подогреватель выхлопного газа; 17 — газовый смеситель; 18 — аппарат каталитической очистки; 19 — топочное устройство; 20 — воз* Душный холодильник; 21 — газовая турбина; 22 — нитрозный компрессор; 23 — подогреватель питательной воды
газов и низкопотенциального тепла в технологических целях для создания автономных энерготехнологических схем. Комбинированная схема производства разбавленной азотной кислоты под давлением 4-Ю5 и 106 Н/м2 приведена на рис. 25. Сжатый центробежным компрессором и нагретый воздух (4,2•1O5 Н/м2, 200° С) поступает в рубашку совмещенного с паровым котлом контактного аппарата. Далее воздух поступает в смеситель, где смешивается с очищенным н разогретым аммиаком. Пройдя тонкую очистку в фильтре, встроенном в контактный аппарат, воздушно-аммиачная смесь поступает на двухступенчатый контакт, состоящий из трех платиновых сеток и слоя неплатинового катализатора. Под неплатиновым катализатором помещается масса для улавливания платины. Пройдя ката-
лизатор и фильтрующий слой, горячий нитрозный газ (850—880° С) омывает трубки парового котла (пар 40•1O5 Н/м2, 44O0C). Тепло нитрозного газа используется затем для подогрева воды, подаваемой в котел. Нитрозные газы далее охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения от 180 до 60° С и поступают в промыватель, в верхнюю часть которого подается конденсат азотной кислоты. Скапливающаяся в нижней части промывателя 47%-ная кислота направляется в абсорбер. Охлажденный нитрозный газ поступает в нитрозный компрессор, где сжимается до 11 •IO5—12•1O5 Н/м2. Нитрозный газ последовательно охлаждается в подогревателе питательной воды и в воздушном холодильнике до 60—70° С, а затем поступает в абсорбционную колонну, тарелки которпй охлаждаются оборотной охлажденной водой. Полученная 60%-ная азотная кислота поступает в продувочную колонну и далее в хранилище. Продувочные газы возвращаются в цикл, смешиваясь с нитрозными газами перед промьіваїелем.
Выхлопные газы из абсорбционной колонны поступают в подогреватель, где они подогреваются смесью очищенного и топочного газов, и далее последовательно направляются в смеситель, где в газ дозируется природный газ, и в аппарат каталитической очистки, в котором загружен палладиевый катализатор. Содержание окислов азота на выходе из аппарата очистки 0,004—0,006%. Очищенный газ при 750—770° С подается на рекуперативную турбину, энергия которой используется для привода воздушного и нитрозного компрессоров. Очищенный газ перед поступлением в подогреватель выхлопного газа подается в топку, где природный газ сжигается для восполнения нехватки тепла. Из подогревателя выхлопного газа очищенный газ выбрасывается через 100-метровую трубу в атмосферу.
4. получение концентр*
Для отдельных производств лота с содержанием более 96%
0 20 40 60 80 100
Содержание HNO3,%
Рис. 26. Диаграмма кипения водных растворов азотной кислоты под атмосферным давлением
рованной азотной кислоты
требуется концентрированная кис-HNO3. Азотную кислоту такой концентрации можно получить концентрированием разбавленной азотной кислоты или прямым синтезом.
Концентрирование азотной кислоты. На рис. 26 приведена диаграмма кипения водных растворов азотной кислоты под атмосферным давлением. Как видно из диаграммы, максимальная температура кипения 121,9° С достигается при содержании 68,4% HNO3. В этой точке состав паров одинаков с составом жидкой фазы. Для получения концентрированной азотной кислоты (более 68% HNO3)
обычно применяют перегонку разбавленной азотной кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты как водоотнимаю-щего средства. Концентрированная серная кислота связывает воду, содержащуюся в разбавленной азотной кислоте, образуя гидраты серной кислоты, кипящие при температуре более высокой, чем 100%-ная HNO3. Поэтому при нагревании такой смеси можно подобрать условия, при которых в парах будет содержаться почти исключительно азотная кислота. На рис. 27 показана диаграмма состояния тройной смеси H2O-HNO3—H2SO4, на которой
HNO3
% H2SO4
Рис. 27. Диаграмма состояния H2O—HNO3—H2SQ4
нанесены кривые пара постоянного состава. Из диаграммы видно, что по мере увеличения содержания H2SO1 в тройной смеси, при данном содержании азотной кислоты в жидкости количество HNO3 в парах увеличивается, a H2O уменьшается.
Перегонку разбавленной азотной кислоты с концентрированной верной кислотой (92—94%-ная H2SO4) осуществляют в тарельчатых барботажных колоннах или в колоннах с насадкой из колец. Материалом для изготовления колонны служит кислотоупорный чугун (ферросилид), содержащий 14—18% кремния и устойчивый при повышенных температурах по отношению к смесям серной и азотной кислот. На рис. 28 показана принципиальная схема установки для концентрирования разбавленной азотной кислоты. Серная кислота поступает на одну из верхних тарелок колонны. Несколько Ниже в колонну подается разбавленная 50%-ная азотная кислота. Часть ее пропускается через испаритель. Нагревание смеси осуще-
