Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
3 п/р Мухленова И П , ч 2
65
ствляется острым паром (180—200° С), вводимым в нижнюю часть колонны. Пары азотной кислоты с незначительным содержанием паров воды и окислов азота, образовавшихся в результате разложения азотной кислоты, направляются из колонны в конденсатор, где азотная кислота конденсируется, а нитрозные газы (окислы азота) идут на дальнейшее улавливание Часть окислов азота растворяется в азотной кислоте, поэтому из конденсатора она возвращается на верхние тарелки колонны, где продувается и затем отводится как продукция в холодильник.
кислота
Рис 28 Схема концентрирования разбавленной азотной кислої ы
/ — конденсатор, 2 — хотодильннк, J — барботажная концентрационная колонна, 4 — испаритель разбавленной азотной кислоты
Отработанная разбавленная серная кислота (70°о-ная) вытекает из нижней части колонны и поступает без охлаждения непосредственно на упаривание. Расход серной кислоты составляет 3—4 т на 1 т азотной кислоты. Для возврата отработанной серной кислоты в процесс ее следует концентрировать до купоросного масла. Это связано с большим расходом топлива, безвозвратными потерями некоторого количества серной кислоты и с сильной коррозией аппаратуры. В настоящее время поэтому большое внимание уделяется производству концентрированной азотной кислоты методом прямого синтеза.
Прямой синтез концентрированной азотной кислоты осуществляется по уравнению
2N2O4 (ж)+ 2H2O (ж)+ O2 (T) 4HNO3 (ж)+ 59,5 кДж
Этот процесс проводится в специальных автоклавах при 75° С н 5•1O6 Н/м2. Для смещения равновесия в сторону образования азотной кислоты, а также для увеличения скорости реакции необходимо, чтобы в смеси, поступающей в автоклав, был избыток жидкой двуокиси (четырехокиси) азота. Обычно количество жидкой двуокиси азота превышает стехиометрический расход на 25%. Не вошедшая в реакцию избыточно взятая двуокись азота отделяется от образовавшейся 98—99%-ной азотной кислоты и возвращается обратно в производство.
Наибольшую сложность в процессе получения концентрированной азотной кислоты методом прямого синтеза представляет получение жидкой двуокиси азота. Жидкую двуокись азота получают из нитрозных газов конденсацией при охлаждении и под давлением или же абсорбцией концентрированной азотной кислотой при пониженной температуре, с последующим выделением из азотной кислоты двуокиси азота и ее охлаждением для переведения ее в жидкое состояние. Для получения жидкой двуокиси азота прямой конденсацией необходимы нитрозные газы с полным окислением NO в NO2 и достаточно высоким начальным содержанием окислов азота. В заводских условиях газы охлаждают не ниже чем до —8° С из-за опасения забивки аппарата выпадающими кристаллами твердой N2O4.
Второй способ выделения двуокиси азота из нитрозных газов и получения их в жидком виде основан на хорошей растворимости двуокиси азота в концентрированной азотной кислоте (97—98%-ная HNO3) : п NO2 + HNO3 ^ HNO3 •n NO2. Получаемый в результате этой реакции продукт называют нитроолеумом. При этом окись азота взаимодействует с концентрированной азотной кислотой по реакции 2HNO3 + NO — 3NO2 + H2O.
При содержании в нитрозных газах 10—11% окислов азота абсорбцией их 98%-ной азотной кислотой можно получить раствор, содержащий до 30% NO2. Нагревая этот раствор до 80° С, можно выделить из него двуокись азота в газообразном состоянии, затем ее сконденсировать охлаждением. В заводских условиях конденсацию обычно осуществляют в двух последовательно установленных холодильниках: в водяном и с охлаждением рассолом [Ca (N03)2 ¦+ H2O] до —8° С. Необходимость охлаждения до —8° С обусловлена небольшой примесью к двуокиси азота инертных газов. Таким образом, производство концентрированной азотной кислоты методом прямого синтеза (нитроолеумный метод) включает следующие основные стадии:
1) получение нитрозных газов контактным окислением аммиака;
2) отделение избытка воды из нитрозных газов;
3) окисление в нитрозных газах NO в NO2;
4) доокисление остатков NO концентрированной азотной кислотой;
5) охлаждение нитрозных газов и концентрированной азотной кислоты перед абсорбцией примерно до —10° С;
3* 67
6) абсорбция двуокиси азота концентрированной азотной кислотой (получение нитроолеума);
7) десорбция двуокиси азота из нитроолеума при его нагревании;
8) конденсация двуокиси азота охлаждением (получение жидкой двуокиси азота N2O4);
9) переработка жидкой двуокиси азота с водой и кислородом в автоклаве под давлением 5•1O6 Н/м2 и температуре 75° С;
10) отгонка двуокиси азота, избыточно взятой для реакции и растворенной в образовавшейся в автоклаве концентрированной азотной кислоте (98—99%-ная HNO3), нагреванием. Этот процесс называется отбелкой готовой концентрированной азотной кислоты.
ПРОИЗВОДСТВО МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ И УДОБРЕНИЙ
1. виды и применение минеральных солеи
Ассортимент минеральных солей, используемых сельским хозяйством, в промышленности и быту, составляет сотни наименований и непрерывно растет. Масштабы добычи и выработки солей чрезвычайно велики; некоторые минеральные соли и удобрения являются многотоннажными продуктами химической промышленности и их добыча и производство выражаются в миллионах, а иногда и десятках миллионов тонн в год. В наибольших количествах вырабатываются и потребляются соединения натрия, фосфора, калия, азота, алюминия, железа, меди, серы, хлора, фтора, хрома, бария и др.
