Файл: Софронов А.Л. Технология связанного азота курс лекций.pdf

140

нитрозилсерную кислоту. Для ее денитрации отгонку паров азотной кислоты ведут так, чтобы концентрация отработанной серной кисло­

Схема процесса концентрирования с использованием серной кис­ лоты представлена на рис.43.

Ралбабленная

Рис.43. Схема установки для концентрирования разбавленной азот­ ной кислоты с помощью серной кислоты: 1.2- напорные баки; 3 - конт­ рольные фонари-расходомеры; ч - коробка для регулирования подачи кислоты;5 - испаритель;о - концентрационная колонна;7 - конден­ сатор; 8,9,/2 - холодильники; іО - насос; п - сборник;/J- поглоти­

тельная башня; Г4 - вентилятор

Разбавленная азотная кислота из напорного бака I поступает в колонну 6 через два фонаря-расходомера 3. Часть кислоты проходит через испаритель 5 и в виде смеси жидкости и пара подается на ІО-ю тарелку колонны, холодная кислота поступает на вышележащие тарелки. Купоросное масло из напорного бака 2 через регулирующую коробку 4 подается на І6-ю тарелку колойны. В нижнюю ее часть вводится острый пар для денитрации отработанной серной кислоты.

Пары азотной кислоты отводятся через штуцер в крышке колонны и конденсируются в холодильнике 7. Конденсат содержит большое количе­ ство растворенных окислов азота и поэтому возвращается на верхнюю

- I4 I -

тарелку колонны 6, где встречается с поднимающимися снизу перегре­ тыми параш азотной кислоты. При этом из конденсата выдуваются растворенные окислы азота. Очищенная кислота отбирается с верхних тарелок колонны, охлаждается водой в теплообменнике 8 и передает­ ся на склад. Несконденсировавшиеся в холодильнике 7 пары азотной кислоты в смеси с окислами азота и воздухом поглощаются водой в абсорбере 13, гд# образуется 50%-ная азотная кислота, вновь посту­ пающая на концентрирование. Отработанная серная кислота,выходя из колонны 6, направляется на упаривание.

Концентрационная колонна состоит из отдельных царг, изготов­ ленных из ферросилиция (обычно 20 штук). В каждой царге установ­ лен один барботажный колпачок (иногда 7 колпачков). Диаметр колон­ ны I м, высота около 9 в.

саторы;<5 - вакуум-испаритель; А^(^^поступает через кипятильник

на концентрирование до содержания 72% Му(Н03)г .

Пары воды,выделившиеся из раствора в вакуум-испарителе 6,по­ ступают в барометрический конденсатор 5. В дистилляционной колонне 3 происходит концентрирование 87%-ной азотной кислоты до содержания 99% HNOy Ее пары при 86°С поступают в конденсатор 4, затем часть

-143 -

I.Нитрозные газы охлаждаются в два приема: сначала в скорос ном XL .одильнике 6, затем в обычном холодильнике-конденсаторе 8.

Продукционна*

Я&агіШОэ

Рис.45. Схема производства концентрированной азотной кислоты из нитрозных газов, полученных окислением аммиака воздухом под ат­ мосферным давлением:1,7 - вентиляторы;2 - смеситель;з - теплооб­ менник; £ - контактный аппарат; 5 - котел-утилизатор;6 - скорост­ ной холодильник;.? - холодильник-конденсатор;9 - окислительные башни;/0- кислотные холодильники;/'/- насосы; /2 - доокислитель; Лірассольный холодильник; 74абсорбционная колонна; 1SJ6- рас­ сольные холодильники; 17 - промыватель газов; 18 - отбелочная ко­ лонна; 19- холодильник готовой кислоты;^- сборник готовой кисло­ ты; 2.1- дефлегматор; 22- конденсаторы четнрехокиси а з о т а ; - сепараторы,24 - смеситель; 2 5 - автоклав кислородный баллон; 27- сборник автоклавной кислоты; 28 - кислородный компрессор

Такойjметод охлаждения связан с необходимостью отвода из нитроз­ ных газов части реакционной воды, ненужной для синтеза азотной кислоты.

Всоответствии с реакцией

Щ+ 20г =М -Ц5Нг 0 + О, 75Ц = НЫ03 + Нг О

для получения 100^-ной азотной кислоты требуется только 1/3 реак­ ционной воды, остальные 2/3 воды следует удалить из нитрозных га­ зов. Одновременно с конденсацией паров воды происходит образование двуокиси азота и ее поглощение водой. Для уменьшения потерь азот­ ной кислоты с отводимым конденсатом необходимо быстро отделить из­ быток воды, что легко выполнимо, если окисление ашшака проводит-

30# HNOs , вследствие чего концентрация окислов азота в нитрозных газах снижается на 20-35#, что затрудняет дальнейший процесс по­ лучения концентрированных окислов азота. Скоростные холодильники рассчитаны на интенсивное охлаждение только до температуры, соот­

значение, чем в обычных холодильниках. Интенсивное охлаждение до­ стигается благодаря развитой поверхности теплообмена при мало?., окислительном объеме, а также созданию высоких скоростей газового потока и большой разности температур газа и охлаждающей вода.

В башнях 9 в результате частичной конденсации паров вода образу­ ется азотная кислота, которая после охлаждения в холодильнике 10 подается на орошение насадки для отвода тепла взанмодействжя.Концентрация кислоты в первой башне достигает 50-55#///Vöj,во второй- 60-62%HNO} . Из первой окислительной башни кислота подается во вто­ рую башню, откуда отводится в смеситель 24.

Оптимальная степень окисления N0 кислородом воздуха под ат­ мосферным давлением находится в пределах 93-94# и в пределах 96-97# под повышенным давлением. .

Последупцее гетерогенное окисление оставшейся в газе окиси азо­ та проводят 98#-ной кислотой,которая разбавляется в результате реак­ ции и на выходе из доокислителя 12 должна иметь концентрацию не бо­ лее 70-75# HNDj. При более высокой концентрации отработанной кислоты в ней теряется значительное количество двуокиси азота. Равновесие реакции (25) смещается вправо с повышением температуры. Скорость окисления N0 возрастает при повышении температуры и концентрации азотной кислоты.

-145 -

3.Двуокись азота из концентрированных нитрозных газов можно выдел, ь посредством ее конденсации (температура конденсации 100%-ной + 2І,5°С). Обычно конденсации проводят в две ступе­ ни в первом конденсаторе, охлаждаемом водой, и во втором кон­ денсаторе, охлаждаемом рассолом до -І0°С, Охлаждать нитрозные га­ зы ниже -І0°С не рекомендуется, так как при этом выпадает твердая четырехокись азота, закупоривающая трубки аппаратов, Нитрозные га­ зы, полученные в результате окисления аммиака воздухом, содержат максимум 11% окислов азота, что соответствует их парциальному дав­

лению 83,5 мм рт.ст., тогда как давление паров МОг над жид­ кой четырехокисыо азота при -І0°С равно 152 мм рт.ст. Следователь­ но, без применения повышенного давления жидкую четырехокись азота получить из таких газов нельзя. Поэтому получение чистой четырехокиси азота из разбавленных нитрозных газов проводят другим мето­ дом, основанным на хорошей растворимости NDZ в концентрированной азотной кислоте при пониженных температурах. Последующее разложе­ ние полученного раствора дает возможность получать почти 100%-ную двуокись азота.

Двуокись азота из нитрозных газов, предварительно охлажденных в рассольном холодильнике 13 до -І0°С, поглощается в абсорбционной колонне 14, где NOz растворяется в 98%-ной кислоте.

При поглощении двуокиси азота 98%-ной азотной кислотой из обычных нитрозных газов, полученных окислением аммиака воздухом, при -І0°С и I ат удается довести содержание двуокиси азота в раст­ воре до 28-30% при 0°С до 24-26%. Под давлением 6 ат содержание N0, в растворе при 0°С может достигать 36-42%. С понижением концентра­ ции азотной кислоты растворимость N0Z в системе HN03 ~HZQNО2 рез­ ко уменьшается. Максимальная плотность раствора при различных тем­ пературах соответствует содержанию в нем 42% NOz . Это говорит о том, что при абсорбции двуокиси азота азотной кислотой происходит ■ не простое растворение МОг , а образование ее соединения с азотной кислотой:

HNOj+NOg -A/О, + Q.

При абсорбции двуокиси азота концентрированной азотной кислотой равновесие устанавливается довольно быстро и скорость процесса в значительной мере определяется скоростью отвода выделяющего тепла. Отвод тепла осуществляется посредством охлаждения циркулирующей кислоты в рассольных холодильниках 16.