Пост опубликован: 14.08.2012

Концентрирование азотной кислоты

Для получения концентрированной азотной кислоты можно удалять поду из разбавленных кислот кипячением, но система образует нераздельнокипящу (азеотропную) содержащую 68,4%.
Прибавление концентрированной серной кислоты к смеси снижает упругость водяных паров и увеличивает упругость паров HN03. HNO3 в парах.
Процесс осуществляется в тарельчатых колоннах (или колоннах с насадкой), в которые сверху подается слабая азотная кислота и купоросное масло (92-93%-ная серная кислота), а сверху уходят пары HN03, которые конденсируются в водяных холодильниках и дают крепкую HN03 (98-99%-ную).
Схема концентрирования азотной кислоты с помощью серной. Разбавленная азотная кислота направляется в колонну ; часть кислоты проходит через испаритель 2 и подается в виде жидкости и пара на десятую тарелку колонны, а другая часть в холодном состоянии поступает на три тарелки выше.
Купоросное масло подается на шестнадцатую тарелку колонны . В нижнюю часть колонны (под первую тарелку) поступает пар для денитрации отработанной серной кислоты Пары азотной кислоты уходят через штуцер в крышке колонны после двадцатой тарелки и конденсируются в холодильнике 3.
Образующаяся кислота содержит окислы азота и поэтому возвращается на верхнюю тарелку колонны, где продувается парами азотной кислоты, идущими из колонны в конденсатор.
Пройдя две отбелочные тарелки, свободная от окислов азота кислота выводится из колонны и охлаждается в холодильнике 4, откуда поступает на склад готового продукта.
Часть паров азотной кислоты, в холодильнике 3, в смеси с окислами азота и воздухом (попавшим в систему вследствие аппаратуры) в виде нитрозных газов уходят на поглощение водой. Отработанная серная кислота по выходе из колонны направляется в концентрационные аппараты, а после упаривания возвращается в цикл.
Колонна представляет собой аппарат типа из 20 и тарелки изготовлены из ферросилиция. Высота колонны около 9 м при диаметре 1 м. Каждая имеет высоту 360 мм (верхняя и нижняя — по 760 мм). Температура паров азотной кислоты на выходе из колонны составляет 70- 85 С, а после конденсатора 3 — около 30°.
В верхней части колонны поддерживают вакуум в пределах 20-50 мм рт. ст. Отработанная 68-70%-ная серная кислота выходит из колоны с температурой 150-170° С. Давление перегретого пара на входе в колонну не превышает 0,5; температура его около 250° С. Давление насыщенного пара, в испаритель 2, составляет 4-6.
Расходные коэффициенты на 1 г HN03 следующие. Разбавленная азотная кислота (в пересчете на HNO3) 1,01 — Ш,015 т. Купоросное масло (91-92% H2S04): а) при начальной Концентрации азотной кислоты 48-50% 4,0-4,5 т; б) при навальной концентрации азотной кислоты 58-50% 3,0-3,3 т. вода 20-50 м3. Пар перегретый 0,4-0,5 г; пар насыщенный 0,3 т. Электроэнергия 8-10 кет ч. Для концентрации азотной кислоты в последние годы вместо серной кислоты использовать в качестве водо отнимающего средства раствор (N03)2.
Для процесса требуется чистая N204(. которую нужно выделить из нитрозных газов. Это осуществляется либо конденсацией ее из газовой смеси при -10° С либо абсорбцией N02 на холоду из газовой смеси концентрированной азотной кислоты с последующим в выделением ее при нагревании в виде чистой, 100%-ной N204.
Из уравнения видно, что для получения 100%-ной кислоты моль NO требуется 0,5 моля воды, что составляет около Уз воды, имеющейся в нитрозных газах после окисления NH3. Поэтому из нитрозных газов по выходе из котла-утилизатора отводят около 2з воды в виде конденсата. Эту I операцию производят быстро (в скоростных холодильниках), I для того, чтобы NO не успела окислиться до N02, в значительной степени (так как N02, взаимодействуя с водой, образует HN03 и будет выведена с конденсатом, что приводит к потерям в производстве) .
К особенностям производства относится метод окисления КО в N02. Окисление осуществляется в две ступени. Первая ступень проводится в окислительных башнях в газовой фазе как обычно. При этом достигается степень окисления 93-94%’ «ели процесс протекает при атмосферном, и 96-97% при повышенном давлении.
Окислы азота, полученные окислением NH3, после котла-утилизатора проходят теплообменник для подогрева выхлопных газов, теплообменник для подогрева воздуха и скоростной холодильник, где отделяются 7з реакционной воды в виде 2 — 3%-ной HNO3. Затем газы идут в холодильник-конденсатор 1, где охлаждаются до 20-40° С, причем конденсат в нем представляет собой 25%-ную HNO3 и собирается в сборник 15. Этот конденсат используется в данном производстве, а 3%-ная ТШ03 выводится из цикла и не участвует в производстве концентрированной HN03. Затем газы сжимаются турбокомпрессором 2 до 6 ата (при этом они разогреваются) и поступают в холодильник 5, где частично окисляются и охлаждаются до 150° С; затем они идут в окислительную колонну 4. Нижняя часть последней орошается азотной кислотой концентрации 58-62%. которая не поглощает окислов азота. Кислота охлаждается водой, протекающей по змеевикам, расположенным на тарелках колонны, и, охлаждая газ, отводит таким образом тепло окисления N0 в NO2. Окончательное окисление N0 производится концентрированной 98%-ной HNO3 в верхней части колон 5.
В нем имеются девять тарелок диаметром 830 Мм, расположенные на расстоянии 620 мм друг от друга; тарелка имеет 900 отверстий, = 2 мм.
Кислород подается на нижнюю тарелку под давлением 50, смесь кислот — сверху; готовая продукция отводится по трубе, опущенной до дна реакционного стакана.
Производительность описанного автоклава в три-пять раз больше производительности аппарата периодического действия. Расходные коэффициенты на 1 т концентрированной Hi’03, составляют: аммиак — 0,294 г, кислород- 140 м3, вода — 190 м3, холод — 400 000 сал, электроэнергия — 270 кет • ч, платина — 0,06 г; при этом получается 0,2 г пара.
Прогрессивным направлением в производстве HNOs является применение газовой турбины для регенерации энергии из горячих нитрозных газов; таким путем удается свести расход электроэнергии до минимума и даже получать без дополнительной затраты энергии.

/> />

Читайте так же:

    Комментарии запрещены.