ВУЗ:
Составители:
Серная кислота связывает воду, содержащуюся в разбавленной азотной кислоте, образуя гидраты серной
кислоты, кипящие при температуре, более высокой, чем 100 %-ная HNO
3
. Поэтому можно подобрать условия,
при которых в процессе нагревания смеси, содержащей азотную и серную кислоты, в парах будет содержаться
почти исключительно азотная кислота.
Схема установки для концентрирования разбавленной азотной кислоты приведена на рис. 6.8. Разбавлен-
ную азотную кислоту в виде двух потоков направляют в колонну концентрирования. Один из потоков вначале
поступает в испаритель, где азотная кислота испаряется. Образующиеся пары подаются на десятую тарелку
барботажной концентрационной колонны 2. Второй поток разбавленной азотной кислоты направляется непо-
средственно в колонну (минуя испаритель) на тарелки, расположенные несколько выше ввода в колонну паров
из испарителя 1. Концентрированная серная кислота (92…94 %) подается на одну из верхних тарелок колонны
2. Для нагревания смеси в нижнюю часть колонны вводят острый пар (около 250 °С).
Пары азотной кислоты с незначительным содержанием паров воды и окислов азота, образовавшихся в ре-
зультате разложения азотной кислоты, направляются из колонны в холодильник-конденсатор 3, где азотная
кислота конденсируется, а нитрозные газы (окислы азота) идут на дальнейшее улавливание. Часть окислов азо-
та растворяется в азотной кислоте, поэтому из конденсатора она возвращается на верхние тарелки колонны, где
продувается, и затем отводится в качестве продукционной после охлаждения в холодильнике 4.
Отработанная разбавленная серная кислота (68 %) с нижней части колонны поступает без охлаждения не-
посредственно на упаривание до 92…94 % H
2
SO
4
. Расход серной кислоты составляет 3…4 т на 1 т азотной ки-
слоты.
Материалом для изготовления колонны служит кислотоупорный чугун (ферросилид), содержащий 14…18
% кремния. Он устойчив при повышенных температурах к действию смеси серной и азотной кислот.
6.2.5. Прямой синтез концентрированной азотной кислоты
Прямой синтез концентрированной азотной кислоты состоит в том, что жидкая четырехокись азота взаи-
модействует с водой в присутствии газообразного кислорода под давлением 5 МПа:
2N
2
O
4
(ж) + 2Н
2
О (ж) + О
2
(г)
4NО
3
(ж) + 59,5 кДж. (6.31)
Наиболее сложным в этом процессе является получение жидкой четырехокиси азота: вначале из нитро-
зных газов выделяют избыточную влагу, для этого газы охлаждают от 200 до 40 °С. Затем окисляют содержа-
щуюся в нитрозных газах NO до NO
2
вначале кислородом воздуха в газовой фазе, а затем концентрированной
азотной кислотой:
2HNO
3
+ NO
3NO
2
+ H
2
O. (6.32)
После этого из нитрозных газов выделяют NO
2
охлаждением газов до минус 15 – минус 20 °С (под давле-
нием не ниже 0,5 МПа) либо до минус 10 °С и поглощением двуокиси азота концентрированной азотной кисло-
той (97…98 % HNO
3
), в которой NO
2
растворяется с образованием нитролеума:
nNO
2
+ HNO
3
HNO
3
· nNO
2
. (6.33)
Если в нитрозных газах присутствует 10…11 % окислов азота, получают нитролеум, содержащий до 25 %
NO
2
. При нагревании такого нитролеума до 80 °С получают газообразную двуокись азота, которая отделяется от
азотной кислоты, а затем конденсируется и полимеризуется.
В заводских условиях конденсацию обычно осуществляют в двух последовательно соединенных холо-
дильниках: в первом из них охлаждение производится водой, в во втором (до минус 8 °С) – рассолом Са(NО
3
)
2
.
Таким образом, принципиальная схема производства концентрированной азотной кислоты методом пря-
мого синтеза из нитрозных газов, получаемых окислением аммиака воздухом, состоит в следующем (рис. 6.9).
После реактора окисления аммиака горячие нитрозные газы вначале охлаждаются в котле-утилизаторе, затем в
скоростном холодильнике до 34…40 °С (операция 1). Затем слабо охлажденные нитроз-ные газы поступают в
газовый холодильник, где происходит дальнейшее охлаждение нитрозных газов и выделение избыточной влаги
(в виде 30 % -ной НNО
3
, операция 2). Для окисления NO нитрозные газы поступают в две последовательно
включенные окислительные башни (операция 3). Дальнейшее окисление NО проводят 98 %-ной азотной кисло-
той. При этом количество кислоты должно быть таким, чтобы отходящая кислота содержала не более 75 %
НNО
3
(операция 4).
Окисленные нитрозные газы охлаждаются рассолом в трубчатом холодильнике до минус 10 °С (операция
5) и поступают в башню с насадкой на поглощение 98 %-ной НNО
3
(операция 6). Раствор азотной кислоты, на-
сыщенный NO
2
, отводится в отбелочную колонку, где при нагревании раствора из него отгоняют чистую двуокись
азота (операция 8). Отходящие газы направляются в башню, орошаемую разбавленной азотной кислотой и водой для
выделения из них окислов азота (операция 7).
Чистая двуокись азота по выходе из отбелочной колонны охлаждается водой до 40 °С в холодильнике
(операция 9), а затем рассолом до минус 8 °С (операция 10). Образующаяся при этом жидкая N
2
O
4
направляется
в смеситель; сюда подается 60 и 75 %-ная азотная кислота (операция 11). Полученная смесь поступает затем в
автоклав, где N
2
O
4
взаимодействует с кислородом под давлением 4…5 МПа (операция 12). Полученная в авто-
клаве кислота содержит около 25 % избыточной N
2
O
4
; ее выделяют нагреванием и возвращают в процесс, а 98
%-ная HNO
3
выводится как готовый продукт.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- …
- следующая ›
- последняя »
