От концентрации азотной кислоты

Таким образом, как следует из приведенных выше данных, скорость поглощения NO₂ уменьшается с ростом концентрации HNO₃ и при 65–68% мас. близка к нулю. Т.е. это еще раз подтверждается (косвенно!) данными, приведенными на рис. 11.

Эффективность переработки нитрозных газов в азотную кислоту во многом зависит от времени контакта газовой и жидкой фаз, конструктивного оформления процесса, гидродинамических условий в абсорбере.

6.4. Технологическое оформление процесса абсорбции оксидов азота

1. Атмосферное давление. Полученные в контактном отделении оксиды азота проходят последовательно котлы-утилизаторы, скоростные холодильники, холодильники-конденсаторы, т.к. температура следующей стадии – абсорбции должна быть как можно ниже.

В холодильниках происходит охлаждение газа, частичная конденсация паров воды, что приводит к образованию конденсата с содержанием НNO₃ 10–15% мас., что составляет 4–8% от общей выработки НNO₃.

Процесс абсорбции осуществляется в башнях с насадкой, по принципу противотока газа и жидкости. Газ последовательно снизу вверх проходит через все башни, а вода подается на орошение насадки в последнюю по ходу газа башню. Постепенно абсорбируя NO₂, растворы азотной кислоты укрепляются, и к последней башне на орошение приходит кислота с максимальной концентрацией. Это связано с сохранением примерно постоянной движущей силы абсорбции при изменении концентрации нитрозного газа (рис. 13)

Т.е. процесс абсорбции протекает при примерно постоянной Δ р в каждой башне:

В свободном объеме башен происходит окисление NO, а на поверхности насадки, орошаемой кислотой - абсорбция NO₂ с образованием азотной кислоты.

В башнях происходят процессы, как окисления, так и абсорбции, протекающие в зависимости от концентрации нитрозных газов с различной скоростью. Как правило, в первых двух башнях скорость окисления NO больше скорости абсорбции NO₂, а в остальных наоборот.

Т.е. лимитирующей стадией для 2-х первых башен является скорость абсорбции, а для остальных скорость окисления NO.

Основные требования, предъявляемые к насадкам, можно сформулировать следующим образом:

· создание максимального объема (для реакции окисления NO) с одновременной развитой поверхностью (для реакций абсорбций NO₂ и разложения HNO₂);

· сопротивление насадки должно быть минимальным;

· обеспечение равномерного распределения фаз по объему башни;

· механическая прочность;

· кислотостойкость.

Этим требованиям удовлетворяют керамические кольца.

С увеличением концентрации получаемой НNO₃ снижается производительность абсорбционных колонн (приближаемся к равновесию очень медленно!). Так с увеличением концентрации НNO₃ с 45% до 50% мас. производительность системы уменьшается в 1,5 раза, поэтому с экономической точки зрения считается оптимальным содержание НNO₃ в пределах 45–52 % мас.

Поскольку все реакции, за исключением разложения азотистой кислоты (реакция 24), экзотермичны, то понижение температуры процесса с 40 до 20 °С позволяет увеличить производительность системы в 1,5 раза, а со снижением от 40 °С до 0 °С в 2 раза. Это позволяет получать более концентрированную кислоту.

Зимой производительность башен увеличивается на 20–25 % и при 0°С можно получить НNO₃ концентрацией 55–60 % мас.

Количество тепла, выделяющегося в башнях, составляет:

I башня – 35–50 %;

II башня – 35–25 %;

Остальные – 30–25 %.

Охлаждение кислоты осуществляется в холодильниках оросительного типа или трубчатках.

Большое влияние на процесс отвода тепла в башнях оказывает плотность орошения насадки. На первый взгляд, казалось бы, достаточно такой плотности орошения, чтобы ее хватило только на смачивание всей насадки, и пленка была бы небольшой толщины, что в соответствии с уравнением (32) увеличивало бы количество абсорбированного NO₂.

Однако, плотность орошения в башнях будет зависеть от количества выделяющегося тепла и увеличение орошения дает хороший эффект в первых двух башнях по ходу газа, где образуется наибольшее количество кислоты и, как следствие, выделяется большее количество тепла.

Рекомендована следующая плотность орошения:

I и II башни до 10 м³/м²·ч;

Остальные до 5–7 м³/м²·ч;

На практике в систему включают 6–9 башен. Система работает под разрежением, чтобы исключить утечку NO₂ и NO_.

2. Повышенное давление. Даже небольшое увеличение давления позволяет значительно ускорить процесс образования НNO₃ и тем самым сократить удельный реакционный объем (табл. 16) на 1т производимой НNO₃, (не говоря уже о сдвиге равновесия в сторону образования НNO₃, т.е. термодинамическом факторе).

Таблица 16

Поиск по сайту: