 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
С применением нитрата магния
Настоящий способ концентрирования азотной кислоты находит широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом (Англия, Германия и др.)
Наиболее современная схема установки приведена на рис. 38.
Суть метода. В среднюю часть колонны 7 поступает НNO3 с концентрацией 50–70 % мас. и 74–78 %-ный раствор Mg(NO3)2 в соотношении 1:2,6÷7 при температуре 120–170 °С. Кислота подается ниже ввода плава.
Из тройной смеси Mg(NO3)2–НNO3–Н2О выделяются пары азотной кислоты сверхазеотропной концентрации, которые поднимаются в ректификационную часть колонны. Здесь происходит обогащение паровой фазы азотной кислотой до 98–100 % мас. за счет стекающей вниз флегмы, которая возвращается из конденсатора при температуре 40–86 °С с флегмовым числом 1,1–3, а остальная кислота отбеливается на верхних тарелках колонны и поступает на склад. Нитрозный газ отсасывается газодувкой через промывной абсорбер 1.
Отработанный 59–62 %-ный раствор Mg(NO3)2, содержащий до 1–3 % мас. НNO3 стекает из колонны в кипятильник 8, где упаривается до 64–69 % мас. и направляется на концентрирование в выпарной аппарат 5. Выделяющиеся пары воды и кислоты в кипятильнике 8 направляются в нижнюю часть колонны при температуре 160–175 °С. После выпаривания плав имеет концентрацию 74–78 % мас. и направляется в промежуточный бак 6 и затем вновь в колонну.
Соковый пар из выпарного аппарата 5 конденсируется (в нем содержится до 5% мас. НNO3) и направляется на орошение колонн для получения разбавленной кислоты.
Основная часть оборудования схемы изготавливается из титана, ниобия, высококремнистой стали – 02Х8Н22С6 (ЭП-794), кислотостойкой керамики, фторопласта-4.
Проведение процесса в оборудовании из ферросилида ограничено его низкой термостойкостью и сложностью изготовления крупногабаритного литья.
Описанный процесс связан с большим расходом пара, вследствие чего его целесообразно применять в схемах с давлением на стадии абсорбции 1,0-1,5 МПа. (По этой схеме можно получать 65–70 %-ную НNO3, концентрирование которой связано с существенно меньшими затратами пара и электроэнергии).
9. Прямой синтез концентрированной
азотной кислоты
9.1. Физико-химические основы процесса
Необходимо напомнить, что получение азотной кислоты более 65%-ной концентрации затруднительно в результате даже незначительного содержания NO в газе, который образуется в соответствии с равновесной реакцией (25):
3NO2+Н2О 
2НNO3+NO, (25)
а также малой скорости окисления NO низкой концентрации. Как же преодолеть эти трудности?
Способы преодоления этих трудностей:
1. Применение высококонцентрированного N2O4.
2. Создание высокого давления кислорода при взаимодействии оксидов азота с водой.
3. Проведение процесса при повышенной температуре.
Это можно пояснить, рассмотрев механизм образования концентрированной НNO3 методом прямого синтеза. Его можно представить следующими стадиями:
, (А)
(Б)
(В)
(Г)
(Д)
Суммарная реакция (40) выглядит следующим образом:
(40)
Прежде всего, необходимо максимально увеличить скорость окисления NO, что вызывает необходимость использования высокого (до 5МПа) давления кислорода. Во-вторых, нужно увеличить температуру до определенного значения, чтобы повысить скорость разложения НNO2, одновременно возрастет степень превращения N2O4→2NO2 и скорость гидролиза диоксида азота водой.
Как видно из сказанного, этот процесс является сложным гомогенно-гетерогенным процессом, на скорость которого влияет как диффузионные, так и кинетические факторы. Лимитирующая стадия кислотообразования будет меняться в зависимости от концентрации НNO3, температуры и давления:
1. При концентрации НNO3 70–80 % мас. Гидролиз N2O4 протекает беспрепятственно (воды много!) с большой скоростью, образуя большое количество НNO2 и NO (реакции А, Б, В схемы) – кинетический фактор. Скорость их окисления по реакциям Г и Д будет зависеть от скорости растворения кислорода в смеси, т.е. оказывает влияние диффузионный фактор.
2. При концентрации НNO3 80–93 % мас. Скорость кислотообразования будет зависеть от скорости окисления NO и НNO2 (реакции Г и Д) как и в первом случае, но и от скорости гидролиза N2O4 (реакция Б), т.к. воды уже меньше! Т.е. процессы идут в переходной области.
3. При концентрации НNO3 >93 % мас. Cкорость кислотообразования резко замедляется. Лимитирующая стадия – гидролиз N2O4 (реакция Б), т.к. воды почти нет! Процесс протекает в диффузионной области.
В соответствии со сказанным можно проследить влияние температуры и давления на лимитирующую стадию процесса кислотообразования Следует заметить, что они (Т и Р) будут оказывать различное влияние на стадии процесса (абсорбции кислорода, скорость и степень разложения НNO2, окисления NO и НNO2).
В целом производство концентрированной НNO3 из нитрозных газов, полученных методом окисления аммиака, состоит из следующих технологических стадий:
· выделение реакционной воды;
· окисление оксида азота до диоксида;
· абсорбция оксидов азота концентрированной НNO3;
· выделение оксидов азота;
· получение жидких оксидов азота (конденсация N2O4);
· получение концентрированной азотной кислоты из оксидов азота, разбавленной НNO3 и кислорода под давлением.
Поиск по сайту: