Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Внаслідок охолодження нітрозних газів NO швидко окислюється
02 повітря до NO2, в зв'язку з чим температура газів підвищується. Тому їх направляють у холодильник 8, в якому утворюється конденсат, що містить 25—30% HNO3.
Після холодильника 8 нітрозні гази з температурою 35—40° C вентилятором 9 подаються в абсорбційну систему 10 з шести — восьми башт. В останню за ходом газу башту подається вода назустріч руху газів. Кожна башта зрошується кислотою відповідної концентрації. Досягаючи певної концентрації HNO3, кислота передається з башти в башту назустріч руху газу і виводиться з системи. Продукційна кислота виводиться з башти II. Вентилятор нітрозних газів 9 засмоктує
кислота лУги Ha2CO3
Рис. 122. Принципова схема виробництва розбавленої HNO3 під атмосферним тиском:
/ — водяний скрубер; 2 — рукавний фільтр: 3 — аміачно-повітряний вентилятор; 4 — картонний фільтр; 5 — контактний апарат; 6 — котел-утилізатор; 7. 8 — холодильники; 9 — вентилятор нітрозних'газів; 10 — башти кислотної абсорбції (/—V/); // — окислювальна башта (VII); 12 — башти лужної абсорбції (VIII, IX); ІЗ — кислотні холодильники; 14 — насоси для перекачування кислоти; 15 — насоси для перекачування лужних розчинів.
в систему повітря, щоб вміст O2 у вихлопних газах підтримувався в межах 5—5,5%.
Концентрація нітрозних газів перед баштою VII зменшується до 0,6—0,8%о, що відповідає поглинанню 92 — 94% оксидів азоту кислотною абсорбційною системою.
Залишки оксидів азоту поглинаються в «санітарних» баштах 12, які зрошуються лужними розчинами: содовим розчином (200—250 г/л Na2CO3) або вапняним молоком (80 — 100 г/л Ca (OH)2). В них утворюються нітрит-нітратні луги:
Na2CO8 4- NO 4- NO2 = 2NaNO2 4- CO2;
Na2CO3 + 2NO2 = NaNO2 4- NaNO3 + CO2.
Для лужної абсорбції в нітрозних газах необхідне співвідношення NO2 : NO = 1:1. Щоб досягти цього, після кислотних абсорбційних башт 10 встановлюють порожнисту башту 11, в якій NO окислюється в NO2.
У «санітарних» баштах уловлюється 6—7% оксидів азоту від кількості, що надходить на переробку, тому ступінь використання NO зростає приблизно до 98—99%. Гази, що виходять з лужних башт, містять близько 0,1% N0.
\ Для кращого очищення газів, які викидаються в атмосферу, забруднюючи навколишнє середовище, останнім часом почали застосовувати каталітичне розщеплення оксидів при 600—700° С. Для цього вихлопні гази змішують з природним газом і суміш спалюють. Метан окислюється завдяки O2 повітря та оксидів азоту, внаслідок чого утворюється H2O, CO2 і N2.
На деяких заводах вихлопні гази промивають купоросним маслом, в якому добре розчиняються оксиди азоту, утворюючи нітрозу, яку застосовують у виробництві H2SO4.
Нітрит-нітратні луги, що містять близько 250 г/л NaNO2 і 50 г/л NaNO3, використовують для добування нітрату натрію окисленням нітриту HNO3
3NaNO2 4- 2HNO3 = 3NaNO3 4- 2NO 4- H2O.
Гази, що при цьому утворюються, використовують для добування концентрованого NO2, який можна використати у виробництві синтетичної HNO3.
Якщо замість соди використати дешевий продукт — вапняне молоко, в розчині утворюється суміш Ca (N03)2 і Ca (N02)2; нітрит кальцію перетворюється в нітрат кальцію
3Ca (NO2), 4- 4HNO3 = 3Ca (N03)2 4- 4NO 4- 2H2O.
Кальцієву селітру застосовують як цінне азотне добриво.
Виробництво розбавленої HNO3 з NH3 є, з одного боку, прикладом комплексного використання сировини, а з другого — прикладом добування цінних речовин з відходів виробництва, внаслідок чого значно здешевлюється виробництво основної продукції і створюються санітарно-гігієнічні умови для праці робітників.
кислота
Рис. 123. Схема установки для виробництва HNO3 при підвищеному тиску:
/ — збірник рідкого NH3; 2 — газодувка; З — ваги; 4 — випарник NH3; В — холодильник-конденсатор. 6 — поглинальиа колона; 7 — фільтр; 8 — теплообмінник; 9 — керамічний фільтр; IO — змішувач; // — контактний апарат; 12 — газозбірник; ІЗ — компресор; 14 —
фільтр для повітря.
Контактні апарати для окислення NH3 мають різну коїіструкцію залежно від тиску, під яким відбувається процес окислення. ~
Останнім часом почали застосовувати контактні апарати з верхнім введенням газової суміші, схему одного з яких наведено на рис. 14. Каталізаторні сітки розміщені в апараті на підпірках і не провисають, внаслідок чого контактування відбувається рівномірніше. Продуктивність такого контактного апарата становить 48—50 т HNO3 на добу.
Схему виробництва розбавленої HNO3 при підвищеному тиску (7,8—9,8•1O5 Па) подано на рис. 123. Повітря, очищене в фільтрі 14, стискується компресором 13 до потрібного тиску. При цьому газ нагрівається приблизно до 100—130° С.
Стиснуте повітря, пройшовши через газозбірник 12 і теплообмінник 8, нагрівається до 300—350° C завдяки теплу нітрозних газів і надходить для змішування з NH3 у змішувач 10. Рідкий NH3 зі збірника 1 проходить ваги'3, випарник 4 і через фільтр 7 подається у змішувач 10. Аміачно-повітряна суміш з температурою 280-—350° C через фільтр 9 вводиться згори в контактний апарат 11, де на платиновому каталізаторі з 16—18 сіток NH3 окислюється до NO. При цьому в контактному апараті температура підвищується до 900° С. Нижню частину контактного апарата та з'єднувальну трубу охолоджують водою, яка подається у водяну оболонку (сорочку). Гарячі іііл^взііі-сази_Д?оходять^іерез теплообмінник 8, де охолоджуються до 450° С, і водяниї^Т^ШюдильнТТк^конденсатор 5, де охолоджуються до 40° C При цьому утворюється 50—60%-ний розчин HNO3, який відводять як готовий продукт, або направляють на дальше концентрування у барботажну адсорбційну колону 6- Нітрозні гази з конденсатора 5 надходять у колону 6, де відбувається дальше окислення і поглинання оксидів азоту.
