Спосіб виділення вологи з нітрозного газу

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве гидроксиламинсульфата (ГАС) и других производствах, потребляющих оксиды азота. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выделения влаги из нитрозного газа, содержащего оксиды азота, водяной пар, кислород и инерты путем ступенчатой конденсации, например, в производстве ГАС, где на первой ступени охлаждают нитрозный газ до температуры 80 - 90°C охлаждающей водой с температурой 25°C. Остальное количество влаги с растворенной в ней азотной кислотой выделяют на второй ступени конденсации. Упомянутый способ позволяет выделить на первой ступени конденсат, содержащий менее 1мас.% азотной кислоты. Однако он также не позволяет снизить содержание азотной кислоты в конденсате менее 0,3мас.%, что вызывает дополнительные затраты на переработку его для дальнейшего использования. В основу способа выделения влаги из нитрозного газа поставлена задача путем подбора и поддержания перепада между температурой конденсации нитрозного газа и температурой хладагента обеспечить снижение содержания азотной кислоты в конденсате на первой ступени охлаждения нитрозного газа. Способ выделения влаги из нитрозного газа, содержащего оксиды азота, водяной пар, кислород и инерты, путем ступенчатого охлаждения имеет следующие отличия от известных: - выделение влаги на первой ступени охлаждения осуществляют поддерживая перепад между температурой конденсации и температурой хладагента в зависимости от необходимого содержания азотной кислоты в конденсате, и рассчитывают его по формуле где DT - перепад температур между температурой конденсации и температурой хладагента, °C; nHNOз - содержание азотной кислоты в конденсате, мас.%; A0, A1, A2 - числовые коэффициенты аппроксимирующего уравнения; - выделение влаги осуществляют при перепаде между температурой конденсации и температурой хладагента, предпочтительно 7,5 - 15°C, так как минимальное содержание азотной кислоты в конденсате после первой ступени охлаждения образуется именно в этом интервале температур, независимо от состава нитрозного газа. Указанная особенность отражена в результатах эксперимента и характере уравнения аппроксимации. Сопоставительный анализ данного решения с прототипом показывает, что оно отличается наличием новых параметров выделения влаги на первой ступени охлаждения и их связями с остальными операциями процесса. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение решения с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что выделение влаги из нитрозного газа ступенчатым охлаждением его широко известно. Однако, при известных режимах конденсации не обеспечивается снижение содержания азотной кислоты в конденсате после первой ступени охлаждения нитрозного газа, которое достигается в заявляемом решении. Отметим, что при охлаждении нитрозного газа происходят сложные физикохимические процессы: окисление монооксида азота в диоксид азота, образование моногидрата азотной кислоты с растворением монооксида азота в конденсате, десорбция монооксида азота из раствора и другие - все это приводит к выделению конденсата со значительным содержанием азотной кислоты в конденсате. Как правило, основным параметром, приводящим к снижению содержания азотной кислоты в выделяемом конденсате, считается время пребывания нитрозного газа в аппарате. Такой вывод исходит из предположения о том, что процесс окисления монооксида азота в диоксид азота начинается на стадии конденсации и является лимитирующим и предопределяющим процесс кислотообразования. Способ выделения влаги из нитрозного газа обеспечивает значительное уменьшение содержания азотной кислоты, чем в известных способах при том же времени контактирования. Таким образом, заявленные параметры придают способу выделения влаги новые свойства. Изобретение поясняется графиком зависимости содержания азотной кислоты в конденсате от перепада температур для производства гидроксиламиносульфата (фиг.). Из графика видно, что именно в интервале перепадов температур от 7,5 до 15°C образуется конденсат с минимальным содержанием азотной кислоты (0,3мас.% и менее). Способ выделения влаги реализован следующим образом. Нитрозный газ, содержащий оксид азота (II), кислород, азот, пары воды с температурой 130 - 150°C и давлением 0,1МПа, направляют в трубчатый холодильник - конденсатор первой ступени конденсации. По известным данным парциальных давлений паров над водными растворами азотной кислоты для принимаемой степени конденсации определяют температуру конденсации. Хладагентом, например, водой, подаваемым в межтрубное пространство, поддерживают необходимую температуру конденсации A температуру хладагента задают таким образом, чтобы перепад между температурой конденсации и температурой хладагента обеспечивался в интервале 7,5 - 15°C. При этом из нитрозного газа на первой ступени конденсации выделяется конденсат, содержащий ожидаемое по вышеуказанной формуле количество азотной кислоты. Далее охлажденный нитрозный газ направляют в трубчатый теплообменник-конденсатор второй ступени конденсации, где известным способом выделяют оставшееся количество конденсата. Конкретный пример реализации предлагаемого способа приведен ниже. Пример. Нитрозный газ, полученный парокислородной конверсией аммиака в производстве гидроксиламинсульфата, содержащий (об.%): Оксид азота (II) 13,0 Водяные пары 85,0 Кислород 1,5 Азот 0,5 с температурой 130°C под давлением 0,1МПа направляют через последовательно соединенные по газу трубчатые теплообменники-конденсаторы первой и второй ступеней конденсации. Температура нитрозного газа после первой ступени конденсации 90°C. Теплообменная поверхность составляет для первой и второй ступеней соответственно, 0,05 и 0,15 м2. Количество нитрозного газа на входе в первую ступень конденсации 7нм3/час. Температуру хладагента изменяют в пределах 72 - 83,5°C. Результаты эксперимента по содержанию азотной кислоты в конденсате первой ступени, уравнение аппроксимации функциональных связей и их характер отражены в таблице, уравнении (2) и на графике. В настоящее время в производстве гидроксиламинсульфата перепад температур составляет 50°C и содержание азотной кислоты в конденсате первой ступени - 1мас.%. Использование изобретения позволит снизить содержание азотной кислоты в конденсате после первой ступени, что подтверждается результатами в вышеприведенном примере. Отметим, что конденсат с содержанием азотной кислоты менее 0,3мас.% может быть утилизирован в производстве гидроксиламинсульфата на стадии разбавления серной кислоты или использован в качестве абсорбента в производствах концентрированной и неконцентрированной азотной кислоты.