Спосіб виробництва азотної кислоти

Реферат: Спосіб виробництва азотної кислоти абсорбцією оксидів азоту з нітрозних газів азотною кислотою та водою в абсорбційній колоні, в яку нітрозний газ та повітря подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді, що стікають у нижню частину по тарілках колони. Вверх колони на одну чи кілька тарілок подають розчин перекису водню, а азотну кислоту та воду подають на тарілки, що знаходяться нижче. UA 87530 U (54) СПОСІБ ВИРОБНИЦТВА АЗОТНОЇ КИСЛОТИ UA 87530 U UA 87530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі хімічної промисловості, зокрема виробництва азотної кислоти. Відомий спосіб одержання азотної кислоти відбувається шляхом окислення аміаку, охолодження нітрозних газів з утворенням конденсату азотної кислоти і послідовною подачею нітрозних газів і конденсату на стадію абсорбції, з отриманням концентрованої азотної кислоти [Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты - М.: Химия, - 1970]. Недоліком способу є необхідність каталітичного очищення вихлопних газів (вміст оксидів азоту в газах, що відходять, на виході з абсорбційної колони близько 0,1 %), що обмежує можливість підвищення економічного процесу. Найбільш близьким по технічній суті та досягуваному результату до заявлюваного способу є спосіб виробництва азотної кислоти, що включає каталітичне окислення аміаку киснем повітря до оксиду азоту (II) з утворенням нітрозного газу, охолодження нітрозного газу до температури не більше 290 °C, гомогенне окислення оксиду азоту (II) нітрозного газу до оксиду азоту (IV), охолодження нітрозного газу до температури не більше 200 °C, охолодження нітрозного газу в холодильниках-конденсаторах до температури не більше 65 °C з конденсацією водяної пари з утворенням азотної кислоти та абсорбцію оксидів азоту водою з одержанням продукційної азотної кислоти в абсорбційній колоні в присутності азотної кислоти, утвореної в результаті конденсації водяної пари в холодильниках-конденсаторах [Общая химическая технология, под редакцией проф. И.П. Мухлёнова. Ч. 2, - М: Высшая школа, 1977, с. 61-62]. Недоліком способу є низька концентрація азотної кислоти та високий вміст оксидів азоту в газі, що виходить з абсорбційної колони, які в промислових умовах знаходяться в межах, відповідно 58 % мас. HNO3, та 0,11 % об (NO2 та NО) в хвостовому газі, що виходить Нітрозний газ, що містить оксиди (монооксид та діоксид) азоту, необхідні для виробництва азотної кислоти, одержують в процесі каталітичного окислювання аміаку. В процесі охолодження та доокислювання нітрозного газу здійснюється безперервне окислювання монооксиду азоту в діоксид азоту по реакції: 2NO+O2=2NO2+112,4 кДж. В абсорбційній колоні діоксид азоту взаємодіє з водою з утворенням продукційної азотної кислоти та вторинного оксиду азоту по сумарній реакції: 3NO2+H2O=2HNO3+NO+136,2 кДж. Монооксид азоту, що утворюється при взаємодії діоксиду азоту з водою, потребує додаткового окислювання. Процес окислювання вторинного оксиду азоту протікає в основному в міжтарілчаному просторі в гомогенних умовах. По мірі зниження концентрації оксидів азоту по ходу газу швидкість реакції окислювання вторинного оксиду азоту знижується і вона далі контролює весь процес кислотоутворення та обумовлює високий вміст оксидів азоту в газі, що відходить. Саме в цих умовах складно підвищити ступінь переробки оксидів азоту в кислоту, тому що в цій системі в рідкій фазі є стійка концентрація азотистої кислоти, яка легко утворюється в результаті гідролізу двооксиду азоту водою в слабкій азотній кислоті, а в газовій фазі є NO+NO2, які потребують додаткового реакційного об'єму і/або часу для гомогенного окислювання монооксиду азоту, швидкість якого контролює весь процес кислотоутворення. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу виробництва азотної кислоти, в якому шляхом зміни умов відомого способу, забезпечується можливість підвищення швидкості окислювання вторинного монооксиду азоту у верхній частині колони з високим ступенем окислювання та абсорбції оксидів азоту. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виробництва азотної кислоти абсорбцією оксидів азоту з нітрозних газів азотною кислотою та водою в абсорбційній колоні, вверх колони на одну чи кілька тарілок подають розчин перекису водню, а азотну кислоту та воду подають на тарілки, що знаходяться нижче, а нітрозний газ та повітря подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді, що стікають вниз по тарілках колони. Поставлена задача вирішується тим, що вверх колони подають водний розчин перекису водню, а воду подають на нижче розташовані тарілки колони. В порівнянні з прототипом запропонований спосіб дозволяє: - збільшити ступінь переробки оксидів азоту до 99,7-99,98 %, - зменшити вміст оксидів азоту, що відходять з вихлопним газом після абсорбційної колони до (0,002 %-0,03) % мас. Здійснення процесу у виробничих умовах дозволить майже повністю переробляти оксиди азоту в азотну кислоту і, таким чином, зменшити витрати основної сировини, аміаку, який використовується для одержання азотної кислоти. Витрати на перекис водню, ціна якого приблизно дорівнює ціни на азотну кислоту, покривається прибутком за рахунок додатково отриманої азотної кислоти. Крім того будуть значно зменшені витрати на каталітичне очищення нітрозних газів, що виходять з колони. Подача водного розчину перекису водню вверх 1 UA 87530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 абсорбційної колони, дозволить понизити концентрацію NO х в неочищених хвостових газах до 3 0,002 % об., що дозволить понизити витрати аміаку на очищення газів з 80 м /годину до 8 3 м /годину і нижче або повністю виключити з виробництва стадію очищення хвостових газів. Застосування водного розчину перекису водню не забруднює реакційну середу побічними продуктами. Взаємодія перекису водню з окислом азоту в загальному вигляді може бути представлена брутто - рівнянням 2NO+3Н2О2 → 2HNO3+2Н2О Запропонований спосіб також забезпечує можливість інтенсифікації процесу абсорбції шляхом підвищення ступеня переробки оксидів азоту та концентрації продукційної азотної кислоти, зниження вмісту оксидів азоту в нітрозному газі на виході з колони. Запропонований спосіб включає стадію абсорбції (переробки) оксидів азоту з нітрозного газу в абсорбційній колоні, обладнаній ситчатими тарілками. Розчин перекису водню подають на верхню або кілька верхніх тарілок. Нітрозний газ подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді. Запропонований спосіб пояснюється кресленням. На кресленні приведена схема послідовно з'єднаних між собою колон: абсорбційної 1 та продувної 2. Абсорбційна колона 1 обладнана сітчастими тарілками з розміщеними в нижній та середній частині колони теплообмінними елементами - змійовиками, в які подають воду для відводу тепла реакції. Нітрозний газ подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді. Розчин перекису водню подають на верхню тарілку. Воду подають в вверх колони на нижче розташовані тарілки. Кислоту з концентрацією 45-47 % мас. подають в середню частину колони та на нижче розташовані тарілки. Повітря подають - вниз колони під першу тарілку разом з нітрозними газами та продувним повітрям з колони 2 для відбілювання (продувки). Продукційну азотну кислоту виводять з куба колони 2, а нітрозні гази виводять зверху абсорбційної колони 1. Запропонований спосіб пояснюється прикладом здійснення способу та роботи схеми колони. Спосіб включає стадію абсорбції (переробки) оксидів азоту з нітрозного газу в абсорбційній колоні, обладнаній 47 ситчатими тарілками. Нітрозний газ подають вниз колони 1 назустріч азотній кислоті та воді. Розчин перекису водню подають на верхню тарілку. Воду подають на 45 тарілку. Кислоту з концентрацією 45-46 % мас. подають в середню частину колони - на 20-у тарілку та на 12 тарілку. Повітря подають вниз колони під першу тарілку разом з продувним повітрям з колони 2. Отриману кислоту з куба колони 1 направляють в продувну колону 2. Продукційну кислоту виводять з куба колони 2, а очищені нітрозні гази виводять зверху колони 1. Приклад 3 50 тис. м /годину нітрозного газу під тиском 0,6-0,7 МПа з температурою 55-65 °C, концентрацією оксидів азоту 5,5-5,0 % об., кисню 4,0-5,0 % об., залишок - азот, подають вниз під першу тарілку абсорбційної колони 1. Розчин перекису водню (30 % мас.) з температурою 283 30 °C подають вверх колони 1 на 47 тарілку 0,38 м /годину. Воду (конденсат) в колону 1 з 3 температурою 28-30 °C подають вверх колони 1 на 45 тарілку 5,0-6,0 м /годину води. На 20-ту та 12 тарілки подають 12,0 т/годину 46 %-ної азотної кислоти. В колону 1 подають 10 тис. 3 3 м /годину повітря під тиском 0,9 МПа вниз колони 1, із них 3 тис. м /г - продувне повітря з колони 2. Воду в змійовики подають з температурою 30-27 °C. Процес переробки оксидів азоту з нітрозного газу здійснюють при температурі 28-50 °C, тиску 0,85 МПа. Продукційну кислоту виводять з куба колони 2. Продувне повітря зверху колони 2 направляють в колону 1. Концентрація оксидів азоту на виході колони - 0,002 % об., ступінь абсорбції або переробки оксидів азоту - 99,98 %. У результаті використання запропонованого способу виробництва азотної кислоти збільшується ступінь переробки оксидів азоту в азотну кислоту і суттєво знижується вміст оксидів азоту в хвостових газах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Спосіб виробництва азотної кислоти абсорбцією оксидів азоту з нітрозних газів азотною кислотою та водою в абсорбційній колоні, в яку нітрозний газ та повітря подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді, що стікають у нижню частину по тарілках колони, який відрізняється тим, що вверх колони на одну чи кілька тарілок подають розчин перекису водню, а азотну кислоту та воду подають на тарілки, що знаходяться нижче. 2 UA 87530 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3