Азотна кислота

Рис.1. Принципова схема виробництва розбавленої HNO3 під атмосферним тиском:

1-водяний скрубер;2-рукавний фільтр;3-аміачио-повітряний вентилятор;4-картонний фільтр;5-контактний апарат; 6-котел -утилізатор;7-8 -холодильники;9-вентилятор нітрозних газів; 10-башти кислотної аб¬сорбції(I-VI);11-окислювальна башта(VII); 12-башти лужної абсорбціі(VIII,IX);13-кислотні холодильники; 14-насоси для перек-ня кислоти;15-насоси для перекачування лужних розчинів.

Контактні апарати для окислення NH3 мають різну конструкції 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.3. Каталізаторні сітки розміщені в апараті на підпірках і не провисають, внаслідок чого контактування відбувається рівномірніше. Продуктив¬ність такого контактного апарата становить 48-50 т HNO3 на добу.

Схему виробництва розбавленої HNO3 при підвищеному тиску

(7,8-9,8•105Па) подано на рис. 2. Повітря, очищене в фільтрі 14, стискується компресором 13 до потрібного тиску. При цьому газ нагрівається приблизно до 100-130о С.

Стиснуте повітря, пройшовши через газозбірник 12 і теплообмінник 8, нагрівається до 300-3500 С 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 280-3500 С через фільтр 9 вводиться згори в контактний апарат 11, де на плати¬новому каталізаторі з 16-18 сіток NH3 окислюється до NO. При цьому в контактному апараті температура підвищується до 9000 С. Нижню частину контактного апарата та з'єднувальну трубу охолоджують водою, яка подається у водяну оболонку (сорочку). Гарячі нітрозні гази проходять через теплообмінник 8, де охолоджуються до 4500 С, і водяний холодильник-конденсатор 5, де охолоджуються до 400 С. При цьому утворюється 50- 60%-ний розчин HNO3, який відво¬дять 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.

Рис.2. Схема установки для виробництва HNO3 при підвищеному тиску:

1-збірник рідкого NH2;2-газодувка;3-ваги;4-випарник NH3; 5-холоднльннк-конденсатор;6-поглинальна колона;7-фільтр; 8-теплообмінник;9-керамічний фільтр;10-змішувач;11-контактний апарат; 12-газозбірник;13-компресор; 14-фільтр для повітря.

3.2.Виробництво конценрованої азотної кислоти.

Збільшити концентрацію розбавленої HNO3, добутої за однією з розглянутих схем, звичайною перегонкою неможливо. При перегонці водних розчинів кислоти з вмістом HNO3 менш як 68,4% в ректифікаційній колоні утворюється азеотропна суміш (температура кипіння 121,90 С), що містить 68,4% HNO3 і воду. Якщо переганяти HNO3 концентрацією понад 68,4% HNO3, то в дистиляті утворюватиметься HNO3, вищої концентрації, ніж кипляча рідина, доти, поки концентрація киплячої рідини знизиться до 68,4% HNO3. Щоб утворилась кислота з вмістом HNO3 понад 68,4% , перегонку про¬вадять разом з концентрованою H2SO4, яка утримує воду.

Схему установки для концентрування НNO3 наведено на рис. 3.Купоросне масло подається на шістнадцяту знизу тарілку ректифікаційної колони 2. Частина розбавленої НNO3 алюмінієвим тру¬бопроводом надходить у колону через випарник 1, який обігрівається водяною парою. Попереднє випаровування навіть частини HNO3 підвищує продуктивність колони і зменшує витрати купоросного масла.

З випарника пара НNO3 надходить на десяту тарілку колони 2, а решта -на тринадцяту. Купоросне масло, перетікаючи з тарілки на тарілку, змішується з розбавленою HNO3.

Для денітрації відпрацьованої H2SO4 в нижню частину колони подається перегріта водяна пара з температурою близько 2500 С, при дії якої НNO3 випаровується з суміші. Пара HNO3, що виходить з колони з температурою 70-850С, конденсується в феросилідовому холодильнику 3. Концентрована 98-99%-на НNO3 містить ще багато розчиненого NO2, який утворився внаслідок розкладання НNO3.Щоб звільнити НNO3 від оксидів азоту,її повертають після холодильника 3 в верхню частину колони 2, де вона проходить через 2-3 тарілки і продувається парою HNO3. Після виходу з колони концентрована HNO3 охолоджується в холодильнику 4 і надходить на склад готової продукції.