Дипломная работа: Разработка технологии концентрирования серной кислоты
Сконденсированная азотная кислота стекает в общий коллектор конденсатора и пройдя холодильник (поз.2), с температурой 30 ºС поступает в склад готовой продукции.
Из склада готовой продукции концентрированная азотная кислота передается на нитрование целлюлозы.
Серная кислота постепенно, насыщаясь водой, стекает по царгам вниз и перекачивается в отделение концентрирования серной кислоты.
Несконденсировавшиеся пары азотной кислоты и окислы азота поступают в холодильник - конденсатор (поз.3) для отделения от брызг азотной кислоты и далее поступают в абсорбер (поз.4), куда на орошение подается вода. При этом протекают реакции:
2NO2 + H2 O = HNO3 + HNO2 + 116.1 кДж (2.20)
N2 O4 + H2 O = HNO3 + HNO2 + 59.2 кДж (2.21)
N2 O3 + H2 O = 2 HNO2 +55.4 кДж (2.22)
Процесс образования разбавленной азотной кислоты включает следующие стадии:
- диффузия оксидов азота из газовой в жидкую фазу;
- взаимодействие оксидов азота с водой и образование азотной и азотистой кислот;
- разложение азотистой кислоты до азотной кислоты и оксида азота (II).
Азотистая кислота, образующаяся при абсорбции окислов азота водой в абсорбционной башне (поз.9), малоустойчива и разлагается.
Суммарная реакция разложения азотистой кислоты связана с образованием окиси азота и азотной кислоты:
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2 O – 75.87 кДж (2.23)
С повышением температуры скорость этой реакции резко увеличивается, однако и при обычной температуре скорость разложения азотистой кислоты довольно велика.
Суммарная реакция образования азотной кислоты описывается уравнениями:
2NO2 + H2 O = HNO2 + HNO3 (2.24)
3HNO = HNO + 2NO + HO (2.25)
__________________________________________
3NO2 + H2 O = 2HNO3 + NO + 136.2 кДж (2.26)
и
N2 O3 + H2 O = 2HNO2 (2.27)
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2 O (2.28)
____________________________________________
3N2 O3 + H2 O = 2 HNO3 + 4 NO (2.29)
В обычных условиях поглощения двуокиси азота (0,3 – 10 % NO + NO2 в газе, 25 – 40°С, 0,001 – 0,008 МПа) скорость процесса абсорбции определяется скоростью диффузионного процесса. В первой (кинетической) области при малом содержании NO2 в газе (до 0,3 %) скорость абсорбции пропорционально концентрации двуокиси азота и не зависит от линейной скорости газа; во второй (диффузионной) области при высоком содержании NO2 в газе скорость абсорбции зависит и от линейной скорости газа.
Главными факторами, определяющими большую скорость образования азотной кислоты из окиси азота, являются проведение процесса абсорбции под давлением при пониженных температурах с применением богатых по содержанию окислов азота нитрозных газов и создание условий для более полного соприкосновения газа с жидкостью.
Далее идет процесс абсорбции, который протекает в абсорбционной башне (поз.9), которая имеет колосниковую решетку, на которой уложены кольца Рашига для увеличения поверхности контакта фаз.
Полученная в процессе абсорбции 5% - ая азотная кислота идет на подпитку для получения более концентрированной кислоты. В результате процесса абсорбции образуется 40%-ая азотная кислота, которая поступает в сборный бак (поз. 7), откуда с помощью центробежных насосов возвращается в цикл.