Способ получения азотной кислоты

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК

„„SU„„123909

1дц 4 C 01 В 21/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3797380/23-26 (22) 03.10.84 (46) 23.06.86. Бюл. Ф 23 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт текстильной и легкой промышленности им. С.М.Кирова (72) В.С.Чупалов, В.П.Панов, Л.Я.Терещенко, Л.В.Костылева и В.Б.Кутаков (53) 661. 56 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 197530, кл. С О1 В 21/40, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Н 1157014, кл. С 01 В 21/40, )984. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНОЙ

КИСЛО%! под давлением, включающий окисление аммиака с последующей двухстадийной абсорбцией образовавшихся оксидов азота водой в присутствии псевдоожиженного твердого катализатора на второй стадии абсорбции, о тл и ч а ю шийся тем, что, с . целью повышения степени абсорбции и чистоты продукта, в качестве твердого катализатора используют гранулированный сополимер стирола с дивинилбензолом и трибутилфосфатом.

2. Способ по п. 1, о т л .и ч а юшийся тем, что на первой стадии абсорбцию ведут до содержания оксидов азота в газовой фазе 0,27-1,1 об.%,. а на второй — при массовом соотношении катализатора к жидкой фазе, равном (0,1-0,3) : 1.

1239093

Продолжение табл.1 з

0,085

0,068

0,055

О, 04 5

0,035

0,025

0,018

1,21

0,84. 43

0,73

10 44

0,58

0,46

0,35

0,29

Таблица

Концентрация

HNO на тарелке, 7.

Концентрация

МО„в газе под тарелкой, об.%

Тарелка

Таблица 2

Концентрация

HNO на тарелке, Х

Тарелка нцентрация в,газе д тарелкой об.%

6,500

0,190

0,155

0,130

0,099

58,00

3,15

2,50

58,00

10,00

6,50

1,10

1,57

Изобретение относится к способам получения азотной кислоты и касается вопроса интенсификации стадии абсорбции окислов азота.

Цель изобретения — повышение степени абсорбции и чистоты продукта.

Пример 1 (известный) „Процесс производства азотной кислоты ведут под давлением 730 кПа. Нитрозный газ после контактного окисления аммиака, отделения кислого конденсата охлаждением газа и окисления оксида до диоксида азота подают в абсорбционную колонну диаметром 3,2 м, состоящую из 4/ ситчатых тарелок.

10 тарелок сверху колонны имеют отвер стия диаметром 4 мм и свободное сечение 10Х, на которых находится .по

50 кг силикагеля в соотношении с жидкой фазой 0,25:1, нижние 37 тарелок имеют отверстия диаметром 2 мм и свободное сечение 57. Переливы тарелок защищены сеткой из нержавеющей стали для предотвращения переноса силикагеля с тарелки на тарелку. Абсорбер орошается водой в количестве 4720 r Концентрация газа на входе под 10-ю тарелку, считая сверху, Составляет

0,155 об.%, концентрация NO в отходящем газе 0,018 об.7., производительность агрегата 15,04 т/ч HNO>, степень абсорбции 99,7Х, гидравлическое сопротивление в колонне

49,7 кПа.

Изменение концентрации НМО- и га.— за по тарелкам показано,в табл.1.

"у

Пример 2. Нитрозный .гаэ, полученный аналогично примеру 1, подают в абсорбционную колонну диаметром 3„2 м, состоящую из 38 сетчатых

25 тарелок, 21 тарелка сверху колонны имеет отверстия диаметром 4 мм и свободное сечение 10%, на которых в соотношении 0,2:1 находится гранулированный сополимер стирола с дивинил30 бензолом и трибутилфосфатом с диаметром гранул 5 мм, нижние 17 тарелок имеют отверстия диаметром 2 мм, свободное сечение 5%. Абсорбер орошается водой в количестве 4720 кг/ч.

Концентрация газа на входе под 21-ю тарелку, считая сверху колонны, составляет 1,1 об.7, а на выходе иэ колонны 0,016 об.Х, производительность агрегата 15,04 т/ч HNO, сте"

4о пень абсорбции 99,757, гидравлическое сопротивление в колонне 49,0 кПа.

Изменение концентрации HNO> и газа по тарелкам показано в табл. 2

3 1239093

Продолжение табл 2 э !

Продолжение табл.2

36 - 0,03

0,58

8,10

0,90

6,50

0,72

38

0,35

0,016

5,20

0,58

< Показатели по примерам 3 — 6 приведены в табл.3.

0,65

0,04

Таблица 3

КоличестКонцентрация NO„a отход.га-. зе, об.%

Степень абсорбции, %

Количеств о катаСоотношение

Т:Ж во тарелок лиэатора на одной тарелке, кг

99,60

99,77

98,60

21

60

21

99,77

70

Экспериментально установлено, что предлагаемый сополимер ускоряет

:процесс жидкофазного.окисления, NO(NHO ) в ЯО за счет концентрирования на своей поверхности NO(HNO ), т.е. выступает в качестве катализато-, ра, что ведет к повышению степени абсорбции NO и соответственно кон-. центрации азотной кислоты по тарелкам колонны, причем в большей мере, чем при использовании силикагеля.Последнее подтверждается экпериментальными данными, полученными в однопо. — .

З5 лочном барботажном аппарате при 20 С, о приведенной скорости газа 0,3 м/с, парциальном давлении кислорода 20 кПа, плотности орошения 0 5 м /м ч при ф Z

Т:Ж .= 0,25:! и диаметре частиц ката—

40 лизатора 5 мм.

Результаты испытаний даны в табл.4.

Т а б л и ц а 4

Й присутствии сн ликагеля

Концентрация орошаемой кислоты, % присутствии граул сополимера концентр ация выходной кислоты, степень абсорбции,% степень абсорбции,% концентрация выходной кислоты,%

21,0 0,54

0,10

0,4

18,0 0,47

20,0 0,70

22,0 0,77

О, 6

0,22

О,):1

0,3:I

0,05:1

0 35:1

Концентрация газа ИО», степень окисления, 20%i об.%

1 2 Ь

37 0,02 0,41

0,024

0,015

0,090

0,015

,239093

Продолжение табл.4

В присутствии си ликагеля присутствии грал сополимера

Концентрация орошаемой кислоты, %

Концентрация rasa КО», степень окисления, 20%, об.% тепень концентбсорб- рация ии % выходной кислоты,% концеит рация выходно кислоты,степен абсорб цнии%

0,27 3,5

14,0 4,10

20,0 5,80

17,0 10,80

15 0 9,90

11,0 1 5,30

11,0 7,05

0,60

6,0

1,10

6,2

10,6 7,2

10, О !4,8

9,9

1,20

1,50 14,0

9,3 16,5

9,5 16,80

Предлагаемый катализатор является химически устойчивым по отношению к азотной кислоте концентрацией до

10%, что позволяет использовать его в сравнении с известным на большем числе тарелок абсорбционной колонны, считая сверху.

Использование в качестве катализатора жядкофазного окисления НЮ и

NO кислородом сополимера стирола с дивинилбензолом и трибутилфосфатом по сравнению с известным позволяет интенсифицировать абсорбцию 1 10» при ведении процесса на 1 ступени до концентрации МО» 0,27-1,1 об.X. При концентрации ИО» менее 0,27 об.X предлагаемый способ показывает эффективность на уровне известного, а при концентрации более 1,1 об.% дополнительного эффекта уже не дает и, кроме того, азотная кислота загрязняется продуктами распада матрицы сополимера, катализатор быстро теряет активность. Оптимальным является проведение 1 стадии абсорбции до содержания окисдов азота 0,68 об.%, так как в этом случае возможно получение наивысшего экономического эффекта вследствие не только повышения степени абсорбции, но и уменьшения гид30 равлического сопротивления абсорбера, снижения его металлоемкости путем уменьшения количества тарелок в абсорбере.

По предлагаемому способу продукци" онную кислоту получают более высокого ,качества в сравнении с известным. При использовании катализатора на тарелках с концентрацией входящего газа по NO„ менее- 1,1 об.X азотная кислота полностью отвечает OCT (табл.2), а

40 а при большем содержании Ю» азотная кислота содержит 50 мг/л органических примесей, что существенно ниже, чем в случае применения в качестве

-катализатора силикагеля. По иэвест-45 ному способу продукционная кислота всегда в большей илн меньшей степени загрязнена кремниевой кислотой и ее солями.

Результаты испытаний приведены в табл.5.

Таблица 5

1239093

Общее число тарелок в абсорбере

Гидравлическое, Количество . тарелок с катализатором во II ступени

Концентр".— ция МО„в отходящем газе после II ступени, об.у.

Общая степень абсорбции, 7.

Показания сопротивление, кПа

99,6

0,155

49,5

0,26

49,7

1 3

0, 2 7

4 9, 6

0, 68

49, 0

40

38

0,95

48,9

50 мг/л органических примесей

1,20

99, 75

49,1

При соотношении катализатора и жидкой фазы на тарелке с0,-1:1 не достигается устойчивый эффект от применения катализ тора, а при Т:Ж > 0,3:1 показатели процесса практически не изменяются, что подтверждается примерами.

Таким образом, в сравнении с известным предлагаемое техническое решение поэволяетснизить металлоемкость абсорбционного узлаи даетэкономию энергоресурсов путеминтенсификации процесса абсорбции при неизменных степени использования сырья и качества продукта.

Составитель Р.Герасимов

Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Гунько

Заказ 3349/18 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,<

Концентрация !О перед II ступенью абсорбции; об.Х

0,019

0,018

0,016

0,0155

0,016

0,0155

99,-7

99,75

99,77

99,?5