Способ получения азотной кислоты

 

Изобретение относится к области производства азотной кислоты из нитрозных газов. Сущность изобретения состоит в абсорбции нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым с холодильника-конденсатора в среднюю часть абсорбционной колонны, поглощение ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной тарелки колонны, регенерированной от непрореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10%, двумя потоками, один из которых направляют на первую тарелку сверху в количестве 1,0-2,0 кг жидкости/кг газа, а с другой стороны - в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/кг газа под отбойную тарелку, и регенерацию проводят подачей воздуха в регенератор в количестве 0,04-0,1 кг газа/кг жидкости. Изобретение позволяет повысить эффективность абсорбции и удешевить процесс. 2 табл., 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к химической технологии и касается интенсификации переработки оксидов азота в азотную кислоту.

Известен способ переработки оксидов азота в азотную кислоту в абсорбционной колонне разбавленной азотной кислотой, подаваемой из сепаратора в среднюю часть колонны.

Дополнительную воду, необходимую для получения кислоты, вводят в верхнюю часть абсорбционной колонны, деминерализованную воду - на верхнюю 36-ю тарелку и на 33-ю тарелку - конденсат соковых паров, содержащий небольшое количество аммиачной селитры [1].

Однако при переработке нитрозных газов отходящие газы в промышленных условиях содержат оксиды азота после абсорбции в количестве 0,01%, значительно превышающем допустимое содержание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ производства азотной кислоты путем каталитического окисления аммиака с получением оксида азота и окисления в диоксид азота с последующей абсорбцией нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым с промывателя на тарелку, содержащую 42,5 5%-ную азотную кислоту, конденсатом азотной кислоты, подаваемым с холодильника-конденсатора в нижнюю часть абсорбционной колонны вместе с нитрозными газами, конденсатом водяного пара из сборника после воздушных конденсаторов паровой турбины [2].

В этом случае отходящие газы в промышленных условиях содержат оксиды азота в количестве 0,04%, значительно превышающем допустимое содержание. Это снижает степень использования сырья и требует применения каталитической очистки, значительно удорожающей производство.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности абсорбции и удешевление процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения азотной кислоты, включающему абсорбцию нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым из холодильника-конденсатора, поглощение ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной (глухой) тарелки колонны, регенерированной от не прореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10%, двумя потоками, один из которых направляют на первую тарелку сверху в количестве 1-2,2 кг жидкости/1 кг газа, а другой - в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/1 кг газа под отбойную тарелку, и регенерацию проводят подачей воздуха в регенератор в количестве 0,04-0,1 кг газа/1 кг жидкости.

Отличительными признаками предложенного способа является то, что поглощение нитрозных газов ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной тарелки колонны, регенерированной от не прореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10%, двумя потоками, один из которых в количестве 1-2,2 кг жидкости/1 кг газа направляют на первую тарелку сверху колонны, а другой - в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/1 кг газа под отбойную тарелку, и регенерацию проводят подачей воздуха в количестве 0,04-0,1 кг газа/1 кг жидкости.

Такой процесс обеспечивает создание дополнительной абсорбционной зоны в верхней части колонны, в которой происходит одновременно как поглощение оксидов азота, так и их растворение в азотной кислоте, проведение последующего процесса абсорбцией с любой плотностью его орошения, а значит, и возможностью получения любой заданной концентрации азотной кислоты до 70% при снижении содержания оксидов азота в отходящих газах до 0,005-0,009%, возможным исключением стадии каталитической очистки выхлопных газов, уменьшение количества оборудования и расхода энергии.

В Таблицах 1 и 2 приведены отличительные признаки предложенного способа и сравнение существующих показателей с предложенными.

Если концентрация азотной кислоты, подаваемой на абсорбцию 1-го потока, меньше 5%, а количество меньше 1 кг жидкости на 1 кг газа, то степень растворения оксидов азота составит всего 50% и содержание оксидов азота на выходе из колонны будет 0,06%.

Увеличение концентрации азотной кислоты более 10% в количестве более 2,0 кг жидкости на 1 кг газа не целесообразно, т.к. увеличение степени растворения оксидов азота выше 95,58% не происходит.

На чертеже представлена схема установки для производства азотной кислоты.

Она включает холодильник-конденсатор 1, абсорбционную колонну 2, продувочную колонну 3, регенератор 4, смеситель 5, насос 6, газовый трубопровод 7 регенератора 4, подключенный к линии подачи нитрозного газа из продувочной колонны 3 в абсорбционную колонну 2.

Воздушный трубопровод регенератора 4 подключен к линии подачи воздуха в продувочную колонну 3.

Смеситель 5 дополнительно снабжен линией подачи конденсата водяного пара 9.

Выход насоса 6 подключен к верху абсорбционной колонны 2 двумя трубопроводами 10 и 11 подачи азотной кислоты концентрацией 5-10%.

Работа установки осуществляется следующим способом.

Пример 1.

Нитрозный газ, содержащий в вес.%: N₂ - 68, О₂ - 6, NO - 2, NO₂ - 8 и Н₂О - 16, в количестве 55000 нм³ /час с температурой 180°С поступает в холодильник-конденсатор 1, где охлаждается до 55°С. При охлаждении нитрозного газа образуется конденсат азотной кислоты (46% НNО₃), который подают в абсорбционную колонну 2 на 10 тарелку.

Нитрозный газ с температурой 55°С из холодильника-конденсатора 1 поступает в абсорбционную колонну 2, орошаемую двумя потоками азотной кислоты концентрацией 5%.

Первый поток HNO₃ в количестве 1 кг жидкости/1 кг газа направляют по линии 10 на первую тарелку сверху.

Другой поток в количестве 0,091 кг жидкости/1 кг газа направляют под отбойную тарелку.

В абсорбционной колонне диаметром 3,2 м, содержащей 47 сетчатых тарелок, под давлением 7,3 атм при температуре 30-50°С происходит одновременное поглощение оксидов азота и растворение их в азотной кислоте.

Степень растворения составляет 92,5%.

Образующаяся на 5 тарелке сверху азотная кислота с концентрацией 12% направляется в регенератор 4 для удаления растворенных оксидов азота, которые по линии 7 подают в основной поток нитрозного газа, подаваемого в нижнюю часть абсорбционной колонны 2 из холодильника-конденсатора 1 и продувочной колонны 3.

Азотная кислота из регенератора 4 направляется в смеситель 5, где происходит разбавление кислоты конденсатом водяного пара до концентрации 5% и насосом 6 подается в абсорбционную колонну 2.

Продукционная азотная кислота концентрацией 60% из абсорбера 2 поступает в продувочную колонну 3, здесь при температуре 60-70°С воздухом в количестве 3750 м³/час выдуваются растворенные в ней оксиды азота, направляемые в абсорбционную колонну 2, продукционная кислота отправляется на склад.

Хвостовые газы с содержанием 0,009% оксидов азота из абсорбционной колонны 2 выбрасываются в атмосферу.

Пример 2.

Способ проводят аналогично примеру 1. Концентрация азотной кислоты, подаваемой в абсорбционную колонну 2, составляет 8%, количество азотной кислоты, подаваемой на орошение, 1,5 кг жидкости/1 кг газа в первом потоке и 0,1 кг жидкости/1 кг газа во втором. Расход воздуха на регенерацию - 0,08 кг газа/1 кг жидкости. Содержание оксидов азота в хвостовых газах - 0,0068%.

Пример 3.

Способ проводят аналогично примеру 1. Концентрация азотной кислоты, подаваемой в абсорбционную колонну 2, составляет 10%, количество азотной кислоты, подаваемой на орошение, 2 кг жидкости/1 кг газа в первом потоке и 0,12 кг жидкости/1 кг газа во втором. Расход воздуха на регенерацию - 0,1 кг газа/1 кг жидкости. Содержание оксидов азота в хвостовых газах - 0,005%.

Источники информации

1. Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности./Под ред. В.М. Олевского. М.: Химия, 1985 г., с.310-314.

2. То же, с.330-334 (прототип).

Формула изобретения

Способ получения азотной кислоты, включающий абсорбцию нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым из холодильника-конденсатора в среднюю часть абсорбционной колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности абсорбции и удешевления процесса, поглощение ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной тарелки, регенерированной от непрореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10% двумя потоками, один из которых в количестве 1-2 кг жидкости/кг газа направляют на первую тарелку сверху колонны, а другой в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/кг газа под отбойную тарелку и регенерацию проводят подачей воздуха в регенератор в количестве 0,04-0,1 кг газа/кг жидкости.

РИСУНКИ