5.1.5. Комбинированный способ производства разбавленной азотной кислоты
В комбинированном способе производства разбавленной азотной кислоты стадия окисления аммиака и стадия поглощения оксида азота (IV) и его димера различаются режимами проведения процессов.
Для окисления аммиака оптимальными условиями являются высокая температура и относительно низкое давление.
Для поглощения оксида азота (IV) – низкая температура и высокое давление.
Реакция окисления аммиака до оксида азота (II) проводится в контактном аппарате под атмосферным давлением и в присутствии катализатора.
1) Атмосферный воздух и аммиак перед подачей в смесительную камеру контактного аппарата подвергают очистке от механических и химических примесей в фильтрах и подогревают в подогревателе до 80 –120ºС (Рис 4.2):
|
Рис. 5.4. Контактный аппарат для окисления аммиака под атмосферным давлением: 1 - фильтр для пористого картона; 2 - распределительная решётка; 3 - сетка катализатора; 4 - стальные кольца; 5 - корзина с Fe2O3-Cr2O3-катализатором; 6 - змеевик пароперегревателя; 7 - котёл-утилизатор; 8 - пароотделитель; 9 - футеровка из огнеупорного кирпича. |
2) Образовавшаяся аммиачно-воздушная смесь, содержащая до 12% аммиака, проходит тонкую очистку в керамическом фильтре, встроенном в контактный аппарат и поступает на двухступенчатый катализатор, состоящий из платиноидных сеток и таблетированного железнохромового катализатора.
3) В зоне катализа аммиачновоздушная смесь нагревается до температуры катализа – 900ºС за счёт теплоотдачи раскалённых от теплоты реакции платиноидных сеток.
4) Образовавшиеся нитрозные газы последовательно проходят через водяной холодильник и холодильник – конденсатор, где они охлаждаются до 25ºС. При прохождении нитрозных газов через холодильники происходит конденсация паров воды с образованием азотной кислоты различной концентрации (Рис. 5.5):
Рис. 5.5. Схема производства разбавленной азотной кислоты комбинированным способом: 1 - скоростной водный холодильник; 2, 6 - холодильник-конденсатор, 3 - турбокомпрессор из нержавеющей стали; 4 - окислитель, 5 - подогреватель отходящего газа; 7 - поглотительная колонна с ситчатыми тарелками; 8 - турбина для расширения отходящего газа; 9 - фильтр для платины; 10 - электромотор.
В первом холодильнике – 3%-я азотная кислота.
В холодильнике-конденсаторе – 30%-я азотная кислота, которые подаются в адсорбционную колонну.
5) Затем нитрозные газы сжимаются в компрессоре до 0,1 МПа, разогреваясь при этом до 130ºС, и поступают в пустой окислитель, где полностью протекает окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV).
6) Далее нитрозные газы, разогретые при окислении до 200ºС, последовательно охлаждаются в холодильнике до 100ºС и холодильнике-конденсаторе до 40ºС.
7) В холодильнике-конденсаторе остаток воды, образовавшейся в результате окисления аммиака, конденсируется и реагирует с оксидами азота, превращаясь в азотную кислоту. Образовавшаяся азотная кислота подаётся в нижнюю часть поглотительной колонны.
8) Окончательная переработка нитрозных газов в азотную кислоту происходит в поглотительной барботажной колонне (высота 45 м и диаметр 3 м) с ситчатыми тарелкам, которые представляют собой диски с мелкими отверстиями.
Охлаждённые нитрозные газы подаются снизу в поглотительную колонну. Колонна сверху орошается водой, которая, стекая противотоком нитрозным газам, превращается в азотную кислоту.
Жидкость стекает с одной тарелки на другую по трубкам, а газ переходит через отверстия в тарелках и в виде пузырьков барботирует через слой жидкости.
8) Образовавшаяся 60%-я азотная кислота из нижней части колонны отправляется в продувочную колонну, где освобождается от растворённых в ней оксидов азота (отбеливание), затем в хранилище. Оксиды азота возвращаются в поглотительную колонну.
Степень переработки оксидов азота составляет 99%.