第3章硫酸与硝酸选读.ppt

* (4)混合气体组成 增加n(O2)，有利于增加氨氧化率，增加n(NH3)，可提高催化剂生产强度。 v=n(O2)/n(NH3)=1.7~2 为提高生产能力，加入纯氧配成氨-富氧空气混合物，氨含量不超过12.5%~13%. (5)爆炸及其预防措施 氨-空气混合气，一定浓度氨遇火源会爆炸。 严格控制操作条件。 * * 5)氨催化氧化工艺流程及反应器 * 氨氧化炉 * 氨氧化炉与废热锅炉组合 有效利用氨氧化反应热 * 3.2.2.2 一氧化氮的氧化 分子数减少的可逆放热反应，降温加压利于NO氧化。 NO氧化为NO2最慢，为控制步骤。 * 1)一氧化氮氧化反应的化学平衡 气相中，NO,NO2,N2O3,N2O4,O2的平衡组成 * 平衡常数与温度的关系 温度较低时225.9℃，NO氧化反应可认为不可逆。常压下温度低于100℃或0.5Mpa温度低于200℃时，NO完全氧化为NO2。 * 2)一氧化氮氧化的反应速度 工业生产，温度低于200℃，反应不可逆，上式为： 根据氧化时间算图 结论:NO完全氧化，需要很长时间； 压力对K影响不大，加压氧化时间减少，可加快氧化速度； 温度降低，K增加，氧化时间减少，反应速度加快。 已知初始浓度和总压，积分上式，得 * 3)一氧化氮氧化的工艺过程 加压、低温、适宜气体浓度有利于NO氧化，利于吸收。 问题：降温过程中，NO不断氧化，而气体中水分也冷凝，使 NO2溶解在水中成为稀硝酸，不利于吸收。 措施：快速冷却，使气体中水分尽快冷凝除去，再氧化。 干法氧化：气体通过氧化塔充分停留氧化，冷却排除热量。 湿法氧化：气体在塔中用较浓的硝酸喷淋。喷淋酸带走氧化 放出的热量，且温度、浓度一定时 2HNO3 + NO == 3NO2 + H2O * 3.2.2.3 氮氧化物气体的吸收 2NO2+ H2O == HNO3 + HNO2 △H=-11.6kJ/mol N2O3+ H2O == 2HNO2 △H=-55.7kJ/mol N2O4+ H2O == HNO3 + HNO2 △H=-59.2kJ/mol HNO2 == HNO3 + 2NO +H2O △H=+75.9kJ/mol 总反应： 3NO2+ H2O == 2HNO3 + NO △H=-136.2kJ/mol NO要继续氧化，吸收时，塔内NO2吸收和NO氧化同时进行。 放热、分子数减少的可逆反应，低温、高压利于反应。 * 1)吸收反应平衡和平衡浓度 温度越低，K1越大； 硝酸浓度越低，K1越大； K1一定，温度越低，酸浓度越大。 温度越高，K2越大。 低浓度硝酸吸收NO2，成品酸浓度有限制，常压50%，降温、加压可提高浓度。加压更为显著。 * 3.2.2.3 氮氧化物气体的吸收 2)氮氧化物吸收速度问题 研究表明，液相中氮氧化物与水反应是控制步骤。 加压吸收多采用筛板塔，常压吸收多采用填料塔。 * 3.2.2.3 氮氧化物气体的吸收 3)氮氧化物吸收条件的选择 吸收任务：硝酸浓度尽可能高，总吸收度尽可能大。 * (1)温度 降低温度，水或冷冻盐水降温。 (2)压力 提高压力，采用0.07、0.35、0.4、0.5、0.7、0.9MPa等，稍加压效果显著。 * (3)气体组成： 氮氧化物和氧的浓度 提高NO2浓度或NO氧化度可提高HNO3浓度，进塔前NO充分氧化。 气体进塔位置：从塔顶加入，上半部氧化，下半部吸收。 吸收部分加二次空气，氧含量通过尾气中氧的体积分数控制，一般 3%~5%。 氧浓度 * 氨催化氧化采用纯氧或富氧空气，提高氨氧化率同时，对吸收有利。 * 4)吸收流程 (1)常压下的填料塔 要求：同时进行吸收和氧化。移走吸收热量，保证吸收率，要有足够的循环酸，5~7塔串联操作。 塔：自由空间率和大的比表面积。 酸喷淋量：前几塔大于后几塔。 流向：以节省气体管道为原则。 * (2)常压下氮氧化物吸收流程与成品酸的漂白 漂白： 第一、第二塔引出的成品酸因溶解有氮氧化物而呈黄色，通入空气使溶解的氮氧化物解吸—漂白。 尾气处理： 尾气含有的1%氮氧化物用纯碱吸收。 加压吸收，尾气用膨胀机回收能量。 * 3.2.2.4 稀硝酸生产工艺流程 常压法、加压法、综合法。 工艺流程衡量标准：技术经济指标和投资费用。 包括：氨耗、铂耗、电耗、冷却水消耗等。 综合法具明显优势。常压氧化，加压吸收。 * 氧化炉和废热锅炉联合装置，透平压缩机，泡沫筛板吸收塔。 * 3.2.3尾气的治