氮氧化物气体吸收.ppt

氮氧化物气体中除了一氧化氮外，其它的氮氧化物 都能按下列各式与水互相作用 2N02+H20=HN03+HNO2 △H=-11.6kJlmol (13) N204+H20=HN03+HNO2 △H=-59.2kJlmol (14) N203+H20=2HN02 △H=-55.7kJlmol (15) 实际上，N203含量极少，亚硝酸在工业生产条件下 会迅速分解。 3HN02=HN03+2NO+H20 △H=+75.9kJlmol (16) 因此，用水吸收氮氧化物的总反应式可概括如下: 3N02+H20=2HN03+NO △H=-136.2kJlmol (17);可见，被 水吸收的NO2的总数只有2/3生成硝酸，还有1/3又变成NO。要使1molNO完全转化为HNO3，氧化的量应有： 1+1/3+(1/3)2+(1/3)3+…=1.5 mol 1、吸收反应平衡和平衡浓度 为了测定及计算方便起见，把平衡常数分成两个系数来研究 K1=pNO/p3NO2 K2=p2HNO3/pH2O 平衡常数只与温度有关，而K1与K2除了与温度有关外，还与溶液中酸含量有关。酸浓度改变时，K1与K2均要变化。图3.35为系数K1与温度的关系。 由图可以看出，温度越低，K1值越大；硝酸浓度越低，K1值也越大。若K1为定值，则温度越低，酸浓度越大。因此，只有在较低温度下才能获得较浓硝酸。K2值与温度及硝酸浓度间的关系和K1相反，温度越高K2值越大。;虽然低浓度硝酸有利于吸收，但是生产中要考虑吸收速度的大小。当硝酸浓度60%时，lgK11，吸收几乎不能进行。 综上所述，用硝酸水溶液吸收氮氧化物气体，成品酸所能达到的浓度有一定的限制，常压法不超过50%;2.、氮氧化物吸收速度问题 在吸收塔内用水吸收氮氧化物的反应: 3N02+H20二2HN03+NO (18) 2N0+02二2N02 (19) 以水吸收氮氧化物是一个非均相的气流反应：首先是气相中二氧化氮和四氧化二氮通过气膜和液膜向液相按扩散；其次是液相中NO2和N2O4与水作用生成硝酸和亚硝酸；而后亚硝酸分解成硝酸及NO；最后是NO从液相向气相扩散 研究表明液相中氮氧化物与水反应是整个速度的 控制步骤。在吸收系统的前部，气体中氮氧化物和硝酸浓度都较高，所以NO的氧化速度大于N02的吸收速度。到吸收系统的后部，N02的吸收速 度大于NO的氧化速度。只是在吸收系统中部，两个反应的速度都必须考虑。;3.氮氧化物吸收条件的选择 总吸收度指气体中被吸收的氮氧化物总量与进入吸收系统的气体中氮氧化物总量之比。 产品酸浓度愈高，吸收容积系数【m3/t*d 】 （ 即每昼夜1t 100%HNO3所需的吸收容积）越大。温度和产品浓度一定时，总吸收度越大，吸收容积系数越大。 在温度和产品浓度一定时，总吸收度越大，则吸收容积系数越大。因而吸收塔尺寸与造价越大，操作费用也越大。加快反应速度，尽可能减少吸收系数，是选择吸收过程操作条件的基本原则 ;(1) 温度 降低温度，有利平衡向生成硝酸的方向移动，NO的氧化速度加快。在常压下，总吸收度为92%时，若以温度30℃的吸收容积作为I，则5℃时只有0.23，而40℃时高达1.50。所以无论从提高成品酸的浓度，还是从提高吸收设备的生产强度，降低温度都是有利的。 ;（2）压力 提高压力，不仅可使平衡向生成硝酸反应的方 向移动，可制得更浓的成品酸，还可大大减少 吸收体积。 表3.19是当温度为37℃时，两个不同压力下， 每昼夜制造1t硝酸(100 % HN03)不同总吸收的 所需的吸收反应容积。 目前实际生产上除采用常压操作外，加压的有 用0.07, 0.35, 0.4, 0.5, 0.7, 0.9MPa等压力，这 是因为吸收过程在稍微加压下操作已有相当显 著的效果。;(3)气体组成 主要指气体混合物中氮的氧化物浓度和氧浓度。 由吸收反应平衡的讨论可知，使产品酸浓度提高 的措施之一是提高NO2的浓度或提高氧化度αNO 其关系如下式 式中以CHN03—成品酸浓度(55%-60%); CNO2氮氧化物浓度。 增加CN02，可提高CHN03。为了保证进吸收塔气 体的氧化度，气体在进入吸收塔之前必须经过充 分氧化。 ; 气体进