Окиснювальні та абсорбційні процеси в технології азотної кислоти - Автореферат

Усунення зазначених недоліків можливе тільки на основі розробки теоретично аргументованих та експериментально підтверджених ефективних методів інтенсивного проведення всіх стадій технологічного процесу, особливо реакції окиснення оксиду азоту (II) киснем, що протікає як на стадії підготовки нітрозного газу до абсорбції, так і в процесі абсорбції оксидів азоту в абсорбційній колоні. Тісний звязок процесу окиснення NO до NO2 і абсорбції оксиду азоту (IV) розчинами азотної кислоти зумовлює необхідність комплексного підходу при вивченні обох цих стадій. Подальшого розвитку вимагають теоретичні й експериментальні дослідження таких актуальних питань як механізм окиснення NO, застосування збагачених киснем плазмохімічних нітрозних газів і газів парокисневого окиснення аміаку у виробництві азотної кислоти, визначення ролі кисню, інертів і значних парціальних тисків оксидів азоту в процесі кислотоутворення, а також розкриття механізму так званого "рідиннофазового окиснення" оксиду азоту (II). Методи дослідження - експериментальні дослідження процесів окиснення оксиду азоту (II) в динамічних умовах на стендових лабораторних установках під тиском, у тому числі при застосуванні різних за конструкцією насадкових елементів, та абсорбції газів з різним вмістом оксидів азоту і кисню; дослідження в промислових умовах процесів окиснення оксиду азоту (II) та кислотоутворення на стадіях підготовки газу й абсорбції у виробництві азотної кислоти. Вперше отримано такі результати: теоретично обґрунтовано й експериментально доведено ефективність застосування насадкових елементів визначеної конструкції для прискорення процесу окиснення оксиду азоту (II) киснем.У першому розділі на основі критичного аналізу літературних джерел розглянуто фізико-хімічні основи процесів переробки оксидів азоту в азотну кислоту, а також сучасний стан питання технологічної реалізації реакцій окиснення оксиду азоту (II) киснем (у тому числі, повітрям) і абсорбції оксиду азоту (IV) розчинами азотної кислоти. Основною причиною різкого уповільнення процесу переробки оксидів азоту в азотну кислоту в абсорбційній колоні є постійна й безупинна регенерація оксиду азоту (II) у кількості 1/3 від обсягу оксиду азоту (IV), що поглинувся, і потребує повторного окиснення. Відносно процесів поглинання оксидів азоту слід відзначити, що дані про рівноважний їх склад над розчинами азотної кислоти можуть бути основою для оцінки процесу взаємодії оксидів азоту з розчинами HNO3 лише для середніх значень концентрації азотної кислоти, газу і температури. Для оцінки частки процесу окиснення NO в присутності насадки було розраховане значення питомого приросту ступеня окиснення NO, (де Da - приріст ступеня окиснення за рахунок присутності насадки), і отримана залежність від вмісту NO у газі (див. рис. З використанням рівняння (3) для розрахунку ступеня окиснення оксиду азоту (II) у динамічних умовах і рівняння (5), що описує приріст ступеня окиснення NO із застосуванням насадки, отримано модель для розрахунку ступеня окиснення NO киснем (a), (6)На основі аналізу стану технології азотної кислоти, термодинаміки, кінетики і механізму окиснювальних і масообмінних стадій її одержання сформульовано мету роботи та обрано напрямки і умови власних досліджень. Встановлено вплив дифузійних процесів на швидкість реакції окиснення оксиду азоту (II) киснем до оксиду азоту (IV) за тиском до 1,0 МПА. Запропоновано новий механізм окиснення оксиду азоту (II) з отриманням проміжного комплексу O2NOЧNO, що дозволило пояснити негативний температурний коефіцієнт реакції. Вперше визначено частку “рідиннофазового окиснення”, що протікає на поверхні розподілу фаз газ - рідина, яка у прирості кислотоутворення складає до 45 % при абсорбції збагачених киснем до 49 %об. нітрозних газів, азотною кислотою. Встановлено абсолютні величини додаткового кислотоутворення, яке пропорційне поверхні насадки, що входить до складу окиснювально-масообмінних елементів, при цьому Dfy/f зменшується з ростом концентрації азотної кислоти (особливо при СHNOЗ> >25 %мас.).

Основний зміст роботи