I shamshidinov noorganik moddalar va
Download 7.06 Mb. Pdf ko'rish
|
|
Azot(IV)-oksidni suv bilan absorbsiyalash. Azot(IV)-oksidni suv
bilan absorbsiyalash nitrat kislota ishlab chiqarishning oxirgi bosqichi hisoblanadi. Azot(IV)-oksid va uning dimeri suv bilan quyidagi reaksiya bo‘yicha ta’sirlashadi: 2NO 2 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2 + 116 kj N 2 O 4 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2 + 59 kj Hosil bo‘lgan nitrit kislota beqaror bo‘lib, tez parchalanadi: 3HNO 2 → HNO 3 + 2NO + H 2 O – 75,8 kj Jarayonning umumiy tenglamasi: 3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO + 136,1 kj bo‘ladi. Nitrit angidrid suv bilan ta’sirlashib nitrit kislota hosil qiladi. Azot(II)-oksid va azot(I)-oksid suvda amalda erimaydi. NO 2 absorbsiyasi sodir bo‘lish davomida hosil bo‘ladigan nitrat kislotasi konsentratsiyasi ortib boradi. Bunda nitrat kislota ustidagi azot oksidlari bug‘ bosimi ortadi, bu esa jarayon harakatlantiruvchi kuchini kamaytiradi va shunday qilib, azot(IV)-oksidning nitrat kislotaga aylanishi sekinlashadi. Harorat pasaytirilganda azot(IV)-oksidning yutilish tezligi ortadi, bunda azot(II)-oksidning oksidlanish tezligi ham ortadi. Lekin harorat pasaytirilganda NO 2 ning kislotada eruvchanligi ortsada, u suv bilan ta’sirlashmaydi. Shuning uchun nitroza gazlarini nitrat kislotaga qayta ishlash, odatda, 20-30 O C haroratda o‘tkaziladi. Ammiak-havo aralashmasi (10-12% NH 3 ) ishlatilishi bilan bosim ostida ishlaydigan tizimlarda nitroza gazlarini qayta ishlash orqali 48- 156 50% li nitrat kislotaning suyultirilgan eritmasi olinadi. Bosimning 10 atm ga oshirilishi tarkibida 60-62% HNO 3 bo‘lgan nitrat kislota olish imkoniyatini yaratadi. Nitrat kislota ishlab chiqarishda kislorod bilan boyitilgan havo ishlatish ko‘p miqdorda azot(II)-oksid tutgan nitroza gazlari olishni ta’minlaydi va NO ning NO 2 ga oksidlanish reaksiyasi tezligini oshiradi. Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish sxemasi. Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish qurilmalari bosim ishlatilishiga bog‘liq holda klassifikatsiyalanadi: 1) atmosfera bosimi ostida ishlaydigan qurilmalar; 2) yuqori bosim ostida ishlaydigan qurilmalar; 3) kombinatsiyalashgan qurilmalar, bunda ammiakni oksidlash atmosfera bosimida, NO ni oksidlash va NO 2 suv bilan absorbsiyasi esa yuqori bosimda amalga oshiriladi. Atmosfera bosimi ostida ishlaydigan suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish sxemasi 2.20-rasmda ko‘rsatilgan. 2.20-rasm. Atmosfera bosimi ostida ishlaydigan suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish qurilmasining sxemasi Qurilmaga havo korxona maydoni tashqarisidan keladigan tashqi quvur 1 orqali kiradi. Havoni mexanik va kimyoviy qo‘shimchalardan tozalash uchun elakli ko‘pikli yuvgich 2 va karton filtr 3 o‘rnatiladi. Ammiak mexanik qo‘shimchalar va moydan koksli filtr 5 va karton filtr 6 da tozalanadi. Havo, ammiak va qo‘shimcha kislorodni uzatish ammiak-havo ventilyatori 4 yordamida shunday hisobda amalga oshiriladiki, bunda gaz aralashmasi tarkibida 10-12% NH 3 bo‘lishi kerak. So‘ngra gazlar aralashmasi porolit filtr 7 orqali o‘tadi, unda g‘ovak sopol bilan filtrlab tozalanadi hamda kontakt jihozi 8 ning (2.19- rasm) yuqori qismiga beriladi. Kontakt jihozidan chiqishda nitroza gazlarining harorati odatda 800 O C atrofida ushlab turiladi. Yuttirgich- 157 qozon 9 da gazlar issiqligidan suv bug‘i ishlab chiqarishda foydalaniladi va gazlar harorati 250 O C gacha pasaytiriladi. So‘ngra gazlar suv bilan sovutgich 10 va 11 da 30 O C haroratgacha sovutiladi. Bunda suv bug‘i kondensatsiyasi va azot(II)-oksidning oksidlanishi qisman sodir bo‘ladi. Tezkor sovutgich 10 da NO ning oksidlanish darajasi oz bo‘ladi, shuning uchun unda 3% li nitrat kislota hosil bo‘ladi. Sovutgich 11 da esa 25% HNO 3 konsentratsiyali kislota olinadi. Nitroza gazlari gidrozatvor 12 dan o‘tgach, gaz purkagich 13 bilan absorbsiya minorasiga uzatiladi, u yerda birin-ketin ulangan kislotali absorsiya minoralari 14 dan o‘tadi. Minoralar kislotabardosh halqalardan iborat to‘ldirgichlar bilan to‘ldirilgan. Minoralarga sovutgichlar 15 va nasoslar o‘rnatilgan bo‘ladi. Agar nitroza gazlarini qayta ishlash atmosfera bosimida amalga oshirilsa, odatda kislotali absorbsiya olti- sakkiz minorada o‘tkaziladi. NO 2 ni yuttirish uchun suv oxirgi minora 14 ga gaz yo‘nalishi bo‘yicha beriladi. Hosil bo‘ladigan kislota gaz oqimiga qarama-qarshi oqimda barcha minoralardan o‘tadi va oxiri birinchi minoraga kelib tushadi. Mahsulot – taxminan 50% li nitrat kislota eritmasi – ikkinchi minoradan gaz oqimi yo‘nalishida ajratib olinadi. Kislotali minoralarda absorbsiyaga keladigan azot oksidlarining taxminan 90% miqdori qayta ishlanadi. Kislotali absorbsiya minoralaridan tashqarida qoldiq NO ni NO 2 ga oksidlash uchun minora 16 o‘rnatilgan, nitroza gazlari undan o‘tib minora 17 da soda eritmasi bilan ishqorli absorbsiyaga keladi va chiqindi gaz chiqarish quvuri 18 orqali atmosferaga chiqarib yuboriladi. Ishqoriy absorbsiya minorasida bir vaqtning o‘zida azot(IV)-oksid va NO + NO 2 (N 2 O 3 ) aralashmasi yutiladi, bunda gaz fazasiga NO ajralishi yo‘qotiladi, bu xuddi suvli absorbsiya kabi sodir bo‘ladi: NO + NO 2 + Na 2 CO 3 → 2NaNO 2 + CO 2 2NO 2 + Na 2 CO 3 → NaNO 2 + NaNO 3 + CO 2 Tarkibida natriy nitrit va nitrat tutgan eritma gaz harakat yo‘nalishi bo‘yicha birinchi ishqoriy absorbsiya minorasidan chiqariladi, undan qishloq xo‘jaligida mineral o‘g‘it sifatida ishlatiladigan natriy nitrat olinadi. Chiqindi gaz tarkibida 0,05-0,15% atrofida azot oksidlari bo‘ladi. Yuqori bosim ostida (7-10 atm) suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish sxemasi 2.21-rasmda ko‘rsatilgan. 158 2.21-rasm. 7-10 atm bosim ostida suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun qurilma sxemasi. Suv yoki soda eritmasi bilan skrubber 1 da yuvilgan va asbest yoki kartonli quruq filtr 2 da filtrlab tozalangan atmosfera havosi belgilangan bosimgacha siqish uchun quvurli kompressor 4 ga yuboriladi, bunda u taxminan 110-120 O C gacha qiziydi va aralashtirgich 10 ga boradi. Bu yerda u bug‘latgich 8 dan keladigan hamda moy va katalizator changidan tozalash uchun filtr 9 orqali o‘tgan ammiak bilan aralashadi. Aralashtirgich 10 da olingan tarkibida 10-12% NH 3 tutgan ammiak-havo aralashmasi kontakt jihozi 11 ga yuboriladi. Kontakt jihozida ammiakning azot(II)-oksidga oksidlanishi 900 O C haroratda sodir bo‘ladi. Qaynoq nitroza gazlari kontakt jihozidan yuttirgich qozon 12 ga yuboriladi, u yerda 400 O C haroratgacha sovutiladi. So‘ngra gaz 40-50 O C gacha keyingi sovutish uchun kondensator-sovutgich 13 ga beriladi. Kondensator yo‘li bo‘yicha nitroza gaziga havo qo‘shib boriladi. Bu NO ning NO 2 ga keyingi oksidlanishini yaxshilaydi. Nitroza gazlarining kondensatorda oksidlanishi tez sodir bo‘ladi, bunda NO 2 kondensatsiyalanadigan suv bug‘i bilan 53-56% li nitrat kislota hosil qiladi. Nitrat kislotaning bu miqdori kislota qurilmasida olinadigan barcha kislotaning 50% gachani tashkil etadi. Kontakt jihozidan nitroza gazlari bilan chiqadigan platina zarrachalarini ajratish uchun kondensatorda hosil bo‘ladigan nitrat kislota filtr 14 orqali o‘tadi va tarelkali absorbsiya minorasi 15 ga kelib tushadi. Nitroza gazlari kondensator 13 dan absorbsiya minorasi 15 ning quyi qismiga yuboriladi va unda pastdan yuqoriga qarab o‘tadi. Absorbsiya minorasining yuqorisidan kondensat beriladi, hosil bo‘ladigan 60-62% HNO 3 159 konsentratsiyali nitrat kislota esa minoraning pastki qismidan chiqariladi. Nitrat kislota hosil bo‘lishida kolonnada ajraladigan issiqlikni chiqarib olish uchun minora tarelkalariga sovuq suv aylanadigan aylana quvurli sovutgichlar joylashtirilgan bo‘ladi. Absorbsiya minoralaridan chiqadigan gazlar (chiqindi gazlar) tarkibida 0,15% gacha azot oksidlari (NO va NO 2 ) bo‘ladi. Bu gazlar qizdirgich 7 ga, u yerda yuttirgich qozondan olinadigan bug‘ bilan qizdiriladi, so‘ngra ular bosimidan foydalanish uchun kengayish trubinalari 3 ga yuboriladi. Bu esa havoni siqish uchun sarflanadigan 40% gacha energiyani tejash imkonini beradi. Minora 15 dan chiqadigan gazlarni qizdirish uchun yuttirgich qozondan keyingi nitroza gazlarini bug‘ bilan birgalikda ishlatish mumkin. Tizimning asosiy jihozlari (kondensator, absorbsiya minoralari va boshqalar) xrom-nikelli po‘latdan tayyorlanadi. Absorbsiya minorasi konstruksiyasi qalpoqli yoki teshikli (elakli) barbotaj tarelkali tayyorlanadi. Yuqori bosim ostida ishlaydigan qurilmalar atmosfera bosimi ostida ishlaydigan qurilmalar bilan taqqoslanganda bir qator afzalliklarga ega bo‘ladi: 1) azot oksidlarini nitrat kislotaga qayta ishlash 98-99% gacha, kislota konsentratsiyasi esa 60-62% gacha ortadi. Ishqoriy absorbsiyaning zarurati bo‘lmaydi; 2) absorbsiya minoralarining hajmi atmosfera bosimi ostida ishlaydigan to‘ldirgichli tizim minoralariga nisbatan o‘n martalab kichik bo‘ladi; 3) jihozlarni maxsus po‘latdan tayyorlash sarfi va qurilmani barpo etish kapital xarajatlari kamayadi. Qimmatbaho platina katalizatori yo‘qotilishining ko‘payishi va bosimni oshirilishi hisobiga energiya sarfining ortishi bu usulning asosiy kamchiligi hisoblanadi. Nitrat kislota ishlab chiqarishning kombinatsiyalashgan usulida ammiakni oksidlash atmosfera bosimi ostida, azot(II)-oksidni oksidlash va azot oksidlarini suvga yuttirish jarayonlari esa bosim ostida ishlaydigan qurilmalarda amalga oshiriladi (2.22-rasm). Nitroza gazlari birin-ketin ikkita sovutgichda sovutiladi va quvurli kompressor bilan 3,5 atm bosimgacha siqiladi, bunda ular 120-130 O C haroratgacha qiziydi. NO oksidlanish reaksiyasi issiqligi hisobiga oksidlagichda gazlar harorati 200-220 O C gacha ortadi. Nitroza gazlari oksidlagichdan so‘ng dastlab issiqlik almashtirgichda chiqindi gazlari bilan, so‘ngra sovutgich-kondensatorda suv bilan sovutiladi. 160 2.22-rasm. Kombinatsiyalashgan usulda suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish uchun qurilma sxemasi: 1,2-sovutgichlar; 3-quvurli kompressor dvigateli; 4-reduktor; 5-nitroza gazlari quvurli kompressori; 6-chiqindi gazlarini kengaytirish uchun quvur; 7-oksidlash minorasi; 8-issiqlik almashtirgich; 9-sovutgich-kondensator; 10-absorbsiya minorasi; 11,12-nitrat kislota yig‘gichi. 3,5 atm bosim ostida nitroza gazlarini nitrat kislotaga qayta ishlash tarelkali absorbsiya minoralarida o‘tkaziladi. Chiqindi gazlari energiya rekuperatsiyasi uchun quvurli kompressor elektromotori bilan bir valga biriktirilgan kengaytirish quvuriga yuboriladi. Turli xil usullarda nitrat kislota ishlab chiqarish bo‘yicha solishtirma ma’lumotlar 2.4-jadvalda keltirilgan. 2.4-jadval Nitrat kislota ishlab chiqarishning turli xil usullarini solishtirish Ko‘rsatkichlar Qurilma uchun 1 t HNO 3 hisobiga sarf koeffitsientlari atmosfera bosimida yuqori bosimda kombinatsiy a-lashgan Ammiak, t ................................... 0,29-0,30 0,29-0,295 0,29 Elektr energiyasi, kvt∙soat .......... 70-90 340-500 230 Bug‘ (12 atm), kkal .................... 13∙10 6 13∙10 6 - Platina, g ..................................... 0,048-0,05 0,15-0,2 0,049 Shunday qilib, yuqori bosim ostida ishlaydigan nitrat kislota ishlab chiqarish tizimi kam kapital xarajatlar hisobiga yuqori ekspluatatsiya (elektr energiyasi, platina) sarfiga ega bo‘ladi. Kombinatsiyalashgan sxemada yuqori bosim (kam kapital xarajatlar) va atmosfera bosimidagi 161 (platina va elektr energiyasi sarfini kamaytirish) yutuqlar uyg‘unlashtiriladi. Download 7.06 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|