Способ получения азотной кислоты Советский патент 1985 года по МПК C01B21/40 

Изобретение относится к химической технологии и касается интенсифи кации переработки окислов азота в азотную кислоту. Известен способ переработки окис лов азота в азотную кислоту путем поглощения водой и водными раствора ми азотной кислоты li . Однако при переработке нитрозных газов с объемным содержанием окисло азота менее 4% водная абсорбция мал эффективна. В этом случае отходящие газы в промышленных условиях содерж окислы азота после абсорбции в коли чествах (0,1-0,3 об.%), значительно превышающих допустимое содержание {0,005 об,%). Это снижает степень использования сырья и требует применения каталитической очистки, значительно удорожающей производство. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому резуль тату к изобретению является способ производства азотной кислоты путем каталитического окисления аммиака с получением окиси азота, ее окисления в двуокись азота с последующей двухстадийной абсорбцией нитрозных газов. На первой стадии окис лы азота поглощаются водой и водным растворами азотной кислоты до остаточного содержания окислов азота в газе 15-2 кПа. Оставшиеся окислы азота абсорбируют раствором, содержащим а:зотную кислоту, воду и трибу тилфосфат (ТБФ) при следующем соотношении компонентов мас.%: азотная кислота 2-5; вода 1,6 трибутилфосфат - остальное с последукяцей ре генерацией растворителя водой проти воточной промывкой, подачей водной зы на стадию кислотной абсорбции, а регенерированного абсорбента -на поглощение окислов азота. Способ обеспечивает получение 58% кислоты и извлечение окислов азота из газов до остаточного содержания 0,.% fsj . . Однако согласно известному способу требуется осуществление дополнительной стадии реэкстракции HNOj в виде слабых растворов HNO. Не полностью используются возможности ТБФ как более эффективного поглотителя в сравнении с водой, так как ТБФ применяется только для поглощения слабых нитрозных газов (до 15 кПа),. а при более высоких концентрациях окислов азота исполь зуется менее эффективная водная абсорбция . Цель изобретения - повышение эффективности абсорбции и упрощение способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения азотной кислоты, включающему абсорбцию,нитрозных газов гетерогенной смесью азотной кислоты, воды и трибутилфосфата с последующим выделением целевого продукта, поглощение ведут гетерогенной смесью поглотителей при массовом соотношении органической и водной фаз (0,21,0):1,0, а выделение целевого продукта осуществляют отстаиванием полученной смеси с возвратом органического раствора азотной кислоты на стадию абсорбции нитрозных газов. Соотношение органической, и водной фаз в абсорбционной колонне выбирается в преде1}ах (0,2-l)jl таким образом, что после смешения раствора азотной кислоты в ТБФ и парового конденсата в колонне массовая концентрация UNO5 в органическом растворе после их перераспределения между жидкими фазами находится в интервале 2-15%. Указанный интервал концентраций кислоты в ТБФ и соотношений жидких фаз обеспечивает наибольшую скорость абсорбции. При соотношении органической и водной фаз менее 0,2:1 в результате переработки азотной кислоты между фазами достигается хорошая регенерация ТБФ, но количество его столь мало, что не обеспечивает необходимую эффективность процесса абсорбции. При соотношении органической и водной фаз более 1:1 после смешения с паровым конденсатом концентрация азотной кислоты в ТБФ более 15% и такая смесь плохо абсорбирует слабоокисленные нитрозные газы. Согласно известному способу переработка окислов азота в азотную кислоту включает три стадии: поглощение концентрированных нитрозных газов водой до остаточного содержания N0, 2-15 кПа, экстракцию азотной кислоты из ТБФ водой, абсорбцию оставшихся окислов азота смесью воды, азотной кислоты и ТБФ. Узел переработки окислов азота по предлагаемому способу включает две основные стадии:поглощение окислов азота смесыр и отстаивание для разделения жидких фаз./ Согласно предлагаемому cnoco6iy ТБФ можно рассматривать не как поглотитель, а как катализатор процесса абсорбции, причем в качестве катализатора используют не чистый ТБФ, а 28-30%-ный раствор азотной кнслоты в ТБФ. Рассмотрим примеры ос1т1ествления способа получения 58%-ной азотной кислоты под давлением 800 кПа при различном массовом соотношении ТБФ и воды. После контактного окисления аммиака кислородом воздуха газ в количестве 3401 кмоль содержит кмоль:

NO 337,6; O.jl93,2; H2O 522. После отделения конденсата в виде 53%-ной HNO.ii (142,2 кмоль HN03 и 442 кмоль Н дО) в поток вводят дополнительный воздух в количестве 635,2 кмоль, чтобы обеспечить содержание кислорода в выхлопном газе 2,5 об.%. После окисления окиси азота нитрозный газ, поступающий под первую тарелку абсорбера, следующий состав, кмбль: НО 169,8; . N025,6; Of «2-2805,2; HjO 8,9. ACcopfeep орошают Д1аровы -5 конденсатом в количестве 510,6 кмоль.

П р и м е 1Р 1. На второй сверху тарелке абсорбера происходит смешение конденсата с органическим раствором азотной кислоты состава,кмоль: ТБФ 4,7; Оно, 8,46; HjO 3,06, Массовое соотношение органической и водной фаз 0,2s1. После смешения их на второй тарелке происходит частичная регенерация Органического поглотителя путем перехода кислоты в паровой конденсат j концентрация HNOj и ТБФ 2,3%, в водной фазе 3%. Далее абсорбер орошают гетерогенной смесьюпоглотителей. На соответствующую тарелку абсорбера вводят кислый конденсат. Из абсорбера выходит смес растворов. Водный раствор азотной кислоты имеет состав,кмоль: НМО 337,45; 855; а органический: ТБФ 4,7; HNO 8,46; 3,06 Смесь разделяют в отстойнике .и водны раствор направляют на склад, а органический в неизменном виде без преварительной регенерации - на смешени с паровым конденсатом в колонну.Для обеспечения содержания окислов азота в отходящих газах 0,005 об.% треЙуется 30 тарелок.

П р и м е р 2. На второй сверху тарелке абсорбера происходит смешение парового конденсата и органического раствора ИМО в количестве, КМОЛЬ ТБФ 9,4; HNO, HjО. 6,12. Массовое соотношение органической и водной фаз 0,4:1. После .их смешения происходит частичная регенерация органического поглотителя путем перехода HNOj в паровой конденсат. Состав фазы - 9,7% HNO . На соответствующую талерку абсорбера вводят кислый конденсат. Из абсорбера выходит смесь растворов. Водный раствор азотной кислоты имеет состав, кмоль: HNO 337,45; HjO 855, а органический ТБФ 9,4; UNO, 16,92; 6,12. Смесь разбавляют в отстойнике, водный раствор направляют на склад, а органический раствор в неизменном виде подают в колонну, где смешивают с паровым конденсатом. Для обеспечения содержания окислов азота в отходящих газах 0,005 об.% требуется 27 тарелок.

Пример 3. На второй сверху тарелке абсорбера происходит смешение парового конденсата и органического раствора HNO в количестве, кмоль: ТНФ 23,5; HNO 42,3; .0 15, Массовое соотношение органической и водной фаз 1:1. После смешения их на второй тарелке происходит частичная регенерация поглотителя путем перехода части Н НО в паровой конденсат. После смешения концентрация HNO ,в ТБФ составляет 11,7%, а в водной фазе -15%. Далее абсорбер орошают смесью поглотителей, а на соответствующую тарелку абсорбера вводят кислый конденсат. На выходе из абсорбера органическую фазу отделяют от водной отстаиванием и в неизменном виде в количестве,кмольs ТБФ 23,5; КнОз 42,3; 15,3 перекачивают насосом в колонну на смешение с паровым конденсатом. Водную фазу в количестве,кмоль: HNO 337,4 HjO 8,55 отправляют на склад. Для обеспечения содержания окислов азота в отходящих газах 0,005 об.% требуется 31 тарелка.

Пример 4. На второй сверху тарелке абсорбера агрегата под единым давлением730 кПа УКЛ-71 происходит смешение парового конденсата с органическим раствором азотной кислоты состава, кмоль: ТБФ HNOj 8,047; HjO 2,80. Массовое соотношение органической и водной фаз 0,18:1. После смемения поглотителей на тарелке происходит частичная регенерация органического поглотителя путем перехода кислоты в паровой конденсат: концентрация HNOj в ТБФ 1,95%, в водной фазе 2,5%.На соответствующую тарелку абсорбера вводится кислый конденсат. Из абсорбера выходит смесь растворов.Водный раствор азотной кислоил концентрацией 58% имеет состав, кмоль:

HNO 337,45; НjO 855, а органический - ТНФ 4,275; KNOj 8,047; 2,80. Смесь разделяют в отстойнике и водный раствор направляют на склад а органический в неизменном виде бе предварительной регенерации - на смешение с паровым конденсатом в колонну.

.Цля обеспечения содержания окислов азота в отходящих газах 0,005 об.% требуется 35 тарелок, т.е. больше, чем при известном способе. -

Пример 5. На второй сверху абсорбера тарелке агрегата под единым давлением 730 кПа УКЛ-71 происходит смешение парового конденсата и органического раствора WQ- в ТБФ состава, кмоль: ТБФ 23,85; f|Nej46,53 HjO 16,83. Массовое соотношение органической и водной фаз 1,1:1. После

перемешивания их на второй тарелке концентрация НКО в ТБФ составляет 15,5%, а водной фазе - 20%. Далее абсорбер орошается гетерогенной смесью поглотителей. На соответствущую ступень вводится кислый конденсат . На выходе из абсорбера выхолит гетерогенная смесь.Водная фаза имеет состав, кмоль: HNO 337,45; FLgO 855, а органическая - ТБФ 23,85; HNO 46,53; HjO 16,83. Смесь раздел яют в отстойнике и водный раствор направляют на склаД, а органическую фазу в неизменном виде возвращают на орошение колонны, где она смешивается с паровым конденсатом. Для обеспечения содержания окислов азот в отходящих газах 0,005 об.% трег буется 37 тарелок, что также больше чем при известном способе.

Влияние соотношения органической и водной фаз поглотителя, используемого для переработки окислов азота в стандартную продукцию- азотную кислоту (58%) с остаточным содержанием NOy в отходящем газе 0,П05 об.%, представлено в таблице .

По известному способу в аналогичных условиях абсорбции требуются. 33 тарелки.

Применение предлагаемого способа позволяет интенсифицировать процесс абсорбции и тем самым сократить удельный объем узла абсорбции окислов азота на 15-20%. Кроме того, путем исключения стадии реэкстракции уменьшаются количество оборудования и расход энергии.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ, включающий абсорбцию нитрозных газов гетерогенной смесью азотной кислоты, воды и трибг йяфосфата с последующим выделением целевого продукта, отличающ и и с я тем, что, с целью повьшения эффективности ц упрощения способа, поглощение ведут гетерогенной смесью поглотителей при массовсм соотношении органической и водной фаз

Число тарелок

30 27 31

37