Выделение из нитрозных газов избыточной воды

В нитрозных газах, полученных контактным окислением аммиака, содержится большое количество паров воды.

В соответствии с реакциями

NH₃+2O₃=NO+1.5H₂O+ 0.75O₂=HNO₃+H₂O

Для получения 100%-ной азотной кислоты требуется примерно 1/3 реакционной воды, остальные же 2/3 воды следует удалить из нитрозных газов.

Одновременно с конденсацией водяных паров происходит образование двуокиси азота и ее поглощение: следовательно, чтобы уменьшить потери азотной кислоты с выводимым конденсатом, необходимо возможно быстрее отделять. Это легко выполнимо, если окисление аммиака проводится при атмосферном давлении. В этом случае конденсат может содержать 2-3% кислоты. При давлении 7 атм конденсат содержит уже не менее 30% HNO₃ и парциальное давление окислов азота в нитрозных газах снижается на 15-20%, что затрудняет процесс дальнейшего получения концентрированных окислов азота.

Для удаления из горячих нитрозных газов 1/3 реакционной воды и водяных паров, приносимых в систему воздухом, устанавливают скоростные холодильники, рассчитанные на интенсивное охлаждение до температуры, соответствующей упругости паров 1/3 воды, оставляемой в газах. В этом случае образования NO₂ или HNO₃ будет происходить в значительно меньшем количестве, чем в обычных холодильниках. Интенсивное охлаждение достигается созданием развитой поверхности охлаждения при малом окислительном объеме, созданием высоких скоростей газового патока и большой разности температур газа и охлаждающей воды. При охлаждении газа от 150-190 до 28°и нагревании охлаждающей воды от 23 до 27°в холодильнике с трубками диаметром 13/17 мм зависимость между концентрацией кислоты, образующейся при охлаждении газа, который содержит 8,12% NO и 1,9% O₂,и временем пребывания газа в трубках скоростного холодильника выражается уравнением

С=8,9τ+0,4

Где С – концентрация кислоты в конденсате, % вес.;

Τ – время пребывания газа в скоростном холодильнике, сек.

По данным В. И. Атрощенко и А. Р. Ястребенецкого, тепловая нагрузка в этих условиях составляет 5700ккал/м²·час. За 0,2сек. 60% паров воды выделяется в виде конденсата, содержащего 2% HNO₃, давление газа при этом снижается примерно на 70 мм вод. Ст.

Зависимость концентрации азотной кислоты в конденсате от времени пребывания газа в холодильнике в аналогичных условиях, но при охлаждении газа, содержащего 7,6-15,5% окиси азота, 69-85% паров воды и 8-13% кислорода, выражается уравнением.

С=-7,88τ+242,2τ²

Конденсат, образующийся в скоростных холодильниках, может быть использован в производстве разбавленной азотной кислоты. Конденсат, полученный при последующем охлаждении нитрозных газов в холодильнике-конденсаторе, содержит 15-25% HNO₃ и поступает на производство концентрированной азотной кислоты.

Отгонку окислов азота можно рассматривать как исключительно тепловой процесс, скорость которого определяется скоростью подвода тепла.

Во избежание потерь газов через неплотности в соединениях аппаратуры и коммуникацией колонны работают при небольшом разрежении. Полученные жидкие окислы азота можно хранить на складе в стальных резервуарах и перевозить по железной дороге обычным способом.