Вопрос 55. Начертить и описать схему получения разбавленной кислоты комбинированным способом.

Производство разбавленной азотной кислоты осуществляется с применением следующих систем:

1) работающих под атмосферным давлением;

2) работающих под повышенным давлением;

3) комбинированных, в которых окисление аммиака осуществляется под давлением (3-4)·10⁵ Па, а окисление NO и абсорбцию NО₂ водой проводят под повышенным давлением (8-12)·10⁵ Па.

Несмотря на меньшие расходы платины, установки под атмосферным давлением в настоящее время потеряли свое значение из-за малой производительности, громоздкости аппаратуры и соответственно больших капитальных вложений, значительных потерь аммиака и необходимости применения дорогостоящей щелочной очистки отходящих газов от оксидов азота.

Современные установки, эксплуатируемые под повышенным давлением и комбинированные, разработаны по принципу энерготехнологической схемы. Энергия отходящих газов и теплота реакции окисления аммиака используются на этих установках для сжатия воздуха и нитрозных газов, а также для получения пара. Схемой предусмотрено также возможно более полное использование низкопотенциальной теплоты.

В последнее время получают распространение схемы, в которых контактное окисление аммиака проводят при более низком давлении (до 4·10⁵ Па), чем окисление оксида азота (до 12·10⁵ Па). Для современных схем характерны большая мощность одной технологической нитки (380-400 тыс. т/год) и возможно более полное использование энергии отходящих газов и низкопотенциальной теплоты в технологических целях для создания автономных энерготехнологических схем. Комбинированная схема производства разбавленной азотной кислоты под давлением 0,4-1 МПа приведена на рис. 1. Сжатый центробежным компрессором и нагретый воздух (4,2·10⁵ Па, 200°С) поступает в рубашку совмещенного с паровым котлом контактного аппарата. Далее воздух поступает в смеситель, где смешивается с очищенным и разогретым аммиаком. Пройдя тонкую очистку в фильтре, встроенном в контактный аппарат, воздушно-аммиачная смесь поступает на двухступенчатый контакт, состоящий из трех платиновых сеток и слоя неплатинового катализатора. Под неплатиновым катализатором помещается фильтрующий слой для улавливания платины. Пройдя катализатор и фильтрующий слой, горячий нитрозный газ (850-880°С) омывает трубки парового котла (пар 4 МПа, 440°С). Теплота нитрозного газа используется затем для подогрева воды, подаваемой в котел.

Нитрозные газы далее охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения от 180 до 60°С и поступают в промыватель, в верхнюю часть которого подается конденсат азотной кислоты. Скапливающаяся в нижней части промывателя 47%-ная кислота направляется в абсорбер. Охлажденный нитрозный газ поступает в нитрозный компрессор, где сжимается до 1,1-1,2 МПа. Нитрозный газ последовательно охлаждается в подогревателе питательной воды и в воздушном холодильнике до 60-70°С, а затем поступает в абсорбционную колонну, тарелки которой охлаждаются оборотной охлажденной водой. Полученная 60%-ная азотная кислота поступает в продувочную колонну и далее в хранилище. Продувочные газы возвращаются в цикл, смешиваясь с нитрозными газами перед промывателем.

Выхлопные газы из абсорбционной колонны поступают в подогреватель, где они подогреваются смесью очищенного и топочного газов, и далее последовательно направляются в смеситель, где в газ дозируется природный газ, и в аппарат каталитической очистки, в который загружен палладиевый катализатор. Содержание оксидов азота на выходе из аппарата очистки 0,004-0,006%. Очищенный газ при 750-770°С подается на рекуперативную турбину, энергия которой используется для привода воздушного и нитрозного компрессоров. Очищенный газ перед поступлением в подогреватель выхлопного газа подается в топку, где природный газ сжигается для восполнения нехватки теплоты. Из подогревателя выхлопного газа очищенный газ выбрасывается через 100-метровую трубу в атмосферу.