При рассмотрении процесса взаимодействия двуокиси азота с водой следует иметь в виду, что после окончания реакции образования HN03 процесс дальнейшего поглощения окислов азота азотной кислотой не прекращается. Однако это поглощение приводит лишь к простому их растворению в кислоте, без образования новых порций HN03. При этом чем выше давление и чем ниже температура, тем больше растворяется окислов азота в азотной кислоте; растворимость их повышается также с увеличением концентрации HN03. Поэтому азотная кислота, образующаяся в поглотительных аппаратах, всегда содержит в своем составе растворенные окислы азота 1. Особенно в больших концентрациях содержатся эти окислы при поглощении их под повышенными давлениями, что ведет к непроизводительной их потере, а отсюда — к значительному снижению выхода HN03. Например, 1 кг концентрированной азотной кислоты при температурах порядка 0°С и давлении 1 am растворяет около 50 г двуокиси азота. В таких случаях кислоту подвергают так называемому отбеливанию, сущность которого состоит в подогревании кислоты до температуры 50СС. При этом окислы азота из кислоты удаляются и вновь возвращаются в производственный цикл.
Раствор окислов азота в концентрированной азотной кислоте называется нитроолеумом.
Как было указано выше, при реакции самоокисления-самовосстановления двуокиси азота из 3 молей NO, образуется 2 моля и 1 моль окиси азота N0, т. е. 2/3 объема N0,, содержащегося в нитрозных газах, окисляется до HNOj, а 1/а объема его восстанавливается до NO. В следующем цикле окись азота, образующаяся за счет этого восстановления, вновь окисляется до двуокиси азота, которая при взаимодействии с водой снова на 1/9 восстанавливается до окиси азота и т. д.
Отсюда следует, что в процессе химического превращения NO в HNO (N0-*N02— HNO,) требуется окислить не 1 моль NO на каждый моль.
Следовательно, поглотительная система и концентрация кислорода в нитрозных газах должны быть рассчитаны не менее чем на 1,5-кратное количество окиси азота, поступающей в эту систему из контактного аппарата.
Исходя из отмеченных выше теоретических основ окисления аммиака и поглощения нитрозных газов, за последние годы стало широко применяться повышенное давление при производстве азотной кислоты из аммиака и, кроме того, пониженные температуры — при поглощении двуокиси азота.
Примечание. При пониженных температурах растворимость двуокиси азота в азотной кислоте довольно велика. Поэтому поглощение N0, водой при низких температурах вызывает необходимость установки дополнительной, довольно сложной аппаратуры для отбеливания кислоты и повторное возвращение в цикл освобожденных из нее окислов азота. В противном случае степень превращения их в азотную кислоту будет очень низкой. Вследствие этого низкотемпературное поглощение окислов азота иногда становится экономически нецелесообразным.
В настоящее время наряду с установками, работающими под атмосферным давлением, в промышленности имеются установки, в которых синтез азотной кислоты осуществляется под давлением 6—8 am и 50 am. На первых из этих установок азотная кислота получается концентрацией не выше 50% HN03, на вторых (6—8 am)— не выше 60% HN03 и на установках прямого синтеза (при 50 am)— концентрированная, содержащая около 98% HN03.
|