Схема производства серной кислоты нитрозным способом

 

 

Оксиды азота смешиваются H2SO4 с получением нитрозилсерной кислоты

NO₂ + H2SO4 = (NO) HSO4 + Н₂О

N2O3 + 2H2SO4 = 2(NO) HSO4 + Н₂О

Скорость взаимодействия N₂O₃ с H2SO4 выше чем у NO₂, H2SO4 берут в избытке нитрозилсерная кислота растворяется в H2SO4 – этом раствор называют нитрозой.

При взаимодействии SO₂ с нитрозой в присутствии Н₂О происходят следующие процессы:

1) образование сернистой кислоты: SO2 + Н₂О= H2SO3

2) гидролиз нитрозил серной кислоты (NO) HSO4 + Н2О = H2SO4 + HNO2

3) образование серной кислоты: H2SO3+ HNO2 = H2SO4+ H2O + 2 NO

 

При окислении NO в окислительном объеме в зависимости от количества кислорода может образоваться NO₂ или N₂O₃.

Причем, N₂O₃ лучше поглощается серной кислотой. Превращение NO в NO₂ и в N₂O₃ происходит в газовой фазе, поэтому процесс проводят в объемной полой башне. Скорость реакции увеличивается с повышением давления, но падает с повышением температуры. Например: при увеличении t от 0 до100˚С скорость процесса снижается в 3 раза. Затем оксиды азота поглощаются серной кислотой, осуществляется это в последних по ходу башнях, называемых абсорбционными. Получаемая нитроза направляется в продукционные башни.

Таким образом, NO₂ и N₂O₃ возвращаются в процесс вновь и теоретически не должна расходоваться. Однако в производстве поглотить все оксиды азота без потерь не удается. Часть выходит с выхлопными газами в последней башне. Восполняются потери оксидов азота введение HNO₃ в продукционную башню. На 1 т произведенной серной кислоты расход HNO₃ составляет 10-20 кг в пересчете на 100%

Корпуса башен изготовлены из листовой стали, внутри футерованы кислотоупорным материалом - андезитом. Размеры башни: h = 18м; d = 10 м количество башен от 4 до 7. печной газ может содержать 9% SO₂, температура его 350˚С, J= 200кг/сут/м³.

Для высокой интенсивности нитрозного производства необходимо: высококонцентрированной по содержанию SO₂ обжиговый газ, крепкая нитроза: 8-11% оксидов азота, повышать t в продукционной башне и понижать t кислоты и газа в абсорбционной башнях, хорошая смачиваемость всей поверхности насадки при орошении.

 

Недостатки этого способа:

- низкая концентрация полученной H2SO475-77%

- высокое содержание примесей (Se, As, оксиды азота)

-неполный возврат оксидов азота (добавление HNO₃) Выбросы их вредны.

 

В настоящее время предпочтение отдается контактному способу производства, т.к. получается более чистая и концентрированная H2SO4 и олеум.

Но еще достаточно много получают и башен H2SO4 на существующих установках. Особенно на суперфосфатных заводах.