濃硝酸的制造講解

其次章濃硝酸的制造濃硝酸廣泛用于化學(xué)工業(yè)和軍事工業(yè)。隨著近代有機(jī)合成、化學(xué)纖維化肥以及火箭、等工業(yè)的進(jìn)展，均需大量濃硝酸。95％～100％HNO而言。工業(yè)上制取濃硝酸方法有三：3餾或蒸餾來獲得。②直接合成法。馬上液體NO、純氧與水隨接合成濃硝酸，簡稱直硝法。2 4③共沸酸蒸餾法。馬上HNO68.3%編以上的硝酸通過精餾來獲得。32．1 加脫水劑法濃硝酸不行能直接由稀硝酸蒸餾來獲得。緣由是稀硝酸是由HNO與HO組成的二元3 23905K(120．05℃)這時氣相和液相的HNO68．4％。因而，不行能獲得68．4％以上3的濃硝酸。另外，從以氨為原料制硝酸的總反響來看NH+2O——HNO+HO (3-2-1)3 2 3 2理論上，生成硝酸的最大HNO63／(63+18)*100％=77．8％。實(shí)際上由于氨的氧化3率一般為95％～9772％～73最多也只能獲得共沸酸(68．4％)。假設(shè)在高壓下，例如在0.8MPa下，因可獲得較高濃度的NO，這才可能制得HNO70％～85％的硝酸。2 3如欲獲得95％～l00％的濃硝酸，必需在稀硝酸中參加脫水劑，以破壞共沸點(diǎn)組成方有可能。工業(yè)上承受的脫水劑，應(yīng)滿足以下條件要求：①脫水劑與水的親和力必需大于硝酸與水的親和力，這樣才可以破壞共沸點(diǎn)組成。②脫水劑本身的蒸汽壓應(yīng)很小，且能大大降低稀硝酸液面上的水蒸氣分壓。③脫水劑本身不與硝酸起化學(xué)反響，并要求其熱化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，受熱時不易分解。2.1.1 濃硫酸脫水法早期使用的脫水劑以濃硫酸最為普遍。(或填料塔)中進(jìn)展稀硝酸的濃縮。塔內(nèi)共有2l層塔板。92％～95％的硫酸從由下往上數(shù)的第l6層塔板上送人。稀硝酸分別由第l3層和第l065～85℃的濃硝酸蒸氣和少量氮氧化物由塔頂引出，送人硝酸冷凝器冷卻到35℃左右。冷凝后重進(jìn)入濃縮塔頂，在塔的第l9、20、2l層塔板上進(jìn)展漂白，使溶解在硝酸中的氮氧化物完全解吸出來，由第l9層塔板上流出c再經(jīng)硝酸冷卻器冷卻，即得I{N0398‘％左右的成品酸。68l50～170℃，經(jīng)酸封大稀硫酸濃縮器。濃硫酸脫水法制取濃硝酸能消耗大，至今已很少承受。硝酸鎂脫水法硝酸鎂的性質(zhì)純硝酸鎂為三斜晶系的無色結(jié)晶，易吸水生成含有l(wèi)、2、3、6、9個結(jié)合水的硝酸鎂，在肯定條件下可以相互轉(zhuǎn)變。一般常見的是帶有6個結(jié)合水的硝酸鎂：Mg(NO)，6HO為無色單斜晶體，常溫時相對密度為1．464。

32 2圖3—2—1 Mg(NO)-HO體系的結(jié)晶曲線32 2硝酸鎂水溶液極易結(jié)晶，其結(jié)晶溫度與濃度有關(guān)。由圖3-2-1可知，在該相圖中硝酸鎂結(jié)晶曲線上存在四個共飽點(diǎn)：在0～34％區(qū)間為飽和水溶液曲線；在34％～38％區(qū)間為9水硝酸鎂區(qū)間；在38％～67.86水硝酸鎂曲線；在67.6％～81.92水硝酸鎂曲線。在81.9％以上時為無水硝酸鎂曲線。四個共飽點(diǎn)分別為-31.9℃、-18℃、54℃和130．5℃。67．6當(dāng)超過81．95％時，結(jié)晶溫度便成直線而上升。所以，在工業(yè)生產(chǎn)中，假設(shè)承受硝酸鎂含量64％～8480％64％。圖3—2—2 不同溫度下硝酸鎂水溶液的粘度與硝酸鎂含量的關(guān)系硝酸鎂溶液的粘度與溫度及濃度的關(guān)系參見圖3—2—23-2-1。溶液中硝酸鎂含量越大，則粘度也越大，特別是硝酸鎂含量增加至75％以上|時，粘度急劇增高。硝酸鎂含量／％溫度／℃表3-2-1 硝酸鎂水溶液的粘度粘度／mPa·s 硝酸鎂含量／％溫度／℃粘度／mPa·s651209.56 7512055．301307.1813043．271404.3414021．3215012.591607．525701202．0 80120154．413014．9913098．91408.l14051．351504．4715028．6l1603．3216016．63170l3．02硝酸鎂水溶液的沸點(diǎn)在常壓和不同真空度下，隨硝酸鎂含量的增大而增高，見圖3—2—33-2-2。品硝酸鎂真空度Pa(mmHg)%沸點(diǎn)／℃品硝酸鎂真空度Pa(mmHg)%沸點(diǎn)／℃種含量79993(600)82660(620)85326(640)82993(660)90659(680)93325(700)純硝71.2l137．7l34.6131．3l27．3l24.0——酸鎂73.92145.2142.0138.5135.0131.2127.369.69143.6140.5137.0133.6129.0——71.52147.1143.1139.7136.0132.4——72.72151.4148.0144.6140.4————鎂①雜質(zhì)系指其他硝酸鹽，如Ca〔NO〕Al〔NO〕Fe〔NO〕等。3 2 3 3 3 32。1．2．2 根本原理將硝酸鎂溶液參加稀硝酸，形成Mg〔NO〕HO—HNO

三元混合物體系。硝酸鎂3 2 2 3吸取稀硝酸中的水分，使水蒸氣分壓大大降低。加熱此三元混合物蒸出HNO，其氣相濃度33-2-43-2-5分別為常壓下Mg〔NO〕一HO—HNO

三元混合物的液3 2 2 3相組成與沸點(diǎn)的關(guān)系，以及液相組成與沸騰液面上氣相組成的關(guān)系。利用圖3-2-4和圖3-2-5，可以確定三元混合物沸點(diǎn)及液面上的硝酸蒸氣含量。而且假設(shè)組成該三元混合物的組成及硝酸鎂的理論用量。3—2—4硝酸鎂水溶液的沸點(diǎn)圖3—2—4 常壓HNO3一H2O—Mg〔NO3〕2三元混合物液相組成與沸點(diǎn)的關(guān)系圖3-2-5 常壓下HNO-HO-Mg〔NO〕三元混合物液相組成與蒸氣中HNO

含量的關(guān)系3 2 3 2 32．1．2．3 工藝流程及主要設(shè)備(1)工藝流程用硝酸鎂法濃縮稀硝酸的流程，參見圖3—2—6。濃縮操作一般在濃硝酸鎂高位槽、稀72％～76％的濃硝酸鎂與稀硝酸分別經(jīng)高位槽623[兩者系以(4～6)：l的比例]7中，然后自提餾塔l2頂部參加塔內(nèi)，蒸餾過程所需的熱量13115～13080％～90％的HNO3蒸氣從提餾塔頂逸出進(jìn)入精餾塔中，并與精餾塔頂參加回流酸進(jìn)展換熱并進(jìn)一步蒸濃，溫度為80～90℃的98％以上HNO31中冷凝，冷卻后的濃硝酸流入酸安排器9，2／3作為精餾塔的回流酸，l／314，趕出其中溶解的氮氧化物，即得成品酸。冷凝器和漂白塔l4中未冷凝的HNO31923抽出送去吸取或放空。圖3—2—6 硝酸鎂法濃縮稀硝酸工藝流程1一硝酸冷凝器；2一稀硝酸高位槽；3一流量計；4一液封；5一稀硝酸貯槽；6一濃硝酸鎂高位槽；7一混合器；8一離心泵；9一酸安排器；l0一回流酸流量計；11一精餾塔；12一提餾塔：l3一加熱器；l4一漂白塔；15一大氣冷凝器；16一蒸發(fā)器；17一液下泵；l8一稀硝酸鎂槽；l9一集霧器；20一水噴射泵；21～循環(huán)水池；22一濃硝酸鎂貯槽；23一風(fēng)機(jī)稀硝酸鎂溶液進(jìn)提餾塔底部流出，進(jìn)入加熱器中。加熱器用1.3MPa蒸汽間接加熱，溫度維持在l74～l77℃，并在此脫硝酸，而后硝酸鎂含量為62％～67％、含硝酸0．1％的硝72％～76％，流人硝酸鎂貯槽中循環(huán)使用。噴射泵循環(huán)使用。蒸發(fā)過程系在真空度60～93kPa壓力下進(jìn)展。由水噴射泵維持真空。每生產(chǎn)lt濃硝酸需硝酸(l00％HNO3)1.01～1.015t1～1.5kg。(2)主要設(shè)備①濃縮塔。這是生產(chǎn)濃硝酸的主要設(shè)備。當(dāng)前多用填料塔。圖3—2—7及圖3—2—89.3～9.7m25×25×3mm7m。提餾塔頂有分布于塔內(nèi)。塔中部一般有再分布板，能使液體重分布。 3-2-7提餾塔1-分濾器；2-填料；3，7-塔箅子；4-再分布板；5，6-手孔3-2-8精餾塔1一分酸器；2，7一手孔；3，6一塔箅子；4一填料；5一再分布板5.5~6m3．5~4m15×15×2mm1～1.5m25×25×3mm的鉀玻璃環(huán)。精餾塔構(gòu)造與提餾塔根本一樣，但在中部一般不設(shè)置液體再分布板。濃縮塔的主要操作指標(biāo)：精餾塔頂溫度80~95℃提餾塔頂負(fù)壓2．5-3．9kPa提餾塔頂溫度115～130℃提餾塔頂噴淋密度5~6kg／(m2·s)精餾塔頂負(fù)壓3.9～5.9kPa提餾塔氣體空塔流速0.8~lm／s3-2-9。加熱室為用鍋爐鋼板制成的圓筒體，加熱管是不銹鋼管，管內(nèi)走硝酸鎂溶液，管外走加熱蒸汽依據(jù)稀硝酸鎂溶液與蒸汽之間的傳熱，分預(yù)熱區(qū)、沸騰區(qū)和飽和蒸汽區(qū)。3-2-10中I段。沸騰區(qū)乳濁狀態(tài)流淌，稱為乳化段。在Ⅳ段小氣泡變成大氣泡，稱轉(zhuǎn)變段。第V段隨氣相量的增加，液體沿壁成膜狀流淌。沸騰區(qū)給熱系數(shù)最大。圖3—2—9 膜式蒸發(fā)器 圖3—2—10 液體在管內(nèi)的沸騰l-篩板；2-填料；3-槳葉式渦流分別器；4-人孔；5-溫度計孔；6-無縫鋼管3—2l0可能擴(kuò)大，預(yù)熱區(qū)和飽和區(qū)縮小。20m/s的速度呈膜狀高速流淌進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)100～200m／s。度高。由于加熱管內(nèi)液體的高度只有管高的1／5～1／4，并且布滿二次蒸汽泡沫，幾乎沒有液體靜壓的影響。但是，清洗與更換管子很不便利。膜式蒸發(fā)器的主要操作指標(biāo)：真空度60～93kPa蒸汽壓力≤l.2MPa溶液溫度140～165℃72％～76％直接合成濃硝酸(Hoko)是至今生產(chǎn)規(guī)模最大，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都較完善的一種方法。它是利用液態(tài)NO純氧和水直2 4接合成濃硝酸。其總反響如下：2NO(1)+O(1)+2HO(1)===4HNO

△H=一78．9kJ (3—2—2)2 4 2 2 3其生產(chǎn)過程分為四步NONO的氧化和深度氧化；NO2的分別和液化；濃硝酸的直接合成。由于液態(tài)NO的制取方法不同，工業(yè)上可分蒸汽一氧化法以及吸取法兩種：2 4蒸汽一氧化法是在水蒸氣的存在下，將氨與純O (99％)燃燒。因此，燃燒產(chǎn)物中沒有2無用的氮，只有NO、氧和水蒸汽。然后將NO氧化并從氣相中分別出水分，留下的產(chǎn)物幾乎全是l00％的氮氧化物，再將其冷卻使之變成NO液體。蒸汽一氨氧化法格外簡潔，但2 4是生產(chǎn)lt硝酸(100％計)1000m3O和大量電能。2目前工業(yè)上主要還是承受吸取法制取液態(tài)NO，以此生產(chǎn)濃硝酸。2 4直接法制硝酸工藝原理氧的催化氧化這與稀硝酸生產(chǎn)中的氨催化氧化完全一樣，在此不再表達(dá)。含氮氧化物氣體冷卻和過量水的分別從以下方程式可知：NH2O——HNOHO3 2 3 2這一反響理論上的最大硝酸中HN03含量為77.8％，而要獲得l00％的硝酸僅需反響生成水量的1／3，其余2／3的水量必需除去。工業(yè)上是將氣體高速地通過快速冷凝器(也稱快速冷卻器)的方法，使氣體中大局部水蒸氣冷凝下來。而其中的NO因氣體穿越冷卻器時問僅0．1～0．3s來不及氧化，因此氮氧化物溶于水而造成的NxOy損失并不大。NO的氧化工業(yè)上NO的氧化分兩步進(jìn)展：首先是NO與空氣中的氧氧化，其氧化度可到達(dá)90～93％。余下的NO95％～98％的濃硝酸進(jìn)展深度氧化，反響式如下：NO+2HNO——3NO+HO3 2 2NO化性，故可將NO氧化得很完全，NO99％，而且反響速度也很大，并隨著溫度的上升而增快。反響結(jié)果，導(dǎo)致硝酸中HNO3含量降至70％～75％。固然，假設(shè)氣相NONONO氧化得相當(dāng)完全。由表3—2—399.1表3．2．3 25℃時在68％～98表3．2．3 25℃時在68％～98％HNO液面上的氣體平衡組成壓 力氣體組成體積分?jǐn)?shù)／％3NO 力／MPa化度／％／MPa氣體組成體積分?jǐn)?shù)／％NO化度／％NO2NO2 4NONO2NO2 4NO0.13.580.9080.04699.10.52.031.460.20996.10.22.901.1950.09798.30.61.881.500.23795.50.32.491.310.1497.40.71.751.520.25394.80.42.221.400.17696.60.81.641.540.28494.32.2.1.4液態(tài)NO的制造2 4NO或NO冷凝則可獲得液態(tài)NO。在不同溫度下液態(tài)NO3-2-4。2 2 4 2 4 2 4化條件。N204與水的混合物，其凝固點(diǎn)與水含量的關(guān)系，見表3—2—6。表3．2．6 N204與H20的混合物的凝固點(diǎn)與含水量的關(guān)系┃混合物中水分的含量／％ ┃ 2 ┃ ^┃5。5┃l0 ┃ l5 ┃ l9．6 ┃┃凝固點(diǎn)／℃ ┃ ┃ ┃—l6．0┃～l9．┃ 一22。 ┃ 一25．4┃濃硝酸吸取NO2，在用空氣將氨氧化時，氣體中氮氧化物含量不會超過11％。所以要制取純的NO2氣體，必需把惰性氣體分別掉。低溫時NO2在濃硝酸中有很好的溶解度，在l00．1MPa下，98NO230％～32026％～2800．7MPa下，能夠使溶液中N2含量到達(dá)32％36N2的含量不會超過01％～0．2NO2氧化物和惰性氣體氮分別開來。l000 20 40 60 80 100溶液中N02的含量／％圖3—2—12 在各種不同壓力下HN03一N02體系的沸騰曲線為欲獲得純的NO2，只要將吸取NO2所形成的發(fā)煙硝酸加熱分解即可，這是一個一般的二組分蒸餾過程。3—2l2所示為HNO3一NO2二元體系在l01.347kPa下面的三條曲線表示液體的沸點(diǎn)隨著液體的組成而變化的狀況氮氧化物的含量。在左邊縱坐標(biāo)軸上的各點(diǎn)代表純HNO3的沸點(diǎn)。假設(shè)將含有30％的NO2101kPa4096．5％的氮氧3．5％HNO3；當(dāng)NO245％時，在每一壓力下溶液的沸點(diǎn)均保持一恒定值。NO295N2O4N2O4層。假設(shè)將含80％氮氧化物的硝酸加熱，則當(dāng)?shù)趸锖拷档偷?5％以前，該溶液始終是在一個恒定的溫度下沸騰，并且所放出的蒸氣組成亦保持不變(約l00％的氮氧化物)。當(dāng)45％以下，沸騰點(diǎn)開頭上升，蒸氣中HNo飛含量也增加，假設(shè)將10溶液在l01kPa85％的氮氧化物和l5％的HN01。假設(shè)使這個80kPa7822％的HN3。的蒸出可在微減壓下進(jìn)展操作。蒸出過程是在用鋁制的板式塔或填料塔中進(jìn)展。將溶液加熱到850℃的發(fā)HN01的含量。氣體由塔頂排出，溫度為4097％～982％～3％的HN03。氮氧化物經(jīng)冷卻冷凝便可得到液態(tài)N704。四氧化二氮合成硝酸直接合成濃硝酸的反響并非象式(3—2—2)所示的那樣簡潔，實(shí)際上由以下步驟組成。N204——2N02 (3—2—3)2N02十H20：--HN03+HN02 (3-2—4)3HN02=“HN03+H2O+2NO (3—2—5)2HN02+2--2HN03 (3—2—6)2NO+02——2N02- “N204 (3—2—7)從化學(xué)反響平衡來看，明顯，提高N204含量，對反響式(3—2—3)、(3—2—4)有利。而提高壓力及氧的含量，對反響式(3—2—51、(3—2_6)的平衡及反響速度有利。工業(yè)生產(chǎn)上不但要求轉(zhuǎn)化率高，同時要求反響速度快：假設(shè)在5Mt)a壓力下操作且有過剩的N20407存在時，即使在高溫狀況下，從平衡角度來看，也能使反響(3—2—1)進(jìn)展得很完全。J式為：dCd

kC2 C2NO HO22 2式中C-＼q，CH㈡——分別為N02H20的含量；a——溶液中N02的初始含量／m01／L；易——溶液中H2O的初始含量／mol／L；／e——反響速度常數(shù)。不同壓力和溫度下k3—2l3所示。依據(jù)不同條件下的計算結(jié)果，提高溫度，增加壓力，以及提高NO2含量都能使反響加快。下面分別爭論各種因素對反響速度的影響。壓力40 6080 100溫度／口C圖3-2-13 不同壓力、溫度下液體N2O4與稀硝酸及氧作用的反響速度常數(shù)3-2—14示出了反響速度隨著壓力0．5MPa下的反響速度作為l1MPa下反響速度增22MPa3．85MPa5．3倍。假設(shè)將壓力再提高，效果就5MPa壓力，作為直接合成硝酸的操作壓力。溫度在低溫時其分解速度將打算操作所需的總時間。圖3—2一l4 高壓反響器中反響速度的變化倍數(shù)與總壓力的關(guān)系氧在反響器高壓操作中，氧的吸取速度與溫度、壓力等因素有關(guān)，參見圖3—2一l5。由圖可見，在操作開頭時，反響速度增加很快，然后漸漸趨緩。溫度由20℃增至60℃，可使反響速度增加數(shù)倍。在實(shí)際操作中，高壓反響器的溫度掌握在80℃左右，以防止高壓反響器中鋁制圓筒患病猛烈的腐蝕。度愈快。而氧的分散度對于增加反響速度有著重要的意義，由圖3—2—16可以看出，氧的用量(實(shí)線)、氣泡的外表積(虛線)NO過剩量很少2 4的混合物來說影響更大。所用氧的純度是一個重要因素。氧中含惰性氣體越少，則加壓下的反響速度愈快。原料配比原料配比對反響速度的影響至大。假設(shè)按反響式(3—2—2)配料，NO與HO的比例為2 4 292：18=5.11：l，按此比例合成的濃硝酸，即使用很高的壓力，反響所需的時間仍很長。假設(shè)3—2—7NO/HO與合成時間的關(guān)系2 4 2NO/HO3—2—7NO/HO與合成時間的關(guān)系2 4 2NO/HO2 4 2時間/min6.2 6.82 7.5 8.3 9.28200 70 30 15 63～2—8lt濃硝酸(以l00％HN03計)需要的生產(chǎn)費(fèi)用的相比照例。表3．2．8 N204／H2O比與相對生產(chǎn)費(fèi)用的比例關(guān)系┃＼，』／H。O比9．28┃1t硝酸所需相對中┃┃6．2┃┃6．82┃┃7．5┃┃8．3┃┃┃┃l┃0．78┃0．865┃0．965┃I．1 ┃┃產(chǎn)費(fèi)用比例┃┃┃┃┃因此，實(shí)際生產(chǎn)中多項選擇片jN14／卜{，=：7～8．5，合成反響生成的硝酸中HN3含量≥98．5％，過剩N，j18％～25％，這相當(dāng)：_f25％～30％過剩量N24。I成品酸中H＼則操作所需時間越短c95％的HN98％HN03所需時間可縮短一半，98％以上的濃硝酸。工藝流程霍科法流程及主要設(shè)備霍科法是直接合成濃硝酸的經(jīng)典流程，參見圖3—2l7。200℃突然降至34～40℃，以將氣相中的水蒸氣冷凝下來，與此同時伴有少量的氮氧化物溶于水中，形成約2％～3％的稀硝酸從系統(tǒng)中排出。由快速冷凝器導(dǎo)出的混合氣體中氮氧化物與水含量之比約為5.1：1，再經(jīng)氣體冷凝器，25％～35％HNO3的硝酸，然后送往洗滌下段作為洗滌液，而含氮氧化物氣體則被鼓風(fēng)機(jī)送入兩個串聯(lián)的氧化塔9中，這兩個塔在13.7kPa以下的壓力下操作。NO氧塔中酸中HNO3含量為50%～55％；而在其次塔中為60％～62％。酸由第一塔流人其次塔，24。NO1298％HNO來3HNO3含量不超過75％，進(jìn)入混合器24供配料用。這時溫度并沒有變化，這是由于HNO3分解，為吸熱反響，而與NO2疊合反響放出的反響熱和水蒸氣冷凝放出冷凝熱，三者熱效應(yīng)相互抵消的結(jié)果。由關(guān)心氧化器出來的75％HNO3的硝酸也送入混合器24，而被氧化了的含氮氧化物氣13l014中，塔中用98％HNO3的硝酸將氮氧化物吸取。下段循環(huán)酸中的NO2含量在30％以下，中段為20％，上段則在l0％以下。NO2溶解時所產(chǎn)生的熱量，在冷卻器l6中被鹽水帶走。每一吸取段裝有兩層填充環(huán)。飽和了NO2的硝酸溶液由最下一段流出，并將之送入漂白塔18。由吸取塔出來的氣體送入氣體洗滌塔1—7中，用稀硝酸加以洗滌。該洗滌塔在不需冷HNO3含量達(dá)40％，并送往原料混合器24中。在洗滌塔的最上層填充物上加水將氣體進(jìn)展最終洗滌，這種極稀的洗酸，由系統(tǒng)中放出，經(jīng)中和后，便可放入下水道中，或在其他工業(yè)生產(chǎn)中加以利用。在18NO220NO2提濃的吸取劑。蒸出來的NO22l5040℃。在這里，生成的硝酸冷凝液，18中。然后，將N0222的第一組中用水冷卻到20℃，228℃，將冷凝所得的N2O424中與送來的稀硝酸混合。242528壓縮到6MPal8％～25％過量的N2O4。將這些酸液先送入酸收集槽27，再送往漂白塔。將液體在貯存時所放出的氮氧化物氣體以及吹出的氣體在送往鼓風(fēng)機(jī)7之前，使其與送來的主體氮氧化物集合。由關(guān)心氧化器l275％HNO398％HNO3的硝酸。這大約使高壓反響器的負(fù)荷大了一半，在高壓反響器制得的全部硝酸中，假設(shè)以ltl00％HNO30.5t硝酸用于氧化NO1t成品酸所需用的氧155m365m3是用于氮氧化物氣體的氧化方面。下面介紹霍科法的最主要設(shè)備高壓反響器(又稱直硝反響釜)。高壓反響器(直硝反響釜)3-2-l8所示。反響釜分三個局部：釜頭、大蓋和釜體。釜體分三層，外層是碳鋼制成的受壓外簡體；10～l5塊篩板，最下面一塊規(guī)格為Φ830×8mm300mm，上面各塊為960×8mm、裙邊高=l00～l20mm。篩板上篩孔以正三角形排列，篩孔直徑為Φ2mm2lmm，10~154Φ25×5mm鋁管串起來，鋁管外套有Φ45×5mm的定距鋁管，用以支撐和固定篩板。篩板中間穿有2Φ70×5mm、長6020mm的鋁管，作為反響釜進(jìn)氧管和排酸管的套管。內(nèi)件上部裝有吊裝用的環(huán)形板。1Crl8Ni9Ti不銹鋼，1Crl8Ni12Si4ALTi6個孔，分別接有進(jìn)氧短管c，排酸短管6，吹氣短管e，上下溢流短管a、d和內(nèi)筒壓力表管f。外筒體設(shè)有壓力表接收k。在釜內(nèi)，Φ50×5mm0.5m處；上下溢流管分別伸到大蓋下的lml.5m處。通過釜外的上下溢流視鏡，可以觀看管內(nèi)物料溢流狀況，進(jìn)而來掌握釜內(nèi)的液面。圖3-2-18 高壓反響器(直硝反響釜)5-保護(hù)筒；6-外筒體；7-底座；8-環(huán)形板在反響釜底部有檢查管i、j和檢查閥門，定期檢查反響筒是否漏酸或氮氧化物是否由反響筒倒流到保護(hù)筒。反響筒與保護(hù)筒間平衡管h，用來平衡反響筒內(nèi)外的壓力，使反響筒不承受過大的壓力差，以免損壞。在進(jìn)入反響筒的氧氣管線上裝有氧氣緩沖器和逆止閥。氧氣緩沖器的作用，起到集酸作用，減輕對氧氣管線的腐蝕。逆止閥用以防止酸倒流現(xiàn)象發(fā)生。5MPa1l40mm8500mm36mm。連同頂蓋及底座的總高為9800mm。在鋼制圓筒體中裝有兩個純度為99.8％鋁制的內(nèi)筒。最25mml020mm6m324h可連續(xù)反響生25t(100％HNO計)24h200t硝酸。3致受酸性混合物侵蝕。上有直徑各異的6管用于將測壓管與壓力計相聯(lián)接，另第五根管用來送人氧氣，第六根用來導(dǎo)出制成的酸。孑L送人反響器身與反響筒問的空問中，用以平衡反響筒內(nèi)外的壓力，防止反響筒內(nèi)外壓差過的溫度在j80～90℃，如操作不正常時可到l00℃。．22．2 蒙特愛迪生法工藝流程…’2，l3j206年月后，國外消滅了一批大幅度轉(zhuǎn)變霍科法工藝條件的合成濃硝酸方法。例如，在合成硝酸時，以空氣代替純氧，不用冷凍劑，從而省去了空分裝置和制冷裝置，大大簡化了傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程。亦稱為稀、濃硝酸兼產(chǎn)流程。產(chǎn)品可依據(jù)市場需求調(diào)整稀酸與濃酸的產(chǎn)量比例。生產(chǎn)敏捷、經(jīng)濟(jì)效益較好，適應(yīng)性強(qiáng)，因而，近年來進(jìn)展很快。衡問題。也即是必需將反響所生成的水移去。工業(yè)上承受的除水方法：A．將冷凝酸中較多的水分轉(zhuǎn)移到稀酸產(chǎn)品中，也即生產(chǎn)局部稀酸；B．將冷凝酸再加以蒸餾提濃；C．將經(jīng)預(yù)愛迪生法即為其中典型的一例。此外，現(xiàn)今的漢弗萊一格拉斯哥(Humphreys—Glasgow)法，康尼亞(Conia)法，哈康(Hycon)法以及日本住友(Sumitom0)法也都是屬于這類兼產(chǎn)濃、稀兩酸的流程。蒙特愛迪生法的生產(chǎn)流程，見圖3—2l9。此法生產(chǎn)的特點(diǎn)是：0．4～1．0MPaHNo77％～85％的成品酸。②不用純氧合成硝酸，承受加壓的氨空氣氧化，可使NO充分氧化成NOh為以后合成硝酸反響供給了良好的條件。③為了盡可能提高_(dá)工^JN07的氣體返回氧化塔中。8％～85％HN飛的硝酸去吸取N。時，藉全加壓的作用，以彌補(bǔ)原含量較低的N，在硝酸中溶解性能欠佳的影響。⑤肉濃硝酸中解吸出來的N02氣體，將其冷凝成N，4時，除了庫爾曼法以外，此法及同類的其他方法均不承受冷凍劑進(jìn)展冷卻。N1是：在30～40(_、溫度進(jìn)展冷凝過程。這也是得助于加壓操作之故。⑥在最終的合成濃硝酸過程中，小Hj純氰麗，¨rj’≯氣氧j卒氣用餐較大，為化學(xué)討‘量的1．5t。⑦液相配料的最正確比例：＼Ⅵ)j／6}{，5％10Ⅻ)：?2。u伊～3。l¨5倍。故其反響時間僅為住友法的14n㈠內(nèi)即f％～85％HN1的成品酸?；旌蠚鈭D3—2一l9 蒙特愛迪生法生產(chǎn)濃酸的流程1一冷凝器；2～乒’e液分別器；3～氧化塔；4一＼(‘)：吸取塔；5一發(fā)煙硝酸蒸餾塔；6～反響器；7一氣體洗滌塔；8～氣提塔；9一濃酸蒸餾塔；l0一換熱器：1l一冷凝塔；l2～泵；l3…N。壓縮機(jī)2．2．2。3 住友法工藝流程}l1][12…3]此法首先由瞄本住友化學(xué)公司開發(fā)H已工業(yè)化，屬兼產(chǎn)濃、稀兩種硝酸工藝流程。參見3—2—20。0。8Mf)小～0。9MPa98t62e艫～7％兩種硝酸，兩者產(chǎn)量夕L乎各占一半。住友法各i_【_．^藝點(diǎn)的物料組成，參見表3～2一C)。表3．2。9 住友流程各工藝點(diǎn)的物流量和組成┏━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━┓┃圖3—2—2f)【}l┃物料睦┃┃艇)j┃紺成體秋分?jǐn)?shù)／％┃┃┃┃┃溫度┃┃┃┃┃┃(絕胝)┃┃備沁：所力÷物流，弓‘┃k11¨1／}1┃kg／11┃f‘┃┃＼卜j：┃＼ ┃N．┃(_)，┃N，┃H┃HN：MI’a┃il(J．i┃l6 ┃ 2j93 ┃il(J．i┃l┃ ┃ ┃ j8．i ┃ 68．3┃ 3．4 ┃2(1┃l8．2(1┃l8．3 ┃0，88┃┃5┃．87┃0．6┃【)．2┃┃┃7．f11┃┃┃1842┃┃7．f11┃┃┃1842┃┃┃I9┃ 77 ┃ ┃6．1 ┃ 2．9 ┃ 8 ┃┃。87┃┃0．┃。87┃┃0．2┃壓力┃┃┃ J ) ┃ 6。l ┃ 2。9 ┃ 86 ┃ ．6續(xù)表┃圖3—2—2中┃ 物料量 ┃ ┃組成體積分?jǐn)?shù)／c編溫度┃所示物流號┃knlol／h┃kg／h┃r┃(絕壓)┃┃備瀋Mpa┃NH，┃N0┃7＼JO。┃2┃N2┃H，┃HN。┃ 20 ┃ 1【)6l┃ ┃ 30 ┃ 0．82 ┃┃ ┃．08 ┃2。7 ┃97．3┃ ┃ ┃ ┃┃ 2l ┃ ┃ 6．9 ┃ 4【) ┃ ┃┃ ┃ ┃ ┃ ┃30．5 ┃69．5┃ ┃┃ 22 ┃ ┃ l0．0 ┃ 40 ┃ ┃┃ ┃(1．2┃ ┃ ┃37．5 ┃62．5┃ ┃┃ 23 ┃ ┃ l8．0 ┃ 2 ┃ ┃┃ ┃0．5 ┃ ┃ ┃l8．5 ┃98．J┃ ┃┃ 24 ┃ ┃ 23．6 ┃ 3f) ┃ ．7 ┃┃ ┃23。7 ┃ ┃ ┃l。4 ┃74．9┃ ┃┃ 7氣 ┃ ┃ 7，7 ┃ 2 ┃ ．摶5 ┃┃ ┃f)一)2 ┃ ┃ ┃37。5 ┃62．5┃ ┃┃ 26 ┃ ┃ 6．42 ┃ 4 ┃ ┃┃ ┃【1．05┃ ┃ ┃I。85 ┃98．1┃ ┃┃ 27 ┃ ┃ 5．97 ┃ 2 ┃ f)。8(1 ┃┃ ┃94．fj ┃ ┃ ┃ ┃6．┃ ┃┃ 28 ┃ l85 ┃ l5。4 ┃ 6 ┃ ┃┃ ┃．S ┃ ┃ ┃14．5 ┃85．0┃ ┃┃ 29 ┃ ┃ ┃ 3 ┃ 《j．7l ┃┃ I) ┃．j ┃3．┃96．8┃37．5 ┃ ┃ ┃圖3—2—20 住友法生產(chǎn)濃硝酸的。0工藝流程l一空氣過濾器：2～空氣壓縮機(jī)；3一唧混合氣過濾器；4一氧化爐一廢熱鍋爐；5一分解冷凝塔；6一氧化吸取塔；7一N02吸取塔；8一尾氣洗滌塔；9一閃蒸蒸餾塔；l～反響器；jl一氣體洗滌塔；l2一氣提塔；13一催化燃燒爐；l4一尾氣膨脹透平；j5～蒸汽透平；l6～29一物流號此法制濃硝酸分兩個階段：①在合成反響器內(nèi)首先用空氣、稀酸(60％～68％HN，)N2480t焰一87％HNO氣的硝酸。80％～87％王{NQ98％～99％剛Q賚名98％_卜州03的硝酸，也可生產(chǎn)或80％一85％剛q的硝酸。還可同時兼產(chǎn)濃硝酸和稀硝酸(60％HN3)。市場適應(yīng)性強(qiáng)。本法假設(shè)用以僅生產(chǎn)濃度為85％HN01。依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)閱歷，其合成反響的最正確工藝條仁如下：壓力0．7～1．0MPa45～65℃，空氣氧過量為化學(xué)計量的0．5～1．5倍。N?4／68．4％HN：(質(zhì)量比)：=。5～0．630～40min。超共沸酸精餾法制取濃硝酸2.3.l 根本原理超共沸酸法制取濃硝酸的根本原理，可依據(jù)由HNO3一H2O所組成的二元相圖來說明。3—2—2l0.lMPa下的HNO3一H2O的二元相圖。3—2—21可見，圖形點(diǎn)M為硝酸溶液的最高恒沸點(diǎn)(120℃)，對應(yīng)M點(diǎn)的68.4t％HNO。3今假設(shè)以位于M點(diǎn)左側(cè)的任一濃度的稀硝酸進(jìn)展蒸餾，則隨著硝酸中HNO含量3的增大，溶液的沸點(diǎn)也隨之上升，直到M點(diǎn)為止。也即是說，通過蒸餾或精餾所得的硝酸中HNO68.4％HNO。3 3MHNO含量的硝酸進(jìn)展精餾時，則與上述狀況恰好相反，3在精餾過程中，溶液的沸點(diǎn)將隨著硝酸中HNO含量的增大而下