PL165957B1 - Sposób usuwania tlenków azotu z fazy gazowej - Google Patents

Abstract

Sposób usuwania tlenków azotu z fazy gazowej, wykorzystujący elementy roztworowego utleniania tlenków azotu oraz utleniania tlenków azotu w fazie gazowej, znamienny tym, że gazy zawierające tlenki azotu przepuszcza się przez komorę reakcyjną, w której rozpyla się wodny roztwór kwasu azotowego wstępnie nasycony tlenem lub mieszaniną tlenu z innymi gazami pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia w komorze reakcyjnej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania tlenków azotu z fazy gazowej stanowiącej mieszaninę gazów, a zwłaszcza gazów odlotowych z instalacji do produkcji kwasu azotowego oraz gazów odlotowych z instalacji energetycznych, po wstępnym ich odsiarczaniu.

Znany sposób polega na usuwaniu tlenków azotu poprzez absorpcję w roztworach. Powstający w procesie absorpcji tlenek azotu jest gazem słabo rozpuszczalnym w wodzie i desorbuje do fazy gazowej. Oznacza to, że w granicznym przypadku, to jest wówczas, gdy w fazie gazowej występuje jedynie dwutlenek azotu, sprawność procesu absorpcji wynosi nie więcej niż 66,7%. Jednocześnie, ze względu na słabą rozpuszczalność tlenku azotu w wodzie i wodnych roztworach ługów, szybkości absorpcji tlenku azotu są niskie, a absorbery - reaktory charakteryzują się dużymi gabarytami.

Znany jest również sposób polegający na utlenianiu tlenku azotu w fazie gazowej („Technologia związków azotowych, Praca zbiorowa, PWN 1956). Jest to reakcja przebiegająca bardzo wolno. Wprawdzie równowagowy stopień przemiany tlenku azotu do dwutlenku azotu jest w temperaturze 0°C bliskiej jedności, to jednak szybkość utleniania jest minimalna - stała szybkość reakcji wynosi 2,09 · 10^+e min. Wraz ze wzrostem temperatury szybkość utleniania tlenku azotu w fazie gazowej maleje. Szybkość reakcji można zwiększyć przez prowadzenie jej w nadmiarze tlenu.

Znany jest sposób usuwania tlenku azotu polegający na roztworowym utlenianiu tego składnika tlenem rozpuszczonym w roztworze. Ze względu na bardzo niskie szybkości roztworowego utleniania tlenku azotu sposób ten wymaga długich czasów przebywania roztworu w aparatach o nadmiernie dużej objętości, wysokich ciśnień i zazwyczaj prowadzony jest okresowo w baterii aparatów, co w pracującej w sposób ciągły instalacji do produkcji kwasu azotowego powoduje szereg niedogodności w prowadzeniu procesu.

Sposób według wynalazku łączy korzystne cechy usuwania tlenków azotu przez utlenianie roztworowe i utlenianie w fazie gazowej.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że nad powierzchnią roztworu wytwarza się mikrowarstwę o podwyższonym stężeniu tlenu, w której odbywa się utlenianie tlenku azotu desorbowanego z roztworu.

Sposób według wynalazku polega na tym, że roztwór wstępnie nasyca się tlenem lub mieszaniną tlenu z innymi gazami, pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia w komorze reakcyjnej. Roztwór ten wprowadza się następnie do komory reakcyjnej, przez którą przepływają gazy zawierające tlenki azotu w mieszaninie z innymi gazami. Roztwór jest rozpylany na krople, na powierzchni których powstaje mikrowarstwa tlenowa.

W efekcie powstania mikrowarstwy tlenowej uzyskuje się lokalne podwyższenie stężenia tlenu, które zdecydowanie przyspiesza proces utleniania tlenku azotu. Mała grubość mikrowarstwy (do 0,10 mm) skutecznie zapobiega zdmuchiwaniu mikrowarstwy znad powierzchni kropli. Dodatkowo powstający w roztworze tlenek azotu, który w normalnych warunkach natychmiast desorbuje z roztworu, w przypadku występowania mikrowarstwy tlenowej jest częściowo utleniany w roztworze (niskie szybkości utleniania), a następnie jest utleniany (duże szybkości reakcji) w

165 957 bogatej w tlen mikrowarstwie istniejącej wokół kropli. Powstający przy powierzchni kropli, w wyniku utleniania tlenku azotu, dwutlenek azotu na skutek różnicy prężności tego składnika nad powierzchnią roztworu i w masie cieczy jest szybko absorbowany w roztworze. W procesie powstaje wodny roztwór kwasu azotowego lub mieszanina wodnych roztworów kwasu azotowego i jego soli, którą się uzyskuje po neutralizacji kwasu azotowego w roztworze.

Schemat procesu przenikania masy z reakcją chemiczną wokół i wewnątrz kropli cieczy nasyconej tlenem został przedstawiony na rysunku. Strzałkami zaznaczono umowne kierunki przemieszczania się dyfundujących cząstek reagentów, punktami oznaczono umowne miejsca położenia cząstek w wybranych momentach czasu.

Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.

Przykład I. Do strumienia gazu o natężeniu przepływu 1000Nm3/h i o stężeniu tlenku azotu wynoszącym 0,22% obj. wprowadza się kwas azotowy w ilości 7000 kg/h, o stężeniu 1,5% wag., nasycony uprzednio tlenem pod ciśnieniem 8 Atm. Po rozpyleniu roztworu, wokół kropel uzyskuje się warstwę o grubości od 0,01 do 0,025 mm. Na wylocie z absorbera gazy zawierały nie więcej niż 0,02% obj. tlenku azotu. Sprawność absorbcji tlenku azotu wyniosła 90,1%.

Przykład II porównawczy. Do strumienia gazu o natężeniu przypływu 1000Nm3/h i o stężeniu tlenku azotu wynoszącym 0,22% obj. wprowadza się wodny roztwór kwasu azotowego o stężeniu 1,5% wag. HNO 3. Po rozpyleniu roztworu wokół kropli nie pojawia się warstwa tlenowa, gdyż roztwór nie był wstępnie nasycony tlenem. W absorberze zachodzi klasyczny proces absorpcji tlenku azotu w rozcieńczonym roztworze kwasu azotowego. Gazy wyprowadzane z aparatu zawierają nie mniej niż 0,21% obj. tlenku azotu. Sprawność absorpcji tlenku azotu wynosi 4,5%.

Req gazowa

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób usuwania tlenków azotu z fazy gazowej, wykorzystujący elementy roztworowego utleniania tlenków azotu oraz utleniania tlenków azotu w fazie gazowej, znamienny tym, że gazy zawierające tlenki azotu przepuszcza się przez komorę reakcyjną, w której rozpyla się wodny roztwór kwasu azotowego wstępnie nasycony tlenem lub mieszaniną tlenu z innymi gazami pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia w komorze reakcyjnej.