间接法制备浓硝酸教程文件.ppt

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1、间接法制备浓硝酸二、稀硝酸的生产（一）氨的催化氧化1、氨氧化反应基本原理氨和氧可进行下列三个主要反应：4NH3+5O2==4NO+6H2O△H=-907.28KJ4NH3+4O2==2N2O+6H2O△H=-1104.9KJ4NH3+3O2==2N2+6H2O△H=-1269.02KJ2．氨氧化催化剂(1)化学组成纯铂具有催化能力，但易受损失。一般采用铂铑合金。例：铂铑钯三元合金，其常见的组成为铂93%、铑3%、钯4%。(2)形状铂系催化剂不用载体，因为用了载体后，铂难以回收。为了使催化剂具有更大的接触面积，工业上将其做成丝网状。(3)铂的损失与回收

2、铂网在使用中受到高温和气流的冲刷，表面会发生物理变化，细粒极易被气流带走，造成铂的损失。铂的损失量与反应温度、压力、网径、气流方向及作用时间等因素有关。由于铂是价格昂贵的贵金属，为可以将其回收降低损耗，目前工业上常用机械过滤法、捕集网法和大理石不锈钢筐法。3．氨催化氧化的工艺条件(1)温度在不同温度下，氨氧化后的产物也不同。一般常压氧化温度取750～850℃，加压氧化温度取870～900℃为宜。(2)压力由于氨催化氧化反应是不可逆的，因此改变压力不会改变一氧化氮的平衡产率。故实际生产中，常压和加压氧化均有采用。(3)接触时间接触时间应适当。一般接触时

3、间在10～4s左右。(4)气体的组成要想提高成品酸的浓度，必须提高吸收气中的NO2浓度。提高氨空气混合气中氧气的量可提高氧化度，从而增加NO2含量。4、氨催化氧化的主要设备氨氧化炉是氨催化氧化过程的主要设备。对它的基本要求是：氨和空气混合气体能均匀通过催化剂层；为了减少热量损失，应在保证最大接触面积条件下尽可能缩小反应体积；结构简单，便于拆卸、检修。现多采用氧化炉-废热锅炉联合机组（二）一氧化氮的氧化1、一氧化氮氧化反应一氧化氮只有在氧化为二氧化氮后，才能被水吸收，制得硝酸。一氧化氮与氧反应如下：2NO+O2==2NO2△H=-112.6KJNO+N

4、O2==N2O3△H=-40.2KJ2NO2==N2O4△H=-56.9KJ2、氧化方法(1)干法氧化将气体送入氧化塔，使气体在氧化塔中有足够的停留时间，从而达到一定的氧化度。(2)湿法氧化将气体送入塔内，塔顶喷淋较浓的硝酸，NO与O2在气相空间，液相内和气液界面均能进行氧化反应，大量的喷淋移走氧化放出的热量，加快氧化速率。(采用)（三）氮氧化物的吸收1、氮氧化物的吸收反应:2NO2+H2O==HNO3+HNO2△H=116.1KJ3HNO2==HNO3+2NO+H2O△H=75.9KJ总反应为：3NO2+H2O==2HNO3+NO△H=-136.2

5、KJ由此可见，用水吸收二氧化氮时，只有2/3的二氧化氮转化为硝酸，而1/3的二氧化氮转化为一氧化氮。因此，在氮氧化物的吸收过程中，NO2的吸收和NO的氧化同时交叉进行。故在一氧化氮氧化中当氧化度达到70%～80%时，即可进行吸收操作。2、二氧化氮吸收的主要设备NO2吸收塔是制酸系统的主要设备，吸收塔因操作压力不同，可分为常压和加压两种吸收塔；而按塔型又可分为填料塔、泡罩塔、筛板塔等多种类型。本设计采用加压吸收塔，加压吸收通常都采用筛板塔，一般内装塔板30～40块。为移去反应热，在塔板上设置冷却蛇管，靠冷却介质间接换热。三、稀硝酸生产的工艺流程目前生产

6、稀硝酸有十多种大同小异的工艺流程，因操作压力不同可分为常压法、全加压法及综合法三种类型。常压法：氨氧化和氮氧化的吸收均在常压下进行。该法压力低，氨氧化率高，铂消耗低，设备结构简单。缺点:成品酸浓度低，尾气中氮氧化物浓度高，吸收容积大，占地多，投资高。全加压法：氨氧化和氮氧化吸收均在加压下进行。该法吸收率高，成品酸浓度高，尾气中氮氧化物浓度低，吸收容积小，能量回收率高。缺点:氧化率低，铂损失高。综合法：氨氧化和氮氧化吸收在两个不同压力下进行。本设计选用全加压法，操作压力选为0.45MPa。全加压法生产稀硝酸工艺流程，该流程中的氨的氧化与吸收都在加压下进

7、行。氨空气混合后进入氧化炉-废热锅炉联合装置上部，经铂网催化氧化。氧化后气体经过废热锅炉降温，再经水加热器、尾气预热器和水冷却器进一步冷却到50℃的二氧化氮气体在第一吸收塔的吸收段与第二吸收塔出来的含量达10%～12%稀硝酸逆流接触，生成55%的稀硝酸。吸收后的气体经尾气预热器换热后送至尾气透平回收能量，然后排放大气中。四、浓硝酸的生产浓硝酸（HNO3浓度高于96%）的工业生产方法有三种：一是有脱水剂存在的情况下，将稀硝酸蒸馏得浓硝酸的间接法；二是将四氧化二氮、氧气和水直接合成的浓硝酸的直接法；另外，上有采用氨氧化，超共沸酸（HNO3浓度75%～80

8、%）生产和精馏得浓硝酸的直接法。（一）稀硝酸生产浓硝酸浓硝酸不能由稀硝酸直接蒸馏制取，因为HNO3和H2O会