Селективные абсорбенты
В зависимости от производственных условий, характеристики га- зовой смеси и поставленной задачи можно рекомендовать различные селективные поглотители. Так, для очистки газов (кислород отсутству- ет) с преимущественным содержанием оксида азота служат растворы сульфата и хлорида закиси железа, тиосульфата натрия Na2S2O3 и др. В первом и втором случаях имеют место реакции:
FeCI2 + NO = Fe(NO)CI2; FeSO4 + NO = Fe(NO)SO4.
При нагреве до 95-100 оС комплекс Fe(NO)SO4 распадается и NO
выделяется в чистом виде, а восстановленный раствор вновь возвраща- ется в производство.
Применение растворов восстановителей NaHSO3, (NH2)2CO, Na2S2O3 приводит к дефиксации азота:
Na2S2O3 + 6NO = 3N2 + 2Na2SO4 + 2SO2; 2NaHSO3 + 2NO = N2 + 2NaHSO4;
2(NH2)2CO + 6NO = 5N2 + 4H2O + 2CO2.
NO.
Реакции приемлемы для газов с малой степенью окисленности
Наиболее доступный и эффективный поглотитель (при отсутст-
вии в газе кислорода) - раствор FeSO4, отход металлообрабатывающих заводов. Поглотительная способность раствора зависит от количества закисного железа, температуры и парциальной упругости оксида азота над раствором. При сравнительно низких температурах - 15-20 оС - раствор может с достаточной полнотой удалять оксид азота даже ма- лой концентрации. Предел растворимости оксида азота - соотношение NO:Fe++ = 1:1. Присутствие в растворе серной и азотной кислот, солей или органических добавок снижает поглотительную способность. В случае очистки газов, не содержащих кислорода, раствор закисного железа можно подвергать многократной регенерации с последующим применением для абсорбции. При этом окисление мало заметно и аб- сорбционные свойства раствора сохраняются длительное время.
Серная кислота используется для удаления высокоокисленных оксидов азота. Этот способ наиболее эффективен при соотношении NO:NO2 = 1:1. В этом случае получают нитрозилсерную кислоту:
N2O3 + 2H2SO4 = 2HNSO5 + H2O.
При подогреве этой кислоты или при разбавлении ее водой на- блюдается обратный процесс с выделением оксидов азота в чистом ви- де:
2HNSO5 + H2O = 2H2SO4 + NO + NO2.
Взаимодействие жидких сорбентов с оксидами азота наиболее эффективно в температурном интервале 20-40 оС. Как правило, сани- тарная очистка с их помощью довольно затруднена. Поэтому при зна- чительном содержании оксидов азота в случае производства концен- трированной азотной кислоты используется двухступенчатая очистка: 1 стадия - щелочное поглощение с получением нитрит-нитратных со- лей; 2 стадия - каталитическая очистка с обеспечением санитарных норм.
Абсорбционная очистка нитрозных газов производства концентрированной азотной кислоты
Установка включает два абсорбера (рис. 8.3), заполненные коль- цами Рашига. В первом абсорбере 3 оксиды азота поглощаются захо- ложенной концентрированной азотной кислотой, поступающей на орошение верхней части абсорбера из теплообменника 1 при темпера- туре 0-10о. Из средней части первого абсорбера кислота поступает на
охлаждение в теплообменник 2 и затем вновь подается на орошение нижней части абсорбера. Концентрация NO2 при этом снижается до 1,5-2,0 %. Концентрированная азотная кислота сливается в емкость 9, откуда подается в теплообменник 1. Часть кислоты из емкости перека- чивается в отделение отбелки, где из нее отдуваются оксиды азота. По- сле этого азотная кислота в виде товарного продукта поступает на склад.
Нитрозные газы, содержащие 1,5-2,0 % оксидов азота, направля- ются во вторую абсорбционную башню, орошаемую захоложенным в холодильнике 8 конденсатом из емкости 10. Образующийся при этом кислый конденсат направляется в цех для получения разбавленной азотной кислоты. Очищенный газ проходит через брызгоулавливатель 5 и вентилятором 7 выбрасывается в атмосферу.
Рис. 8.3. Схема установки для очистки газов с высокой концентрацией оксидов азота
1,2 - теплообменники; 3 - абсорбер первой ступени; 4 - абсорбер второй ступе- ни; 5 - брызгоуловитель; 6 - электрофильтр; 7 - вентилятор; 8 - холодильник;
9,10 - емкости