氮氧化物氣體的吸收ppt課件

1、 氮氧化物氣體中除了一氧化氮外，其它的氮氧化物 都能按下列各式與水互相作用 2N02+H20=HN03+HNO2 H=-11.6kJlmol (13) N204+H20=HN03+HNO2 H=-59.2kJlmol (14) N203+H20=2HN02 H=-55.7kJlmol (15)實際上，N203含量極少，亞硝酸在工業(yè)生產(chǎn)條件下 會迅速分解。 3HN02=HN03+2NO+H20 H=+75.9kJlmol (16)因此，用水吸收氮氧化物的總反應式可概括如下: 3N02+H20=2HN03+NO H=-.2kJlmol (17)3.2.2.3 氮氧化物氣體的吸收氮氧化物氣體的吸收可

2、見，被 水吸收的NO2的總數(shù)只有2/3生成硝酸，還有1/3又變成NO。要使1molNO完全轉(zhuǎn)化為HNO3，氧化的量應有： 1+1/3+(1/3)2+(1/3)3+=1.5 mol 1、吸收反應平衡和平衡濃度為了測定及計算方便起見，把平衡常數(shù)分成兩個系數(shù)來研究 K1=pNO/p3NO2 K2=p2HNO3/pH2O平衡常數(shù)只與溫度有關，而K1與K2除了與溫度有關外，還與溶液中酸含量有關。酸濃度改變時，K1與K2均要變化。圖3.35為系數(shù)K1與溫度的關系。由圖可以看出，溫度越低，K1值越大；硝酸濃度越低，K1值也越大。若K1為定值，則溫度越低，酸濃度越大。因此，只有在較低溫度下才能獲得較濃硝酸。K

3、2值與溫度及硝酸濃度間的關系和K1相反，溫度越高K2值越大。雖然低濃度硝酸有利于吸收，但是生產(chǎn)中要考慮吸收速度的大小。當硝酸濃度60%時，lgK11，吸收幾乎不能進行。綜上所述，用硝酸水溶液吸收氮氧化物氣體，成品酸所能達到的濃度有一定的限制，常壓法不超過50%2.、氮氧化物吸收速度問題、氮氧化物吸收速度問題在吸收塔內(nèi)用水吸收氮氧化物的反應在吸收塔內(nèi)用水吸收氮氧化物的反應: 3N02+H20二二2HN03+NO (18) 2N0+02二二2N02 (19)以水吸收氮氧化物是一個非均相的氣流反應：首以水吸收氮氧化物是一個非均相的氣流反應：首先是氣相中二氧化氮和四氧化二氮通過氣膜和液先是氣相中二氧化

4、氮和四氧化二氮通過氣膜和液膜向液相按擴散；其次是液相中膜向液相按擴散；其次是液相中NO2和和N2O4與與水作用生成硝酸和亞硝酸；而后亞硝酸分解成硝水作用生成硝酸和亞硝酸；而后亞硝酸分解成硝酸及酸及NO；最后是；最后是NO從液相向氣相擴散從液相向氣相擴散研究表明液相中氮氧化物與水反應是整個速度的研究表明液相中氮氧化物與水反應是整個速度的 控制步驟。在吸收系統(tǒng)的前部，氣體中氮氧化物控制步驟。在吸收系統(tǒng)的前部，氣體中氮氧化物和硝酸濃度都較高，所以和硝酸濃度都較高，所以NO的氧化速度大于的氧化速度大于N02的吸收速度。到吸收系統(tǒng)的后部，的吸收速度。到吸收系統(tǒng)的后部，N02的吸的吸收速收速 度大于度大于

5、NO的氧化速度。只是在吸收系統(tǒng)中的氧化速度。只是在吸收系統(tǒng)中部，兩個反應的速度都必須考慮。部，兩個反應的速度都必須考慮。3.氮氧化物吸收條件的選擇總吸收度指氣體中被吸收的氮氧化物總量與進入吸收系統(tǒng)的氣體中氮氧化物總量之比。 產(chǎn)品酸濃度愈高，吸收容積系數(shù)【m3/t*d 】 （ 即每晝夜1t 100%HNO3所需的吸收容積越大。溫度和產(chǎn)品濃度一定時，總吸收度越大，吸收容積系數(shù)越大。在溫度和產(chǎn)品濃度一定時，總吸收度越大，則吸收容積系數(shù)越大。因而吸收塔尺寸與造價越大，操作費用也越大。加快反應速度，盡可能減少吸收系數(shù)，是選擇吸收過程操作條件的基本原則硝酸濃度 / %44464850吸收容積系數(shù)18.42

6、0.723.928.6(1) 溫度 降低溫度，有利平衡向生成硝酸的方向移動，NO的氧化速度加快。在常壓下，總吸收度為92%時，若以溫度30的吸收容積作為I，則5時只有0.23，而40時高達1.50。所以無論從提高成品酸的濃度，還是從提高吸收設備的生產(chǎn)強度，降低溫度都是有利的。（2壓力壓力 提高壓力，不僅可使平衡向生成硝酸反應的方提高壓力，不僅可使平衡向生成硝酸反應的方 向移動，可制得更濃的成品酸，還可大大減少向移動，可制得更濃的成品酸，還可大大減少 吸收體積。吸收體積。 表表3.19是當溫度為是當溫度為37時，兩個不同壓力下，時，兩個不同壓力下， 每晝夜制造每晝夜制造1t硝酸硝酸(100 %

7、HN03)不同總吸收的不同總吸收的 所需的吸收反應容積。所需的吸收反應容積。目前實際生產(chǎn)上除采用常壓操作外，加壓的有目前實際生產(chǎn)上除采用常壓操作外，加壓的有 用用0.07, 0.35, 0.4, 0.5, 0.7, 0.9MPa等壓力，這等壓力，這 是因為吸收過程在稍微加壓下操作已有相當顯是因為吸收過程在稍微加壓下操作已有相當顯 著的效果。著的效果。壓力（絕）/0.1MPa3.55總吸收度 / %94 95 95.596 97 98吸收容積系數(shù)/(m3.t-1.d-1)1.2 1.7 2.3 0.8 1.0 1.5(3)氣體組成主要指氣體混合物中氮的氧化物濃度和氧濃度。由吸收反應平衡的討論可知

8、，使產(chǎn)品酸濃度提高 的措施之一是提高NO2的濃度或提高氧化度NO 其關系如下式式中以CHN03成品酸濃度(55%-60%); CNO2氮氧化物濃度。增加CN02，可提高CHN03。為了保證進吸收塔氣 體的氧化度，氣體在進入吸收塔之前必須經(jīng)過充 分氧化。 氣體進入吸收的位置對吸收過程也有影響。因為氣體冷卻器出口的氣體溫度在40-45，由于在管道中NO繼續(xù)氧化，實際上進入第一吸收塔的溫度可升到到60-80。若氣體中尚有較多的NO未氧化成NO2而溫度又較多時，氮氧化物遇到濃度為45%左右的硝酸有可能不吸收，反而使硝酸分解。這種情況下，第一塔只起氧化作用，氣體中的水蒸氣冷凝而生成少量的硝酸。整個吸收系

9、統(tǒng)的吸收容積有所減少，影響了吸收效率。此時生產(chǎn)成品酸的部位會移到第二塔。 為使第一塔在常壓下出成品酸，可將氣體從第一塔頂加入。當氣體自上而下流過第一塔時，在塔上半部可能繼續(xù)進行氧化，而在塔下半部則被吸收。這樣，成品酸就可以從第一塔導出，而且提高了吸收效率。實踐證明該措施是有效的。當氨-空氣混合氣中氨的濃度達到9.5%以上時，在吸收部分就必須加大二次空氣。NO氧化和NO2吸收同時進行，使問題較復雜，很難從計算中確定出最適宜的氧含量。通常是控制吸收以后尾氣中的氧含量，一般在3%-5%左右。尾氣中氧含量太高，表示前面加入二次空氣量太多;太低時，空氣量不足，不利于氧化。尾氣氧量與吸收體積關系如圖3.3

10、6所示。從圖3.36可看出，吸收容積系數(shù)和二次空氣的加入方式也有關系。如果尾氣中氧濃度較(4%)，則曲線2的V吸較小，因而分批加入為佳。 若在氨催化氧化時采用純氧或富氧空氣，則不僅能提高NH3的氧化率，對吸收部分也是很有利的。采用氧量越多，則吸收容積系數(shù)就越小，如表3.20所示。 如在加壓下同時用富氧空氣，則生產(chǎn)效能更高。當氧用量增加時，混合氣體中氧含量，氧化率，成品酸產(chǎn)量以及濃度都隨之提高。氧用量（m3/t） 063170315520800吸收容積系數(shù)相對值（%）10084.5 61.6 42.8 28.4 19.54.、吸收流程、吸收流程(1)、常壓下的填料塔、常壓下的填料塔 常壓吸收都用

11、多塔，為了移走吸收過程的反應常壓吸收都用多塔，為了移走吸收過程的反應熱及保證熱及保證一定的吸收效率，應該有足夠的循環(huán)酸，一般采取一定的吸收效率，應該有足夠的循環(huán)酸，一般采取5-7塔操作。塔操作。 對填料塔的基本要求是既要具有大的自由空間對填料塔的基本要求是既要具有大的自由空間率，又要有在的比表面。由于前幾個吸收塔主要是率，又要有在的比表面。由于前幾個吸收塔主要是進行吸收過程，所以應該用比表面在的一些填料；進行吸收過程，所以應該用比表面在的一些填料；而在后面幾個塔中，氧化過程很慢，故采用自由空而在后面幾個塔中，氧化過程很慢，故采用自由空間在的填料。間在的填料。 氣體流速太小不利于擴散；太大，則阻

12、力過大。氣體流速太小不利于擴散；太大，則阻力過大。氣液相的流向并無嚴格要求，但在硝酸吸收塔中同氣液相的流向并無嚴格要求，但在硝酸吸收塔中同時進行著吸收和氧化過程，所以并流操作時，氣體時進行著吸收和氧化過程，所以并流操作時，氣體一邊吸收一邊繼續(xù)氧化，吸收推動力未必低于逆流一邊吸收一邊繼續(xù)氧化，吸收推動力未必低于逆流操作，故一般配置氣液流向時，主要以節(jié)省氣體管操作，故一般配置氣液流向時，主要以節(jié)省氣體管道為原則。道為原則。(2)、常壓下氮氧化物吸收流程與成品酸的漂白、常壓下氮氧化物吸收流程與成品酸的漂白 常壓下，氮氧化物吸收流程為多塔串聯(lián)吸常壓下，氮氧化物吸收流程為多塔串聯(lián)吸收。從第一或第二吸收塔引出的成品酸因溶解收。從第一或第二吸收塔引出的成品酸因溶解有氮氧化物而呈黃色。為了減少溶解的氮氧化有氮氧化物而呈黃色。為了減少溶解的氮氧化物的損失，成品酸入庫以前，先經(jīng)物的損失，成品酸入庫以前，先經(jīng)“漂白處漂白處