ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимодействие NO с водой и водными растворами из "Массопередача" Процесс абсорбции окислов азота жидкостями представляет собой промышленную задачу большой важности, существенную не только при производстве азотной кислоты, но и при контроле атмосферных загрязнений. Эта задача характеризуется также значительной сложностью, что следует из обширной литературы, посвященной данной проблеме. Несмотря на такие большие усилия, по-прежнему, не совсем ясно, какая из стадий определяет скорость протекания реакций. Следствием сказанного является в основном эмпирический подход к конструированию промышленного оборудования. [c.380] Из рис. 8.16 видно, что поток газа придет в равновесие с раствором при содержании азотной кислоты 60 %. Чтобы кислота оказалась более концентрированной, необходимо либо повысить давление, либо снизить температуру, что будет способствовать захвату NOj. [c.382] Исходные данные давление абсолютное и составляет 0,709 МПа кислота покидает тарелку при температуре 30 °С, содержит 60 % (масс.) NN63 и течет со скоростью 1205,8 г/с. (Допущение перечисленные газообразные соединения фактически не растворяются в жидкой фазе.) Расстояние по вертикали от поверхности жидкости, находящейся на тарелке, до низа следующей тарелки составляет 30.48 см. Рассчитать состав газа а) уходящего из пены и б) поступающего на следующую тарелку сверху. [c.384] Кубическое уравнение основано на материальном балансе, т. е. не совсем точно, поскольку принимают, что общее число молей газа, взаимодействующего с жидкостью, не изменяется. Можно выполнить точный расчет, учитывающий указанное из.менение, однако результат заметно не изменится. [c.384] Заметим, что сумма вычисленных парциальных давлений не совсем сходится с известным полным давлением, так как при расчете процесса окисления N0 допускали, что общее число молей газа не уменьшается. В последнем столбце таблицы помещены уточненные значения парциальных давлений, рассчитанные в предположении, что давление каждого компонента возрастает в одно и то же число раз. [c.385] Из сравнения двух таблиц в этом примере видно, что при газофазном окислении N0 в газе до поступления его на вторую тарелку исходная концентрация частично восстанавливается. Режим работы абсорбера зависит от повторного удаления Н0 , за которым следует вторичное окисление высвобождающегося газообразного N0. Давление в колонне воздействует на каждый процесс, особенно на реакцию окисления, которая имеет третий порядок. Как показал Чилтон [20], из расчетов, подобных проведенным выше, вытекает, что долевое содержание газообразных оксидов азота, находящихся в четырехвалентном состоянии, и долевое количество оксидов, которые удаляются с тарелки, прогрессивно уменьшается по мере приближения к верхней части абсорбера. [c.385] Когда в установке, применяемой для проведения этих кинетических измерений, продолжительность поверхностного контакта оказывается больше той, которая достигается в струйном абсорбере, произведение Ы становится слишком большим, чтобы можно было использовать параметрический множитель уравнения (8.27) для раздельного вычисления к и НВ . Тогда следует учесть некоторые данные Абеля и Шмидта [1 ], касающиеся определения скоростей протекания в растворе гомогенной реакции при абсорбции водой газообразных смесей, состоящих из N0 и ЫОг (см. ниже). Скорость образования НМОз равна к [НЫ02]7р )о где = 0,00791 (1/моль) -(МПа)7с при 25 °С. Поскольку, очевидно, данный процесс проходит через лимитирующую стадию (реакция 3), появляется независимая информация, на основании которой могут быть получены данные по скорости абсорбции. Это показали Уэндель и Пигфорд [106]. [c.387] Пример 8.12. Газовая смесь азота с диоксидом азота, содержащим в сумме 10 % N 2 с удвоенным количеством N304, находится в абсорбере в контакте с поверхностью жидкой фазы. Если коэффициент массоотдачи для газовой фазы составляет 3,95-10 моль/(с.см .МПа), найти состав газа на границе раздела фаз и скорость растворения N0 . [c.387] Пример 8.13. Газовая смесь, находящаяся при давлении 0,101325 МПа и температуре 25 °С, содержит 10% (мол.) N0. Для удаления этого нереагирующего оксида в газ добавляют N02 в таком соотношении, чтобы до взаимодействия отношение числа молей N0 к числу молей N02 составляло 1 2,5. Смесь подают в газовый абсорбер, где она промывается большим объемом Н2О. Пренебрегая газофазным сопротивлением массоотдаче, найти скорости удаления трехвалентного и четырехвалентного азота из газа в нижней части абсорбера. [c.390] Абсорбция водой газообразных смесей, состоящих из N0 и N02. [c.390] Учитывая накопленный опыт и качественные соображения, современные тарельчатые абсорберы для получения азотной кислоты совмещают с трубчатыми холодильниками, предназначенными для отвода тепла экзотермической реакции путем охлаждения кислоты на каждой тарелке. Кроме того, для изготовления аппаратуры используют коррозионностойкие сплавы (нержавеющую сталь), в результате чего оборудование можно эксплуатировать при высоком давлении [95]. [c.391] Несмотря на значительные усилия, затраченные на конструирование и создание таких газовых абсорберов, имеется очень мало данных относительно эффективности действия тарелок, и не предпринимались попытки публикации таких сведений. Эта ситуация существовала до последнего времени, когда стали пользоваться результатами, почерпнутыми из лабораторных данных, подобных обсуждавшимся выше. Из литературы, однако, известно, что наибольшее отклонение от эффективности соответствующей теоретической тарелки (ступени разделения) характерно для верхних тарелок абсорбера, где самой окисленной формой азота, остающейся в потоке разбавленного газа, является N0, а не NOg. В свете того, что говорилось ранее о двух существенных процессах массообмена — абсорбции N2O4 и абсорбции N2O3 —и об исчезающе малых концентрациях этих веществ в разбавленных газах, такая тенденция в эффективности работы тарелок не удивительна. [c.391] показанные на рис. 8.20, были рассчитаны Эндрю и Хэнсоном с целью проиллюстрировать суммарный эффект от воздействия четырех различных механизмов перехода высших оксидов в жидкую фазу, которые охарактеризованы на рис. 8.21. [c.392] Детальное изучение результатов, подобных изложенным выше, может привести к улучшению конструкции абсорберов, в результате чего будут обеспечены оптимальные условия протекания наиболее эффективных взаимодействий. Публикации о таких исследованиях, однако, отсутствуют. [c.393] Вернуться к основной статье