Окиснювальні та абсорбційні процеси в технології азотної кислоти

23. М. И. Ворожбиян, А. Я. Лобойко, А. В. Шапка, Н. Б. Маркова. Соотношение окислительних и абсорбционных процессов при переработке оксидов азота в азотную кислоту //Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УДХТУ, 2001. - №6.- С.61-63.

24. Патент України 43520, МПК СО1В21/40 Спосіб одержання азотної кислоти/ Ворожбіян М.І., Шапка О.В., Лобойко О.Я., Савенков А.С., Перепадя М.П., Туголуков О.В., Степанов В.А., Кулацкий М.С.; Заявл. 19.12.2000; Опубл. 17.12.01; Промислова власність №11.

25. Патент України 43521, МПК СО1В21/40 Спосіб отримання азотної кислоти/ Савенков А.С., Ворожбіян М.І., Губа Н.Б., Перепадя М.П., Туголуков О.В., Степанов В.А., Кулацкий М.С., Зарубін В.М.; Заявл. 19.12.2000; Опубл. 17.12.01; Промислова власність №11.

26. Конвисар В.И., Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Серик С.В. Об устранении вредных выбросов в атмосферу в производстве азотной кислоты//Тез. докл. науч.-техн. конф. ІНаука-производствуІ, посвященной 50-летию образования г. Чирчик. - Чирчик: ТашПИ, 1984.-С.18.

27. Конвисар В.И., Ворожбиян М.И., Герасименко О.Л., Коровин О.В. Интенсификация производства азотной кислоты как сырья для производства минеральных удобрений//Тез. докл. Республ. конф. молодых ученых ІАктуальные проблемы хим. науки и производстваІ. - Днепропетровск, 1984. - Вып.1.-С.21-23.

28. Конвисар В.И., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Найда Н.С. Массообменные процессы при переработке нитрозных газов, содержащих 20,5% об. кислорода в неконцентрированную азотную кислоту//Тез. докл. Всес. научной конф. ІПовышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производствІ. - Харьков: ХПИ, 1985.- Ч.3.- С.148.

29. Атрощенко В.И., Конвисар В.И., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Чернышев С.П., Найда Н.С. Разработка технологического процесса и создание промышленного производства слабой азотной кислоты плазмохимическим методом заданной мощности//Сб. науч. тр. "Работы в обл. массообменных процессов за период 1983-1985 гг. по координац. плану головного подразделения".- Северодонецк.: Госнииметанолпроект, 1985.- С.194-196.

30. Конвисар В.И., Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Чернышев С.П., Найда Н.С. Исключение вредных выбросов в производстве азотной кислоты//Тез. докл. Всесюз.. совещ. по проблеме охраны воздушного бассейна от выбросов предприятий хим. пром. и пром. стройматериалов. - Ереван, 1986.- С.72.

31. Конвисар В.И., Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Найда Н.С. Интенсификация работы абсорбционных колонн в производстве неконцентрированной азотной кислоты//Тез. докл. I Всес. совещ. ІПовышение эффективности и надежности машин и аппаратов основной химииІ. - Сумы, 1986.- С.153.

32. Конвисар В.И., Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И. Пути интенсификации процессов получения неконцентрированной азотной кислоты//Тез. докл. III Всес. совещ. по проблеме "Абсорбция газов".- Таллинн, 1987.-С. 29-31.

33. Конвисар В.И., Печенко Т.И., Ворожбиян М.И., Найда Н.С., Грицай Е.Н. Исследование влияния температуры на поглощение оксидов азота растворами азотной кислоты//Вестник Харьковского политехнического института - Харьков: Вища школа, 1988. - Вып.12, №260.- С.45-47.

34. Конвисар В.И., Печенко Т.И, Ворожбиян М.И., Найда Н.С., Копейкина А.И. Влияние нитрозности газа парокислородной конверсии аммиака на концентрацию продукционной кислоты//Вестник Харьковского политехнического института . - Харьков: Вища школа, 1988. - Вып.12, №260.- С.48-49.

35. Печенко Т.И., Ворожбиян М.И., Найда Н.С., Конвисар В.И. Определение рациональных режимов переработки газов парокислородной конверсии аммиака//Тез. докл. XIV Всес. науч.-техн. конф. по ТНВ. - Львов, 1988.-Ч.2.-С.130.

36. Конвисар В.И., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И. Влияние технологических параметров на жидкофазные окислительные процессы//Тез. докл. XIV Всес. науч.-техн. конф. по ТНВ. - Львов, 1988.- Ч.2.-С.131.

37. Конвисар В.И., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Найда Н.С., Микиша Г.В. Результаты обследований агрегата производства азотной кислоты под давлением 0,716 МПа на Невинномыском ПО ІАзотІ//Тез. докл. VI Всес. науч. сем. ІСовершенствование агрегатов производства азотной кислотыІ. - Черкассы: НИИТЭХИМ, 1988.- С.53-54.

38. Конвисар В.И., Копейкина А.И., Ворожбиян М.И., Шапка Н.С., Максимович Н.И. Влияние концентрации кислоты и линейной скорости газа на интенсивность жидкофазных окислительных процессов//Тез. докл. VI Всес. науч. сем. ІСовершенствование агрегатов производства азотной кислотыІ. - Черкассы: НИИТЭХИМ, 1988.- С.89-91.

39. Лобойко А.Я., Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Найда Н.С., Золотарев О.Н. Абсорбция слабых нитрозных газов растворами азотной кислоты повышенной концентрации//Сб. науч. тр. "Работы в области массообменных процессов" - Северодонецк.: Госнииметанолпроект, 1989.-С.44-45.

40. Конвисар В.И., Печенко Т.И., Ворожбиян М.И., Найда Н.С., Лезная Н.В. Получение 65%-ной азотной кислоты при переработке газов парокислородной конверсии аммиака//Сб. науч. тр. "Работы в области массообменных процессов" - Северодонецк.: Госнииметанолпроект, 1989.- С.48-49.

41. Копейкина А.И., Конвисар В.И., Шапка А.В., Ворожбиян М.И. О влиянии нитрозности газа на процесс кислотообразования//Сб. науч. тр. "Работы в области массообменных процессов" - Северодонецк.: Госнииметанолпроект, 1989.-С.61-62.

42. Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Костыркин О.В. Интенсификация массообменных процессов в получении азотной кислоты//Тез. докл. VIII Республ. конф. ІПовышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов хим. производствІ. - Днепропетровск: Заря, 1991.-С.125-126.

43. Ворожбиян М.И., Копейкина А.И., Костыркин О.В. Интенсификация жидкофазных процессов как способ повышения степени переработки оксидов азота//Тез. докл. XV Всес. конф. хим. техн. неорг. вещ-в. - Казань, 1991.- С.274-275.

44. Конвисар В.И., Печенко Т.И., Ворожбиян М.И., Найда Н.С., Близнюк О.Н. Выбор технологического режима переработки газов парокислородной конверсии аммиака в неконцентрированную азотную кислоту//Тез. докл. VII Всес. сем. ІСовершенствование агрегатов производства азотной кислотыІ. - Харьков: ХПИ, 1991.- С.55-58.

45. Ворожбиян М.И., Лобойко А.Я., Шапка А.В., Костыркин О.В., Лозовик Н.И., Яковенко В.И. Пути повышения степени абсорбции оксидов азота в агрегатах производства неконцентрированной азотной кислоты//Тез. докл. VII Всес. сем. ІСовершенствование агрегатов производства азотной кислотыІ. - Харьков: ХПИ, 1991.- С.39-41.

46. Шапка О.В., Ворожбіян М.І., Костыркін О.В. Вплив розвиненої поверхні на інтенсивність переробки оксидів азоту//Тез. докл. 55 Наук.-техн. конф. кафедр інституту та спеціалістів залізничного транспорту. - Харків: ХІІТ, 1993.- С.53-59.

47. Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Костыркин О.В. Снижение содержания оксидов азота в выхлопных газах азотнокислотных систем//Тез. докл. Межд. науч.-техн. конф. ІЭкология химических производствІ. - Северодонецк, 1994.- С.138-139.

48. Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Костыркин О.В. Оптимизация окислительных и абсорбционных процессов в производстве неконцентрированной азотной кислоты//Информ. листок о научно-техн. достижении №123-95. - Харьков: ХАРИНТЭИ.- 1995.- С.1-3.

49. Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Костыркин О.В. Влияние фактора развитой поверхности на процесс переработки оксидов азота в азотную кислоту//Тр. Межд. науч.-техн. конф. ІИнформационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровьеІ. - Харьков: ХГПУ, 1995.- С.81.

50. Шапка А.В., Ворожбиян М.И., Найда Н.С., Маркова Н.Б., Кобзев А.В. Исследование процесса кислотообразования на комбинированных массообменных элементах при различных гидродинамических условиях//Тр. межд. науч.-техн. конф. ІИнформационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровьеІ. - Харьков, Мишкольц, Магдебург: ХГПУ, 1997.- Ч.4. - С.172-175.

51. Ворожбиян М.И., Лобойко А.Я., Кобзев А.В., Маркова Н.Б. Раскрытие составляющих частей процесса кислотообразования на массообменных элементах при абсорбции оксидов азота растворами НNO3 с целью их более полной переработки/./Cб.тр. междунар. научно-техн. конф. “Современные проблемы химической технологии неорганических веществ”.-Одесса, 2001.- Т.2.- С.21-25.

52. Ворожбиян М.И., Лобойко А.Я., Копейкина А.И., Печенко Т.И. Влияние кислорода на окислительные процессы в системе NOx - H2O - HNO3.//Украинский химический журнал.- Киев, 2001.-№8.- С.99-102.

53. Методи розрахунків у технології неорганічних виробництв (ч.1. Звўязаний азот): Підручник/ Лобойко О.Я., Товажнянский Л.Л., Слабун І.А., Зезекало І.Г., Гринь Г.І., Савенков А.С., Царьова З.М., Ворожбіян М.І., Кутовий В.В., Конвісар В.І., Шапка О.В.- Харків: НТУ”ХПІ”,2001 - 512 с.

Анотація

Ворожбіян М.І. Окиснювальні та абсорбційні процеси в технології азотної кислоти. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.01 - технологія неорганічних речовин. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2002.

Дисертація присвячена вивченню фізико-хімічних закономірностей окиснювальних та абсорбційних процесів в технології азотної кислоти і на їх підставі розробці нових технологічних схем, що забезпечують інтенсивну переробку оксидів азоту в азотну кислоту.

В роботі, на основі детальних експериментальних досліджень, надано оцінку ролі окиснювальних та абсорбційних процесів, що забезпечують інтенсивну технологію азотної кислоти. Вивчено кінетику і розкрито механізм окиснення оксиду азоту (II) в гомогенно-гетерогенних умовах, а також в приграничному шарі системи "газ - рідина". Суттєво розширено діапазон досліджень процесу абсорбції оксиду азоту за їх вмістом в нітрозному газі та тиску, що дало змогу, за рахунок комплексного підходу, запропонувати ведення процесу переробки оксидів азоту в азотну кислоту в умовах раціонального співвідношення швидкостей процесів окиснення і абсорбції.

Запропоновано технологічні схеми: переробки слабких нітрозних газів з високим вмістом кисню; нітрозних газів парокисневої конверсії аміаку; замкнену технологічну схему переробки плазмохімічних нітрозних газів в азотну кислоту та інші.

Ключові слова: оксиди азоту, кисень, окиснення, азотна кислота, нітрозний газ, абсорбція, масообмін, тиск, кінетика, технологія.

Аннотация

Ворожбиян М.И. Окислительные и абсорбционные процессы в технологии азотной кислоты. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.01 - технология неорганических веществ. - Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2002.

Диссертация посвящена изучению физико-химических закономерностей окислительных и абсорбционных процессов в технологии азотной кислоты и на их основе разработке новых технологических схем, обеспечивающих интенсивную переработку оксидов азота в азотную кислоту.

Установлено влияние на скорость реакции окисления NO кислородом до NO2 гидродинамической обстановки в реакторе, а также соотношения его поверхности к объему.

Предложен и экспериментально подтвержден механизм окисления NO кислородом с образованием промежуточного комлекса О2NОЧNO. Обоснован способ ускорения процесса окисления оксида азота (II) кислородом и определены зоны абсорбционной колонны производства азотной кислоты, где применение этого способа дает наибольший эффект, то есть обеспечивает интенсивное протекание процесса переработки оксидов азота в азотную кислоту за счет увеличения степени абсорбции последних.

На основе экспериментальных исследований дана количественная оценка влияния кислорода на скорость кислотообразования при переработке нитрозных газов, богатых кислородом. Раскрыт механизм так называемых "жидкофазных окислительных" процессов, доказано, что дополнительное кислотообразование фактически протекает за счет окисления NO в пограничном слое системы "газ - жидкость" и может составлять до 45 % от общего прироста кислотообразования. Это позволило не только расширить знания по составляющим данного процесса, но и предложить способ ускоррения переработки газов с повышенным содержанием кислорода.

Изучены процессы, протекающие на комбинированных массообменных элементах, что позволило обосновать их конструкцию и выдать рекомендации по организации совместных процессов окисления и абсорбции с целью достижения максимальных значений кислотообразования при переработке оксидов азота в азотную кислоту.

Установлены предельные значения концентрации продукционной азотной кислоты при абсорбции концентрированных (по оксидам азота) нитрозных газов, а также влияние давления газа на процесс кислотообразования как фактора, влияющего на гидродинамику контактного устройства и, вместе с тем, снижающего коэффициент массопередачи.

Определена роль инертов при переработке нитрозных газов в азотную кислоту, установлено, что в уравнениях, описывающих процесс абсорбции не должны объединяться понятия общего давления и концентрации NOx, выраженной через парциальное давление.

Результаты исследований окислительных и абсорбционных процессов обработаны с использованием современных математических методов на ЭВМ. Представлены соответствующие модели, в том числе универсальная модель, связывающая КПД тарелки и коэффициент массопередачи, что позволило усовершенствовать расчеты абсорбционного процесса.

Изучены процессы концентрирования слабых нитрозных газов с использованием 70-95 %-ной азотной кислоты.

Полученные экспериментальные данные позволили комплексно оценить все стадии процессов, протекающих при кислотообразовании, и обосновать рациональное соотношение скоростей окислительных и абсорбционных процессов в зависимости от составов газовой и жидкой фаз, а также предложить способ ускорения лимитирующей стадии процесса кислотообразования - окисления оксида азота (II).

Предложены схемы переработки слабых нитрозных газов с высоким содержанием кислорода и нитрозных газов парокислородной конверсии аммиака в азотную кислоту, а также замкнутая схема переработки плазмохимических нитрозных газов в неконцентрированную азотную кислоту и др.

Основные результаты работы внедрены на ОАО "Ровноазот", Северодонецком ГПП "Объединение Азот", а также переданы для использования в УкрГИАП при проектировании новых агрегатов производства азотной кислоты.

Ключевые слова: оксиды азота, кислород, окисление, азотная кислота, нитрозный газ, абсорбция, массообмен, давление, кинетика, технология.

Summary

Vorozhbiyan M.I. Оxidative and absorptive processes in nitric acid technology. - Manuscript.

Thesis for Doctor of Technical Sciences degree on the speciality 05.17.01 - technology of inorganic substances. - National Technical University “Kharkiv Polytechnical Institute”, Kharkiv, 2002.

The thesis is devoted to physico-chemical principles of oxidative and absorption processes in the technology of nitric acid and the elaboration on such basis of new technological schemes providing the intensive processing of nitrogen oxides for nitric acid.

In the work on the base of profound experimental investigations the evaluation of the role of oxidative and absorption processes ensuring the intensive technology of nitric acid is made. The kinetic is studied and the mechanism of oxidation of nitrogen oxide (II) under homogeneous-heterogeneous conditions is cleared up as well as in the pre-boundary layer of the “gas-liquid” system. The range of investigations of the process of absorption of nitrogen oxide is extended considerably as for their content in nitrous gas and pressure. This way gave the apportunity to propose the fulfilment of the process of processing nitrogen oxides for nitric acid under the conditions of rational correlation between oxidation rate and absorption rate.

There are proposed the technological scheme of mutual processing weak nitrous gases with high oxygen content and nitrous gases of vapour-oxygen conversion of ammonia, the complete technological scheme of the processing of plasmochemical nitrous gases for nitric acid and others.

Key words: nitrogen oxide, oxygen, oxidation, nitric acid, nitrous gas, absorption, mass-transfer, pressure, kinetics, technology.

Размещено на Allbest.ru