4. Концентрирование азотной кислоты с использованием водоотнимающих веществ (20 б.).

Получить перегонкой разбавленной кислоты концентрированной HNO₃ невозможно. Ее можно лишь упарить, содержание 64,8% мас HNO₃.В дальнейшем состав перегоняемой смеси не изменяется. Поэтому в промышленности перегонку осуществляют в присутствии водоотнимающих веществ (HNO₃ конц, H₂SO_4, H₃РO_4, растворы нитратов). Водоотнимающие вещества дают понизить содержание водяных паров над кипящей смесью и увеличить содержание паров азотной кислоты. При конденсации получается 98% HNO₃ конц.

На рис 3.30 приведена схема концентрирования разбавленной HNO₃ в присутствии H₂SO_4.

Разбавленная H₂SO₄ из напорного бака 1 подается в колонну 6 через два контрольных фонаря 2 – расходомеры включены параллельно. Один поток кислоты проходит в испаритель 3 и подается в виде смеси жидкость – пар на 10 тарелку колонны 6, другой поток без подогрева поступает на вышележащие тарелки. H₂SO₄ из напорного бака 4, через регулятор 5 подается в верхнюю часть колонны 6. В нижнюю часть колонны вводятся острый пар, при нагревании которого, из тройной смеси начинает испарятся HNO₃.

Пары азотной кислоты при температуре 70-85⁰С поднимается вверх, выходят через штуцер и поступают в холодильник конденсатора 7, в этих парах имеются примеси оксидов азота и воды, пары при 30⁰ С конденсируются с образованием 98-99% HNO₃ при этом поглощается часть оксидов азота. Концентрированная HNO₃, содержит NO_х, проходит две верхних тарелки колонны 6 при этом выдувается оксиды азота парами HNO₃.Затем охлаждают кислоту в холодильнике 13 и отправляют на склад готовой продукции, не сконденсированные пары HNO₃ и выделившие NO_х, отправляются на адсорбцию в поглотительную башню 10,орошаемую водой, отходящими газы из башни 10 отсасывают вентилятором 9.Полученная 50% HNO₃ поступает в сборник 11 и насосом 12, через холодильник 8 отправляют на концентрацию.

Отработанная H₂SO₄ (65-85%мас) через холодильник 14 поступает на концентрирование в некоторых случаях выгодно производить концентрирование 50% HNO₃ до 60% простым упариванием при этом сокращается расход H₂SO₄.

Недостаток: в присутствии паров и туманов H₂SO₄ в выходящих газов, поэтому H₂SO₄ заменяют Mg(NO₃)₂ или Zn(NO₃)_2..

Концентрирование HNO₃ с использованием Mg(NO₃)₂

Способ обеспечения полученной чистой концентрированной кислоты без вредных выбросов в атмосферу. Плав нитрата магния (72-80%).Нагретый до температуры выше 100⁰С, насосам 6 и с кипятильником 8 , подается в верхнюю часть отправной колонны 2, выше ввода разбавленной азотной кислоты, в нижней части колонны с помощью кипятильника 1 поддерживают температуру 160-180⁰С. Из колонны выходят пары содержат около 87% HNO₃, 13% воды, кот поступают в дистилляционную колонну 3,где кислота концентрируется до 95%.

Пары концентрированной кислоты поступают в конденсатор 4, отсюда часть кислоты в виде флегмы возвращается в колонну 3, а остальная часть отправляется на склад готовой продукции. Образующийся в нижней части дистилляционной колонны 3. 70% кислота, стекает в отпорную колонну 2, раствор Mg(NO₃)₂ 57-79% из отпорной колонны поступает на концентрацию в кипятильник 8 и вакуум испаритель 7, добавление в котором регулируется конденсатором 5 для получения 80% раствора Mg(NO₃)₂.