Химизм основных и побочных реакций
При установившемся в денитрационной колонне ГБХ равновесном процессе, HNO3 из смеси кислот, поступающий в колонну на тарелку испарения, частично уходит на нижележащие тарелки, откуда снова отгоняется на тарелку испарения. В процессе дистилляции, то есть отгонки HNO3 из тройной смеси, поднимающиеся вверх пары обогащаются более летучим компонентом – HNO3, а в движущуюся вниз жидкость преходит менее летучий компонент – вода.
Процесс испарения HNO3 происходит главным образом в средней части колонны. H2SO4, пройдя эту зону, содержит в себе растворенные окислы азота, переходящие из тройной смеси. Даже если в тройной смеси не было бы растворенных окислов азота, то при частичном разложении HNO3 происходит выделение окислов, которые взаимодействуя с H2SO4, образуют нитрозилсерную кислоту:
2H2SO4 + N2O3 = 2HNSO5 + H2O + 86250 Дж.
Диоксид или четырехоксид азота, реагируя с концентрированной H2SO4, образует нитрозилсерную кислоту и азотную кислоту:
2NO2 + H2SO4 = HNSO5 + HNO3
Процесс разложения нитрозилсерной кислоты с выделением окислов азота характеризуется как процесс денитрации. Однако термин "денитрация" служит для обозначения процесса, обратного этерификации. В данном случае более правильно процесс разложения нитрозилсерной кислоты называть процессом гидролиза:
2HNSO5 + 2H2O = 2H2SO4 + 2HNO2
2HNO2 = H2O + N2O3 (жид)
N2O3 (жид) = N2O3 (газ)
N2O3 (газ) = NO(газ) + NO2(газ)
Азотистая кислота (HNO2), образующаяся при гидролизе нейстойчива и распадается:
2HNO2 = H2O + HNO3 + 2NO
Нитрозилсерная кислота является довольно стойким соединением, которое при концентрациях H2SO4 выше 70% не разлагается полностью даже при температуре кипения. При разбавлении H2SO4 водой происходит гидролиз нитрозилсерной кислоты, степень которой увеличивается с понижением концентрации H2SO4 и повышением температуры .
Таблица №9 - Зависимость степени разложения
HNSO5 от концентрации
H2
SO4 при 15-20 ОС
|
Концентрация H2SO4, % |
Степень разложения HNSO5 , % |
Концентрация H2SO4, % |
Степень разложения HNSO5 , % |
|
98 |
1,1 |
81 |
19,4 |
|
95 |
4,0 |
80 |
27,7 |
|
92 |
7,3 |
70 |
49,8 |
|
90 |
12,4 |
57,5 |
100,0 |
Как видно из зависимости, начиная с концентрации 57,5% H2SO4, нитрозилсерная кислота совершенно отсутствует. Отработанная H2SO4, выходящая из колонны, должна содержать минимально возможное количество окислов азота. Это необходимо не только для исключения потерь N2O3 , но и устранения нитрозилсерной кислоты, обладающей сильно разрушающими свойствами.
Смотрите также
Особенности кинетики реакций на поверхности гетерогенных катализаторов
Рассмотрим подробнее применение закона действия масс
для реакций на поверхности. Для описания скорости элементарной стадии
используют закон действия поверхностей. Если процесс определяется с ...
Создание и исследование шпаклевочных паст на основе УПС и АВС
...