Ви є тут

Комплексна технологія утилізації некондиційних продуктів виробництва концентрованої азотної кислоти

Автор: 
Саломахіна Світлана Олександрівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
3406U002488
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАВНОВЕСНОЙ СИСТЕМЫ
ЙОДСОДЕРЖАЩИХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
И ОКСИДА АЗОТА (IV)
При взаимодействии растворов HNO3 – N2O4 – H2O, содержащих йод в различных
формах, с водой (накапливающейся при хранении меланжей) образуется HNO2 и NO,
которые восстанавливают кислородные соединения йода до молекулярного йода. Для
осуществления технологического процесса переработки некондиционных меланжей
необходимо иметь сведения по растворимости молекулярного йода и йодноватой
кислоты в водных растворах HNO3, а также изучить кинетику выделения йода из
йодсодержащих растворов HNO3 – N2O4 – H2O, которые отсутствуют в литературе.
Для определения возможностей и условий разделения на компоненты необходимо
изучить фазовое равновесие жидкость - пар в системах HNO3 – N2O4 – H2O – I2 –
HIO3 и HNO3 – H2O – HIO3. Полученные данные могут быть использованы для
установления закономерностей распределения компонентов между фазами,
определения технологических условий извлечения I2 и HIO3 и расчёта
оборудования.
2.1. Исследование фазового равновесия в системе HNO3 – N2O4 – H2O – I2 – HIO3
Исследование влияния концентрации азотной кислоты, оксида азота (IV) и
содержания йода в жидкой фазе на его содержание в парах проводили статическим
методом [88] на экспериментальной установке, изготовленной из термостойкого
стекла, принципиальная схема которой представлена на рис. 2.1. Исследовались
водные растворы азотной кислоты массовой концентрацией 92 - 98 %, содержащие 20
- 30% N2O4 и 0,01-0,20 % I2 при атмосферном давлении и температуре кипения.
Изучались смеси, полученные из отмеренных количеств перегнанных жидких оксидов
азота (N2O4), перегнанной концентрированной HNO3, бидистилированнной воды,
сублимированного кристаллического йода. Состав приготовленной смеси определяли
по предварительно рассчитанному весу каждого из компонентов, входящих в смесь,
и проверяли аналитически [84]. После отбора и конденсации паровой фазы,
количество которой не превышало 4% от количества жидкости, аналитическим путём
устанавливали составы обеих фаз.

Рис. 2.1. Принципиальная схема установки по определению закономерностей
равновесной системы HNO3 – N2O4 – H2O – I2 – HIO3: 1 – емкость исследуемого
раствора; 2 – электронагреватель; 3 – холодильник-конденсатор; 4 – сборник
конденсата паровой фазы; 5 – охладитель.
Результаты исследований представлены в табл. 2.1 и на рис. 2.2 и 2.3.
Закономерным является увеличение содержания йода в парах с повышением его
концентрации в жидкой фазе. При изменении массового содержания йода в жидкости
от 0,01 до 0,20 % концентрация его в паровой фазе возрастает от 0 до 0,327 %.
Кривые равновесия растворов, содержащих 92 – 96 % азотную кислоту, имеют
азеотропные точки, которые смещаются в сторону больших концентраций йода с
понижением содержания воды в системе HNO3 – N2O4 – H2O – I2 – HIO3 . Для
растворов, содержащих 92 % - ную HNO3 азеотропная точка соответствует
концентрации йода 0,09 % , 94% -ную HNO3 – 0,11 % I2 и 96%-ную HNO3 – 0,14 %
I2. Равновесная кривая для раствора, содержащих 98 % - ную азотную кислоту, не
имеют азеотропной точки в изученном интервале концентраций йода. Однако, судя
по характеру зависимости, тенденция сохраняется и экстраполяция кривой
показывает, что азеотропная точка ориентировочно равна 0,30 % йода для
раствора, содержащего 98 %-ную азотную кислоту.
С понижением концентрации воды в системе паровая фаза обогащается N2O4 и HNO3.
Очень важным для разделения системы на компоненты методом ректификацмии
является то, что при минимальном содержании воды в жидкой фазе и содержании в
ней около 0,01 % I2 в парах йод отсутствует.
Таблица 2.1
Влияние состава жидкой фазы на массовую концентрацию йода в парах
Массовое содержание йода в жидкой фазе, %
Массовая концентрация HNO3 ,%
92
94
96
98
Массовое содержание N2O4 = 20 %
0,01
0,007
0,005
0,002
0,000
0,05
0,040
0,035
0,016
0,004
0,10
0,096
0,092
0,042
0,015
0,15
0,202
0,193
0,073
0,028
0,20
Массовое содержание N2O4 = 25 %
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0,05
0,044
0,040
0,028
0,011
0,10
0,104
0,096
0,074
0,035
0,15
0,210
0,201
0,156
0,063
0,20
0,322
0,315
0,253
0,099
Массовое содержание N2O4 = 30 %
0,01
0,009
0,007
0,005
0,002
0,05
0,048
0,043
0,032
0,017
0,10
0,107
0,100
0,080
0,044
0,15
0,218
0,211
0,171
0,080
0,20
0,327
0,319
0,265
0,131

Рис. 2.2. Зависимость массовой концентрации йода в парах от его массового
содержания в жидкой фазе при различных массовых концентрациях HNO3 и массовом
содержании N2O4 25 %.

Рис. 2.3. Зависимость массовой концентрации йода в арах от массовой
концентрации HNO3 при различных концентрациях N2O4 и массовом содержании I2
0,15 %.
Существенное влияние на содержание йода в паровой фазе оказывает концентрация
азотной кислоты и содержание в ней N2O4 (рис. 2.3.). При увеличении
концентрации азотной кислоты от 92 до 98 % при постоянном массовом содержании
йода 0,15 % и концентрации оксида азота (IV) 20 %, в жидкой фазе концентрация
йода в парах снижается от 0,210 до 0,032 %. Резкое понижение содержания I2 в
паровой фазе происходит при повышении концентрации HNO3 от 94 до 98 %. При
увеличении массовой концентрации HNO3 от 92 до 94 % уменьшение содержания йода
в парах незначительно.
С ростом массового содержания N2O4 от 20 до 30% при постоянной концентрации
HNO3 и I2 в жи