А. Я. ЛЕБЕДЕВ, А. П. ТАРАСОВ
 РЕГЕНЕРАЦИЯ
ОТРАБОТАННЫХ СМЕСЕЙ
АЗОТНОЙ И СЕРНОЙ КИСЛОТ
 Д ом те хн и к и
Москва — 1963

ПРЕДИСЛОВИЕ
 Регенерация отработанных смесей азотной и серной кислот в
технической литературе освещена недостаточно. Краткое описание
первой ее стадии (денитрации) имеется в книге А. Г. Касаткина и
А. Н. Плановского «Процессы и аппараты промышленности органического синтеза», изданной еще в 1939 г., а концентрирование серной кислоты (последующая стадия регенерации) освещено в книге
А. И. Кирша и Н. П. Сосновского, вышедшей в свет более 20 лет
назад и потому в значительной мере устаревшей и не отвечающей
теперь требованиям и запросам проектировщиков и инженерно-технических работников заводов.
 В настоящей книге изложены физико-химические основы процессов регенерации отработанных кислотных смесей, приведены методы их расчетов, описаны технологические схемы и основная аппаратура, применяемая в этих производствах; кроме технологических
расчетов, приведены режимы работы основных аппаратов и правила
их эксплуатации, а также автоматизация технологических процессов.
 Книга рассчитана на инженерно-технических работников, имеющих опыт в обращении с серной и азотной кислотами, поэтому правила обращения с кислотами и требования по технике безопасности
в ней не освещены.
 Отработанные кислотные смеси, направляемые на регенерацию,
сильно различаются по содержанию в них азотной и серной кислот;
в этом смысле предлагаемый труд не может претендовать на полноту изложения и представляет собой лишь попытку дать читателям
основной материал, накопленный заводами и авторами по регенерации отработанных кислотных смесей.
 Техническая литература по регенерации отработанных кислотных смесей невелика, и авторы будут удовлетворены, если данная
книга в какой-то мере дополнит ее и облегчит труд инженерно-технических работников заводов, проектировщиков, преподавателей и
студентов специальных средних и высших учебных заведений.
 Авторы будут благодарны читателям за все замечания и учтут
их в своей дальнейшей работе.
 Авторы

ВВЕДЕНИЕ
 Азотная и серная кислоты находят широкое применение в химической промышленности; ни одно нитросоединение не может быть
получено без азотной и, как правило, без серной кислот. Так, например, нитроцеллюлоза, используемая для получения целлулоида,
кинопленки, линолеума и другой подобной продукций, нитроглицерин, являющийся составной частью динамитов и победитов, а также
ряд взрывчатых веществ требуют применения азотной «кислоты для
образования нитрогрупп и серной кислоты для связывания реакционной воды.
 При образовании нитросоединений получается большое количество отработанных кислот, которые необходимо разделить на составные части и укрепить до нужной концентрации. Правильно построенный кислотооборот должен быть таким, при котором все отработанные кислоты после регенерации и концентрирования полностью использовались бы на заводе. При идеально построенном
кислотном хозяйстве и совершенных схемах технологического процесса азотная кислота должна расходоваться только на реакцию
образования нитросоединений, а серная кислота, которая в реакции
не участвует, вообще не должна теряться. Практически это выглядит так: азотная кислота, кроме реакции образования основного
продукта, частично теряется с промывными водами при стабилизации и участвует в побочных реакциях, получения малостойких эфиров, разрушающихся при промывке; кроме того, азотная кислота
улетает в вентиляционную систему и далее в поглотительную систему, а вследствие недостаточно совершенной схемы, азотная кислота не вся улавливается и примерно 5%' теряется в атмосферу;
наконец, имеют место потери при'концентрировании азотной кислоты. Серная кислота расходуется на образование сульфоэфиров,
разрушающихся при промывках, и теряется при стабилизации продукта; кроме того, имеются потери при регенерации отработанной
смеси и концентрировании серной кислоты.
 Для покрытия указанных выше потерь на заводах в зависимости
от потребности строятся собственные цехи азотной и серной кислот
или же свежие кислоты завозятся со стороны, но ни в коем случае
не следует допускать вывоза слабых кислот с завода.
 Для подсчета же баланса кислот прежде всего необходимо составить- кислотооборот’
 4

Глава I
 РАСЧЕТ КИСЛОТООБОРОТА
 Для лучшего понимания кислотооборота приведем пример правильно построенного кислотного хозяйства. Возьмем производство
коллоксилина мощностью 8000 т в год (в пересчете на сухую нитроцеллюлозу) для получения целлулоида и цех нитроглицерина
производительностью 9000 т в год (считая на нитроэфир) для получения победитов.
 1. 	КИСЛОТООБОРОТ В ПРОИЗВОДСТВЕ НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗЫ
 (Весь расчет ведем на одну тонну нитроцеллюлозы)
 Предположим, что для производства коллоксилина при изготовлении целлулоида имеем следующие условия:
 1) 	состав рабочей смеси (%):
 НШз 22,0
 H2SO4 62,5
 Н20 15,5
 2) рабочая смесь приготовляется из отработанной и свежей
кислот:
 а) из меланжа состава 89%' HNO3 и 7,5% H2SO4;
 б) и купоросного масла крепостью 92,5%' H2SO4;
 3) модуль нитрации (отношение веса целлюлозы к весу кислотной смеси) 1 : 36;
 4) выход нитроцеллюлозы 1,3; содержание азота в коллоксилине 11,95%;
 5) исходя из практических данных, принимаем потери кислот в
 процессе производства:
 а) по азотной кислоте, т/т:
 с вентиляционными газами 0,25
 при перекачках 0,04
 б) по серной кислоте, т/т:
 с вентиляционными газами 0,05
 при перекачках 0,12
 6) поглощение влаги из воздуха — 0,05 т/г;
 7) степень отжима коллоксилина от кислотной смеси 1,25: 1.
 5

Расчет абсолютных коэффициентов. Для подсчета абсолютных
коэффициентов пользуемся стехиометрическим уравнением получения нитроцеллюлозы:
 C24H4o02o + «HNOg г± С24Н40_„ О20-„ (ON02) п + п • Н20,
 где п = 9 — число нитрогрупп для нитроцеллюлозы с содержанием
азота 11,95%-
 Молекулярные веса компонентов, входящих в приведенное уравнение:
 целлюлозы 648
 9HN03 558
 R(0N02)9 1053
 9Н20 162
 Расход моногидрата азотной кислоты на реакцию
 9 . 63
648 • 1,3
 = 0,6731 т.
 0 6731 • 18
 Прирост количества воды за счет реакции —’■ :— =0,1923 т.
 63
 Расход целлюлозы на 1 т коллоксилина —-— =0,7692 т.
 1,3
 Необходимое количество рабочей смеси для приготовления одной
тонны коллоксилина при принятом модуле 0,7692 • 36 = 27,6912 т.
Расход азотной кислоты, г:
 на реакцию 0,6731
 потери в вентиляционной системе . . . 0,25
 потери при перекачках 0,04
 Итого . . . 0,9631
 Расход серной кислоты, т:
 потери в вентиляционной системе 0,05
 потери при перекачках 0,12
 Итого . . . 0,17
 Прирост количества воды т:
 в результате реакции 0,1923
 за счет влаги в целлюлозе (2%) 0,0154
 за счет поглощения атмосферной влаги 0,05
 Итого . . . 0,2577
 Количественный состав рабочей смеси, т:
 27.6912 • 0,22 = 6,0921
 27.6912 • 0,625= 17,3070
27,6912-0,155 = 4,2921
 6
 азотная кислота
серная кислота
вода
 Итого .... 27,6912

Количественный состав отработанной смеси после реакции, т:
 азотная кислота 6,0921 —0,9631 = 5,1290
серная кислота 17,3070 - 0,1700 = 17,1370
в°Да 4,2921 + 0,2577 = 4,5498
 Итого . . . 26,8158
 Процентный состав отработанной смеси после реакции, %:
 азотная кислота
 26,8158
 •100= 19,13
 серная кислота
 17,1370_
 26,8158
 ■ 100 = 63,90
 вода
 4,5498
 26,8158
 *100= 16,97
 Итого . . . 100,00
 Согласно опытным данным принимаем, что процентное содержание азотной кислоты в адсорбированной смеси на 30%' выше,
чем в отработанной смеси после реакции, а содержание воды остается неизменным. При этом получаемые результаты хорошо совпадают с практическими данными. .
 Учитывая увеличение азотной кислоты на 30%', получаем следующий процентный состав адсорбированной смеси, %':
 азотная кислота 19,13- —— = 24,87
 серная кислота 100—(24,87 + 16,97) = 58,16
вода 16,97
 Итого . . . 100,00
 Количественный состав адсорбированной смеси, т:
 азотная кислота 1,25*0,2487 = 0,3109
серная кислота 1,25*0,5816 = 0,7270
вода 1,25 • 0,1697 = 0,2121
 Итого . . . 1,2500
 Количественный состав отработанной смеси после отжима, т:
 азотная кислота 5,1290 — 0,3109= 4,8181
серная кислота 17,137 —0,7270 = 16,4100
вода 4,5498 — 0,2121 = 4,3377
 Итого . . . 25,5658
 7

Процентный состав отработанной смеси после отжима, %:
 4,8181
 азотная кислота
 серная кислота
 иода
 25.5658
16,4100
 25.5658
4,3377
 25.5658
 • 100= 18,85 J
 • 100 — 64,19
 • 100= 16,96
 Итого . . . 100,00
 Отсюда абсолютный расход кислот на приготовление одной тонны коллоксилина составит, т:
 азотной кислоты 0,9631 + 0,3109 = 1,274
серной кислоты 0,17 +0,7270 = 0,8970
 Расчет дозировочных коэффициентов. Требуется приготовить
рабочую смесь для получения одной тонны коллоксилина, причем
даны следующие условия:
 1) 	Состав отработанной смеси, %
 HN03 18,85
 H2S04 64,19
 Н20 16,96
 2) 	Состав приготовляемой рабочей смеси, %:
 HN03 22,0
 H2S04 62,5
 Н20 16,5
 3) меланж состава: 89% HN03, 7,5% H2SO4, 3,5% Н20;
 4) купоросное масло крепостью 92,5%;
 5) количество рабочей смеси В = 27,6912 т.
 Необходимо определить количество меланжа (М), купоросного
масла (S) и отработанной смеси (Л), идущих на дозировку.
 Для расчета составим следующие уравнения:
для азотной кислоты
 Аух + Мпх = Ву\
 для серной кислоты
 Ахх + Msj + 5s ~ Вх\
 равенство составных частей
 А + М + S = B,
 где у\ — содержание HN03 в отработанной смеси, %;
Х\ — содержание H2SO4 в отработанной смеси, %
п\ — содержание HN03 в меланже, %;
s— содержание H2SO4 в купоросном масле, %;
si — содержание H2SO4 в меланже, %;
у — содержание HN03 в рабочей смеси, % ;
х — содержание H2SO4 в рабочей смеси, %.
 8

Подставляя цифровые значения, эти уравнения принимают следующий вид:
 А • 18,85 + Л4 * 89 = 27,6912 • 22;
 А • 64,19 + М • 7,5+ 6\ • 92,5 = 27,6912 • 62,5;
 А + 5 4- М = 27,6912.
 Решая три уравнения, получаем:
 А = 24,1418 т;
 М= 1,7318 г;
 5= 1,8176 г.
 Избыток отработанной смеси 25,5658—24,1418=1,4240 т с содержанием моногидрата:
 HN03 1,424 • 0,1885 = 0,2684 т;
 . H2S04 - 1,424 • 0,6419 = 0,914 т,
 здесь 25,5658 — общее количество отработанной кислоты, полученное после отжима одной тонны коллоксилина (см. подсчет абсолютных расходных коэффициентов).
 Дозировочные коэффициенты в моногидрате азотной кислоты
1,7318 • 0,89= 1,5413 т и серной кислоты 1,7318 • 0,075+ 1,8176 • 0,925 =
= 1,8112 т.
 Проверку правильности расчета дозировки производят по условию равенства суммы абсолютных и избыточных коэффициентов
дозировочным коэффициентам, т. е. абсолютный коэффициент плюс
избыточный коэффициент должны быть равны дозировочному коэффициенту:
 по азотной кислоте 1,2740 + 0,2684 = 1.5424 т (расчетный 1,5413 т),
по серной кислоте 0,8970 + 0,9141 = 1,8111 т (расчетный 1,8112 т).
 В данном случае допустимы расхождения между коэффициентами
по азотной кислоте до 0,001.
 2. 	КИСЛОТООБОРОТ В ПРОИЗВОДСТВЕ НИТРОГЛИЦЕРИНА
 Весь расчет ведем на 100 кг глицерина.
 Реакция образования нитроглицерина
 С3Н803 + 3HN03 -> C3H6(0N02)3 + 3H20.
 Молекулярные веса компонентов, входящих в приведенное урав¬
 нение:
 глицерина 92
 азотной кислоты 189
 нитроглицерина 227
 воды 54
 Исходные данные:
 1) состав рабочей смеси, %:
 НШз 50
 H2SC>4 50
 2) модуль нитрации 1 : 5;
 3) выход нитроглицерина 230%;
 4) 	в глицерине содержится до 98,5% абсолютного глицерина и
1,5%' воды.
 9

На 100 /сг глицерина поступает, кг:
 азотной кислоты 500-0,5 =250
серной кислоты 500-0,5 =250
воды в глицерине 100 • 0,015= 1,5
 Итого с глицерином . . . 601,5
 В результате реакции получается следующее количество нитроглицерина до стабилизации: 230* 1,028 = 236,44 кг,
где 1,028 — коэффициент, учитывающий потери нитроглицерина при
промывке.
 В кислом нитроглицерине содержится: серной кислоты около 1%
или по весу 230*0,01=2,3 кг\ азотной кислоты — 5% или по весу
230-0,05=11,5 кг.
 Необходимое количество азотной кислоты на реакцию образо-
189 - 100 ОЛС .
 вания нитроглицерина ——— =205,4 кг.
 Количество азотной кислоты, уходящее с вытяжными газами, составляет по практическим данным 1% или 250*0,01=2,5 кг; тогда
после сепарации: серной кислоты 250—2,3 = 247,7 кг, азотной кислоты 250—(205,4+11,5+ 2,5) =30,6 кг.
 Количество воды, образующееся в результате реакции,
 54 • 100
92
 = 58,7 кг. Следовательно, в отработанной смеси будет воды
 58,7 + 1,5=60,2 кг.
 Нитроглицерина в отработанной кислоте 246,7—236,44=10,26 кг,
где 246,7 — теоретический выход нитроглицерина.
 Состав отработанной кислоты после сепарации:
 H?SO* 247,7 лгг(71,0°/о)
 HNOg 30,6 кг ( 8,65%)
 Н20 60.2 кг (17,35%)
 Нитроглицерин 10,26 кг (3.0%)
 Итого . . . 348,76 кг (100,00%)
 По данным Бостанжогло (1) нитроглицерин в отработанной
кислоте составляет 2,7%. По практическим данным завода в отработанной кислоте нитроглицерина около 1%. Количество крепкой
 отработанной кислоты — —1,53 т.
 Кислый продукт промывается водой при соотношении 1 : 1 по
236,44
 объему или •
 1,6
 = 147 л, где 1,6 — удельный вес нитроглицерина.
 При первой кислой промывке нитроглицерин практически отдает
всю кислоту, которая увлекается при сепарации.
 10

Состав первой промывной воды:
 HaS04 2,3 кг (1,4%)
 HN03 11,5 кг (7,1 °/«)
 Н20 147.0 кг (91,0 о/о)
 Нитроглицерин .... 0,8 кг (0,5 %)
 Итого . . . 161,6кг (100 %)
 161 6
 Количество промывной воды в пересчете на 1000 ~0,7 7.
 На практике получаются и несколько отличные количества и составы отработанных крепких и слабых кислот после сепарации и
после первой промывки.
 Практически получается следующий состав крепкой отработанной
 смеси, %:
 HN03 13,8
 H2S04 71,6
 Н20 13,6
 Нитроглицерин 1,0
 На тонну нитроглицерина получается отработанной смеси 1,53 т
и промывной воды 0,62 г; состав этой воды следующий, %':
 HN03 8
 H2S04 17
 Н20 74,5
 Нитроглицерин 0,5
 Перед поступлением на регенерацию отработанная смесь и промывная вода подвергаются нагреву для термического разложения
нитроглицерина, для чего они смешиваются в соотношении
1,53 :0,62; получается следующий состав смеси до разложения нит¬
 роглицерина, %:
 HN03 12
 H2S04 56
 Н20 31,1
 Нитроглицерин 0,9
 После разложения на каждую тонну нитроглицерина получаем
2,15 т отработанной смеси, идущей на денитрацию.
 Подсчитав удельные расходы свежих кислот, можно определить
их годовую потребность, исходя из условной мощности производства
коллоксилина 18000 т и нитроглицерина 9000 т в год.
 Согласно кислотообороту требуется:
 1) на тонну коллоксилина:
 меланжа 1,7318 т
 купоросного масла 1,8176 т
 или в год:
 меланжа 1,7318 • 18000=31172 т
 купоросного масла . . . 1,8176 • 18000=32716 т
 11

2) на тонну глицерина:
 азотной кислоты 2500 кг
 серной кислоты 2500 кг
 Для такого количества (2500 кг) азотной кислоты требуется ме2500 ООЛП
 ланжа: —— =2809 кг; при этом в меланже содержится следующее
0,89
 количество серной кислоты: 2809 - 0,075 — 210 кг.
 Тогда потребность в серной кислоте (в виде олеума) в моногидрате составит 2500—210 = 2290 кг или по весу:
 tv 2290-100 oim
 1) на тонну глицерина —2191 кг;
 2)
 или в год
 меланжа
 олеума
 2,809 - 100 • 9000
230
 2,191 100 • 9000
 230
 - 10992
= 8573
 т,
 т
 Таким образом, общая потребность завода в свежих кислотах
составит, т.-
 меланжа 31172+ 10992 = 4216 i
 купоросного масла .... 32716
олеума 8573
 Количество отработанной смеси, поступающей на регенерацию
в год:
 а) с коллоксилинового производства 1,424 • 18000 = 25632 г
состава, %:
 HN03 18,85
 H2S04 64,19
 - Н20 16,96
 б) 	с нитроглицеринового производства 9000-2,15=19350 г состава (в пересчете N204 на HN03), %:
 1INO3 10
 Il2S04 53
 Н20 37

Глава II
 ДЕНИТРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ СМЕСЕЙ АЗОТНОЙ
И СЕРНОЙ КИСЛОТ
 1. 	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
 Развитие производств, применяющих смесь азотной и серной
кислот в качестве нитрующего агента, привело к получению больших количеств отработанных кислотных смесей, которые с точки
зрения экономики должны быть регенерированы и в необходимых
концентрациях возвращены обратно в производственный цикл.
 Состав тройных смесей HN02—H2S04—Н20, поступающих на
регенерацию, колеблется в довольно широких пределах. В одних
случаях они представляют сильно разбавленные кислотные смеси
с содержанием азотной кислоты 5—10% и общей кислотностью от
55 до 65%,; в .других случаях отработанные кислоты содержат
1—2% азотной кислоты и 65—70% серной кислоты, в которой
растворены окислы азота N2O3, образующие нитрозилсерную кислоту HNSO5.
 Отработанные смеси обычно содержат 0,5—0,7% примесей продуктов, от производств которых они поступают на регенерацию.
 Регенерация таких смесей представляет собой определенные
трудности и требует изыскания способов, обеспечивающих нормальное проведение процесса разгонки отработанных кислот и
получение азотной и серной кислот, не уступающих по своим качествам свежим кислотам, применяемым для нитрации. Поэтому
регенерация и использование отработанных кислот, получаемых
при процессах нитрации, — одна из важнейших проблем организации кислотного хозяйства.
 Начальной ступенью регенерации отработанных кислот является их денитрация, т. е. выделение из кислотной смеси азотной '
кислоты и окислов азота, содержащихся в смеси. При денитрации
происходит также удаление или разложение растворенных в отра-
 13

ботанной смеси органических соединений, содержащих связанный
азот. Такой процесс производится в денитрационных колоннах
путем нагрева смеси водяным паром до температуры, обеспечивающей полное удаление летучих компонентов.
 В результате проведения процесса денитрации получается
68—70%-ная серная кислота, которая поступает на концентрирование, после чего в случае необходимости может быть снова
использована для денитрации либо направлена непосредственно в
цикл нитрации.
 Азотная кислота в процессе денитрации должна быть получена
крепостью не ниже 98% и в таком виде или в виде смеси с серной
кислотой — так называемого меланжа — в целях уменьшения расхода свежих кислот направляется в цех нитрации.
 Обычно денитрацию отработанных кислот в зависимости от ее
состава ведут с одновременной подачей в колонну слабой азотной
кислоты либо купоросного масла, регулируя процесс таким образом, чтобы получить крепкую 98%-ную азотную кислоту. Однако
не все отработанные кислотные смеси при денитрации образуют
такую азотную кислоту.
 При денитрации отработанных кислот, содержащих окислы
азота и незначительное количество азотной кислоты, образуется
разбавленная азотная кислота, которая после закрепления ее до
50%-ной крепости окислами азота, выделяющимися в процессе
денитрации, может быть повторно возвращена в денитрационную
колонну для концентрирования с помощью купоросного масла.
 2. 	ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТРОЙНЫХ СМЕСЕЙ
 Для лучшего понимания процесса денитрации отработанных
кислот рассмотрим основные свойства тройных смесей HN03—
H2S04—н2о.
 Прежде чем приступить к описанию свойств тройных смесей,
предварительно ознакомимся с так называемой треугольной диаграммой, при помощи которой весьма удобно графически изображать зависимость тех или иных параметров (плотность, теплоемкость, температура кристаллизации и т, д.) от состава смеси.
 Общепринятая треугольная диаграмма (рис. 1) представляет
собой равносторонний треугольник, стороны которого разбиты на
100 равных делений, каждое из которых соответствует 1% компонента. На основание треугольника нанесено процентное содержание
серной кислоты в смеси, на правой стороне — содержание азотной
кислоты, на левой — воды; вершины треугольника соответствуют
100%-ному содержанию какого-либо компонента.
 Диаграмма основывается на том правиле геометрии, что в равностороннем треугольнике сумма расстояний от любой точки
внутри треугольника до его сторон, измеренных по линиям, парал-
 14

лельным сторонам, равна длине стороны треугольника. Поэтому
каждая точка внутри треугольника отвечает определенному процентному содержанию трехкомпонентной смеси, а каждая точка
на стороне треугольника соответствует составу двухкомпонентной
системы.
 Так, например, точка А на треугольной диаграмме соответствует смеси, содержащей 60% H2S04, 10% HN03 и 30% Н20; точка Б
представляет двухкомпонентную смесь, содержащую 30% серной
кислоты и 70% воды, точка В — 40%, азотной кислоты и 60% воды.
 Рис. 1. Треугольная диаграмма составов тройной смеси HNGa—
H2S04-H20.
 Плотность. Зависимость плотности от состава смесей показана
на треугольной диаграмме (рис. 2), на которой нанесены линии
постоянных значений плотностей (изоплотностей) водных растворов серноазотных смесей. Как показывает ход изоплотностей, плотность смесей увеличивается с уменьшением содержания в них воды.
 Предположим, что необходимо найти плотность смеси, содержа-
 15

щей 70% H2SO4, 20% HNO3 и 10% Н20. Для этого на горизонтальной стороне треугольника находим точку, соответствующую
70% H2SO4, затем на правой стороне треугольника находим точку,
соответствующую 20% HN03, а на левой стороне—10% Н20;
пересечение линий, проведенных из этих точек параллельно сторонам треугольника, дает точку на линии постоянных значений плотностей, равную 1,75 г/смг,
 Рис. 2. Плотность растворов смесей HN03— H2S04—Н20
 при 10°С.
 Теплоемкость. На треугольнике (рис. 3) построены линии постоянных значений теплоемкостей водных растворов смесей серной
и азотной кислот. Ход теплоемкостей показывает, что в области
высоких концентраций серно-азотных смесей между серной и азотной кислотами имеется химическое взаимодействие [2]- Разбавление
смесей водой приводит к распаду этих соединений.
 16

Температура кристаллизации. При решении вопросов, связанных с транспортировкой и хранением водных растворов азотной и
серной кислот, необходимо учитывать температуру их кристаллизации.
 На рис. 4 (см. [16]) даны температуры кристаллизации смесей
азотной и серной кислот различных концентраций. Точки, отвечающие составам смесей с одинаковыми температурами замерзания,
соединены между собой изотермическими линиями. Ряд смесей
азотной кислоты и олеума, показанных на графике, не содержит
 Рис. 3. Теплоемкость (кал/г-°С) растворов смесей HN03—
H2SO4— н20 при 25°С.
 воды, а наоборот — некоторое количество свободного S03; в этих
случаях содержание воды выражено отрицательной величиной,
т. е. тем количеством воды, которое следует добавить к смеси, чтобы
связать весь серный ангидрид.
 2 Зак. 1162
 17

В табл. 1 приведены данные М. Ш. Гельфмана [3] по температурам замерзания кислотных смесей, загрязненных продуктами
нитрации целлюлозы.
 Рис. 4. Температура кристаллизации тройной смеси.
 Таблица 1
 Температура замерзания кислотных смесей, загрязненных продуктами
нитрации целлюлозы
 Состав смеси, %
 h2so4
 HNo3 j
 n,o4
 н2о
 Температура
замерзания, °С
 Примечание
 74,65
 9,75
 1,50
 14,10
 %
 —13ч—
 -17
 63,84
 15,40
 2,50
 18,26
 -32 ч—
 -34
 62,37
 23,68
 2,00
 11,95
 —34-*—
 36
 65,26
 16,55
 1,25
 16,94
 —34
 65,44
 16,59
 2,00
 15,97
 —37
 Начиная с —18 до
—22 °С кислотная
 61,55
 17,20
 1,50
 19,75
 -32
 смесь приобретает
 46,19
 38,54
 1,34
 13,93
 -32
 тестообразный вид
 18

Вязкость. Зависимость вязкости от состава смесей при 0 и 50°
показана на рис. 5. Как видно из рисунка изовязкостей, вязкость
смесей с увеличением содержания в них воды уменьшается. С повышением температуры вязкость смесей тоже уменьшается.
 Теплота смешения растворов серной и азотной кислот. Данные
по количеству тепла, выделяющегося при смешении серной и азотной кислот с водой, а также по теплоте смешения растворов этих
кислот часто требуются при проектировании холодильных установок для мешки кислот.
 На рис. 6 приведена треугольная-диаграмма с линиями постоянных тепловыделений для определения количества тепла, выделяющегося при получении кислотных смесей различных составов. Точки пересечения этих линий на сторонах треугольника H2SO4—Н2О
и HNO3—Н2О дают величину теплоты смешения (кал/г раствора)
кислотных смесей из чистых компонентов с водой. Любая точка
внутри треугольника соответствует количеству тепла в калориях
на грамм смеси, которое выделяется при получении смеси заданного состава из чистых компонентов.
 Для определения теплоты смешения растворов кислот (если для
смешения взяты водные смеси), необходимо из указанных на диаграмме величин вычесть теплоту разведения водных растворов
кислот, взятых для смешения.
 Для примера рассчитаем тепло, которое выделится при смешении 100 кг 40%-ной H2S04 с 200 кг смеси, содержащей 10% H2S04,
60% HNO3 и 30%' Н2О. В результате смешения образуется 300 кг
смеси состава: 20% H2SO4, 40% HNO3 и 40% Н2О.
 При получении такой кислотной смеси из серной и азотной кислот
и воды согласно диаграмме на грамм смеси выделится 60 кал\
следовательно, в нашем случае выделится 300*60=18000 ккал.
Тепло, которое выделится при образовании 200 кг исходной смеси,
составит 200 • 50= 10000 ккал.
 При получении 100 кг 40%-ной серной кислоты из H2SO4 и Н2О
выделится 100 * 62 = 6200 ккал.
 Таким образом, при приготовлении 300 кг смеси, содержащей
20% H2S04, 40%' HN03 и 40% Н20, выделится 18000—10000—
—6200= 1800 ккал.
 Для определения повышения температуры смеси необходимо
воспользоваться значениями теплоемкостей смесей; для полученной смеси она будет 0,61 ккал/кг; следовательно, повышение тем-
 gt 1800 1ПО
 пературы будет 0 61гз5-0 =10 С.
 Температура кипения и состав паров. Эти свойства смесей водных растворов серной и азотной кислот чрезвычайно важны для
практического применения в процессе денитрации отработанных
кислот.
 Влияние серной кислоты на температуру кипения и состав паровой фазы над тройными смесями HN03—H2S04—Н2О было изучено многими исследователями. На основании изысканий Сапожникова, Паскаля, Берля и Замтлебена, Карпентера и Бабора были
 2*
 19

O/JOu
 Рис. 5. Вязкость (спз) растворов смесей HN03— H2S04— Н20
при 0 (а) и 50°С (б).
 20

составлены треугольные диаграммы с нанесенными на них изотермами— линиями постоянных температур кипения смесей — и изобарами— линиями постоянных парциальных давлений паров азотной кислоты и воды, т. е. состава пара над тройной смесью.
 Рис. 6. Теплота (кал/г) смешения растворов тройной смеси
 hno3-h2so4-h2o.
 Пользование этими диаграммами общеизвестно и заключается
в том, что для заданной тройной смеси находится соответствующая
ей точка, которая на изотерме показывает температуру кипения
смеси, а на изобаре — весовой состав пара над ней.
 На рис. 7 [33] показана треугольная диаграмма температур кипения тройных смесей при давлении 760 мм рт. ст., составленная
по данным Берля и Замтлебена. Эта диаграмма, а также общепринятая диаграмма равновесных концентраций азотной кислоты в
парах над тройными смесями, составленная Карпентером и Бабором примерно в 1920 г., как показали более поздние исследования
 21

Эллиса и Твейтса [4], не полностью отражают действительное
соотношение пар — жидкость при равновесии для тройной системы
HN03-H2S04-H20.
 Полученные этими исследователями данные показывают необходимость увеличения расчетного количества царг (тарелок) для
 Рис. 7. Зависимость температуры кипения тройной смеси от ее
состава (при 760 мм рт. ст.).
 разделения тройных смесей и в некоторой степени объясняют увеличенный расход серной кислоты, который фактически имеет место
в процессе, рассчитанном согласно ранее опубликованным данным.
 К сожалению, авторы приводят только четвертую часть выполненных ими результатов опытов для тройной смеси, что не позволяет нам полностью заменить диаграмму температур кипения,
составленную по данным Берля и Замтлебена; поэтому при пользовании приведенной диаграммой температур кипения тройных
смесей необходимо учитывать результаты опытов Эллиса и Твейтса
для системы HN03—H2S04—Н20, приведенные в табл. 2.
 На рис. 8 показана треугольная диаграмма состава пар—жидкость для системы азотная кислота—серная кислота—вода, составленная теми же авторами.
 22

Таблица 2
 Содержание HN03 в парах для различных смесей HN03—H2S04—Н20
и температура кипения
 t°, с
 Содержание, вес. %
 и
 о
 Содержание, вес. %
 в жидкости
 в парах
 в жидкости
 в парах
 H2so4
 HN03
 НШ3
 h2so4
 HNO3
 hno8
 114,3
 7,45
 40,8
 20,95
 130,1
 50,0
 18,4
 82,3
 115,5
 7,38
 43,4
 25,2
 123,0
 50,6
 26,2
 98,0
 120,2
 7,51
 59,5
 65,7
 115,9
 51,0
 30,15
 99,4
 120,0
 6,8
 64,0
 75,0
 140,5
 59,8
 0,812
 6,95
 110,0
 6,9 *
 74,0
 95,6
 138,0
 59,0
 1,67
 14,4
 109,9
 19,7
 15,81
 4,86
 141,5
 60‘5
 2,59
 23,26
 112,8
 20,1
 22,6
 10,1
 142,2
 60,4
 3,94
 34,9
 115,8
 20,1
 29,5
 20,9
 141,35
 60,0
 6,04
 54,2
 118,7
 20,5
 35,5
 37,7
 137,6
 59,95
 9,18
 74,02
 121,25
 19,8
 41,3
 55,9
 134,4
 59,1
 11,72
 83,55
 122,2
 19,5
 46,7
 73,7
 129,4
 60,0
 14,72
 95,0
 117,4
 19,8
 53,2
 91,2
 161,4
 70,1
 0,285
 8,5
 115,3
 38,2
 6,74
 6,33
 163,0
 69,25
 0,676
 17,91
 116,9
 37,5
 9,53
 10,8
 165,0
 70,43
 0,925
 26,81
 118,5
 37,0
 12,6
 16,25
 165,8
 70,0
 1,3
 35,0
 121,3
 37,6
 16,4
 27,6
 164,6
 69,9
 2,02
 48,2
 123,1
 37,7
 21,6
 *т6,7
 162,0
 69,8
 3,05
 65,0
 125,1
 37,0
 24,9
 55,9
 152,2
 69,4
 4,28
 79,8
 125,7
 38,1
 29,25
 76,7
 144,5
 68,8
 7,2
 92,3
 125,25
 37,2
 33,3
 85,95
 137,5
 70,0
 8,46
 98,7
 112,5
 37,6
 41,2
 97,8
 198,3
 80,5
 0,19
 14,8
 124,1
 49,8
 2,38
 6,45
 196,6
 79,25
 0,44
 28,0
 124,95
 48,75
 4,5
 12,28
 197,9
 80,4
 0,645
 46,25
 129,5
 50,1
 9,12
 35,3
 196,6
 81,0
 0,95
 59,5
 132,3
 49,75
 13,55
 59,5
 193,9
 80,2
 1,15
 65,0
 131,2
 50,0
 15,9
 72,5
 195,6
 80,7
 1,312
 80,3
 23

Изобары, нанесенные на диаграмме, заметно расходятся с ранее опубликованными данными Карпентера и Бабора.
 Для решения вопроса о возможности получения из отработанной тройной смеси пара заданного состава (не ниже 98% HN03)
следует найти точку состава смеси на треугольной диаграмме (см.
рис. 8>.
 Рис. 8. Содержание HNOs в парах (вес. %) различных составов тройной смеси.
 По кривым состава пара интерполированием определяют состав
пара и проверяют, ложится ли данная точка на необходимую изобару.
 Как видно из рисунка, не все смеси дают пар необходимого
состава.
 В тех случаях, когда состав пара не соответствует заданному,
можно сделать вывод, что такая смесь кислот не может быть непосредственно подвергнута денитрации и что необходимо изменить
состав жидкости путем добавления к ней серной кислоты. Если и

при этом не удается добиться такого состава, который на треуголь
ной диаграмме совпал бы с необходимой изобарой, то делают
вывод, что такую тройную смесь невозможно разогнать в один
прием с получением в парах азотной кислоты, требуемой концентрации.
 В этом случае процесс денитрации ведут с добавкой купоросного масла, ограничивая процентное содержание выходящей из
колонны серной кислоты, которое для обеспечения достаточной
скорости гидролиза нитрозилсерной кислоты должно быть не более
70% (см. ниже). Получающаяся при этом азотная кислота вторично подвергается концентрированию с применением купоросного
масла.
 Необходимо отметить, что в денитрационной колонне температура смеси на тарелке в любой царге практически бывает несколько ниже температуры кипения соответствующей тройной смеси,
поэтому фактическое содержание HN03 в получающихся парах
всегда несколько выше, чем это указано в треугольных диаграммах, составленных исключительно для температур кипения (5).
 3. 	ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ДЕНИТРАЦИИ
 Выделение из смеси кислот азотной кислоты и окислов азота
производят в колонне тарельчатого типа, нагревая смесь острым
водяным паром. При нагревании из смеси начинает испаряться
азотная кислота как наиболее низко кипящий компонент.
 В процессе дистилляции, т. е. отгонки азотной кислоты из тройной смеси, подымающиеся кверху пары обогащаются более летучим компонентом — азотной кислотой, а в движущуюся книзу жидкость переходит менее летучий компонент — вода.
 При установившемся в денитрационной колонне равновесном
процессе азотная кислота из смеси кислот, поступающей в колонну
на тарелку царги испарения, частично возгоняется на тарелки,
лежащие выше царг, частично уходит на лежащие ниже тарелки,
откуда снова отгоняется на тарелку царги испарения. Таким образом, процесс испарения азотной кислоты происходит главным
образом в средней части денитрационной колонны.
 Серная кислота, пройдя эту зону, при достаточной концентрации и температурных условиях работы колонны содержит в себе
растворенные окислы азота, имевшиеся в тройной смеси. Даже
если в тройной смеси не было растворенных окислов азота, то при
частичном разложении азотной кислоты происходит выделение
окислов азота, которые, взаимодействуя с серной кислотой, образуют довольно стойкое соединение в виде нитрозилсерной кислоты
HNSOs, называемое в технике нитрозой.
 Процесс разложения нитрозилсерной кислоты и выделение при
этом окислов азота из серной кислоты и является собственно процессом денитрации, протекающим в колонне.
 25

Процесс денитрации можно представить следующими уравнениями:
 2HNS06 + 2Н20 = 2H2S04 + 2HN02:
2HNO, = Н20 + N203(lK);
 N203(K) = N203(ra3);
 N203(ra3) ^ ^О(газ) “4“ N02(ra3) .
 Нитрозилсерная кислота — довольно стойкое соединение, которое при концентрациях H2SO4 выше 70% не разлагается полностью
даже при температуре кипения.
 При разбавлении серной кислоты водой происходит гидролиз
нитрозилсерной кислоты. Степень гидролиза нитрозилсерной кислоты увеличивается с понижением концентрации серной кислоты и
повышением температуры. В Табл. 3 [41] приведены данные
о степени гидролиза в зависимости от содержания H2S04.
 Таблица 3
 Степень гидролиза нитрозилсерной кислоты при /= 15 ч-20° С
 Концентрация
 h2so4,
 %
 Количество разложившейся
HNSO5,
 %
 Концентрация
 H2S04,
 %
 Количество разложившейся hnso5>
 °/о
 98
 1,1
 87
 19,4
 95
 4,0
 80
 27,7
 92
 7,3
 70
 49,8
 90
 12,4
 57,5
 100,0
 Как видно из таблицы, в растворах, содержащих H2SO4 менее
57,5%, нитрозилсерная кислота совершенно отсутствует.
 Вытекающая из денитрационной колонны серная кислота должна содержать минимальное количество окислов азота. Это необходимо для уменьшения потерь азотной кислоты, а главным образом потому, что нитрозилсерная кислота обладает сильными коррозирующими свойствами; поэтому денитрация серной кислоты—
весьма важная стадия процесса, протекающего в колонне. Относительная скорость денитрации в зависимости от температуры
указана в табл. 4
 .26

Таблица 4
 Относительная скорость денитрации
в зависимости от температуры
 Содержание H2S04,
 %
 Относительная скорость
денитрации при
 сл
 о
 о
 75° |
 о
 о
 и
 70,0
 1,00
 1,22
 2,48
 71,7
 0,74
 0,99
 1,35
 74,8
 0,26
 0,33
 0,70
 Как видно из таблицы, при нагревании 70%-ной серной кислоты
от 50 до 100° скорость денитрации возрастает примерно в 2,5 раза.
Поэтому практически денитрацию ведут с помощью перегретого
до 250—300° С водяного пара с таким расчетом, чтобы разбавление кислоты конденсатом соответствовало конечной концентрации
68—70% H2SO4. В этих условиях содержание нитрозилсерной кислоты не превышает 0,03%.
 При денитрации посредством острого пара в колонне барботажного типа при разбавлении серной кислоты до 68—70% время
денитрации т связано со степенью денитрации следующим уравнением [6]:
 т
 1
 1 — а’
 где а — степень денитрации нитрозы в долях единицы;
 К1 — константа скорости денитрации, минг1.
 Константа скорости денитрации нитрозы в зависимости от температуры для указанных условий выражается уравнением
 \ Ы АЛЛ г 3700
lg/Ci = 9,045 ,
 где Т — абсолютная температура смеси.
 С помощью этих уравнений можно рассчитать количество царг
для проведения процесса денитрации.
 4. 	УСТАНОВКИ ДЛЯ ДЕНИТРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛОТ
 Денитрационные установки могут быть разделены на три типа.
 Первый тип — это установки с колоннами, заполненными какой-
либо насадкой, например керамическими кольцами или кварцем.
По сравнению с тарельчатыми установками колонны с насадкой
имеют преимущества в отношении простоты изготовления и небольшой величины гидравлического сопротивления. К их недостат-
 27

кам следует отнести образование местных конвекционных потоков,
ухудшающих взаимодействие пара с кислотой; чем больше диаметр
колонны, тем большие осложнения рызывают конвекционные
потоки, поэтому колонны с насадкой строятся обычно небольшого
диаметра. Кроме того, такие колонны весьма трудно очищать от
твердого осадка, который выделяется из отработанной кислоты при
ее денитрации. Поэтому колонны с насадкой не получили широкого
практического распространения.
 Второй тип установок, также не нашедший широкого применения, — это установки с колоннами, обогреваемыми через стенки
или непосредственно горячим воздухом. При подаче в колонну
горячего воздуха или топочных газов значительно затрудняется
конденсация выделяющихся при денитрации паров азотной кислоты вследствие их разбавления инертными газами; из-за этого
также затруднено дальнейшее поглощение нитрозных газов. Вследствие плохой теплопередачи через стенку колонны не достигается
должного эффекта денитрации, повышение же температуры обогревающего газа приводит к растрескиванию' ферросилида, из которого изготовляется колонна, и нарушению уплотнений между
царгами.
 Третий тип установок — это колонны с непосредственной подачей перегретого водяного пара в нижнюю часть денитрационной
колонны. Эти установки имеют наибольшее распространение, и по
этому типу в настоящее время строятся современные промышленные установки.
 Рассмотрим несколько разновидностей таких установок.
 Установка Паулинга. Схема технологического процесса одной
из установок Паулинга для денитрации отработанной кислоты
изображена на рис. 9.
 Отработанная кислота из хранилища 1 насосом 2 подается в напорный бак 3. Избыток кислоты сверх ее расхода в колонну отводится по переливной линии обратно в хранилище. Из напорного
бака через регулировочный бачок постоянного уровня 4 (при периодической подаче кислоты в напорный бак) и контрольный
аппарат отработанная кислота направляется самотеком в верхнюю часть денитрационной колонны 5. Таким же путем, в случае
необходимости, из хранилища подается в колонну купоросное
масло, которое через регулировочный бачок и контрольный аппарат направляется в крышку колонны 5.
 Денитрационная колонна представляет собой поставленные
друг на друга девятнадцать царг из ферросилида диаметром
360 мм. Каждая царга имеет высоту 180 мм и снабжена грибовидным колпаком и переливной чашей. Снаружи царги имеют кожухи
из ферросилида, обеспечивающие герметичность колонны. Общая
высота колонны 4300 мм.
 В нижнюю часть колонны подается сухой насыщенный пар
давлением 1,5 ата; встречаясь со стекающей кислотной смесью,
 28

пар нагревает и разбавляет ее, благодаря чему выделяются в
газовую фазу пары азотной кислоты и окислы азота.
 В колонне получается денитрированная серная кислота крепостью 67—70%, которая вытекает из нижней ее части при температуре 160—170° С и через гидравлический затвор поступает в
среднюю часть насадочной колонны 6, служащей для частичного
концентрирования слабой серной кислоты. Для этой цели в колонну 6 вентилятором нагнетается воздух, который нагревается и обогащается влагой и тем самым на 2—3% повышает концентрацию
серной кислоты и охлаждает ее до 70° С. Частично охлажденная
 Рис. 9. Схема технологического процесса денитрации Паулинга:
 / — хранилище отработанной кислоты; 2 — центробежные насосы; 3— напорный бак; 4 — регулировочный бачок; 5 — денитранионная колонна;
6 — насадочная колонна; 7 — холодильник; 8 — насадочный конденсатор;
9 — оросительный конденсатор; 10 и 12 — первый и второй отбелочные аппараты; 11 — подогреватель; 13 — эпруветка; 14 — вентилятор; 15 — конденсатор; /6—хранилище слабой азотной кислоты; 17—хранилище купоросного масла.
 серная кислота самотеком стекает в холодильник 7, откуда насосом откачивается на склад. Из крышки колонны 6 воздух, насыщенный парами воды и содержащий некоторое количество паров и
брызг серной кислоты, направляется в насадочный конденсатор <3,
орошаемый водой.
 Пары азотной кислоты и окислы азота при температуре 90—
100° С из крышки денитрационной колонны 5 направляются в трубчатый оросительный конденсатор 9. Газ проходит все трубы конденсатора последовательно снизу вверх и, охлаждаясь до 45° С,
 29

отсасывается вентилятором и нагнетается на абсорбцию. Образующаяся в конденсаторе крепкая азотная кислота (/ = 80° С) стекает
в первый отбелочный аппарат 10. Вследствие создаваемого вентилятором разрежения в системе в первый отбелочный аппарат
снизу подсасывается воздух, который, поднимаясь вверх по насадке, выдувает из стекающей кислоты окислы азота. Из первого
отбелочного аппарата азотная кислота, частично освобожденная
от окислов азота и охлажденная до 60° С, направляется в подогреватель 11, где ее температура доводится до 80° С.
 Подогретая кислота поступает затем в крышку второго отбелочного аппарата 12, конструкция которого аналогична конструкции денитрационной колонны.
 На линии кислоты после второго отбелочного аппарата установлена эпруветка 13 — сосуд для отбора проб, имеющий отвод в
хранилище слабой азотной кислоты 16. Если по какой-либо причине (например, в период пуска) в конденсаторе 9 получается
азотная кислота низкой концентрации, она по этой линии направляется в указанное хранилище.
 В нижнюю часть второго отбелочного аппарата вентилятором
14 нагнетается воздух, который, барботируя через кислоту, отдувает из нее оставшиеся окислы азота. Вытекающая из аппарата
крепкая азотная кислота, содержащая уже небольшое количество
окислов азота (не более 0,3%), через эпруветку 13 направляется
в хранилище крепкой азотной кислоты. Воздух, обогащенный окислами азота и парами азотной кислоты, из второго отбелочного
аппарата поступает в конденсатор 15, где конденсируются пары
азотной кислоты, а окислы азота направляются на поглощение.
 Концентрирование слабой азотной кислоты ведется по такой же
технологической схеме, как и денитрация отработанной кислоты.
 Предпочтение отдается процессу совместной денитрации отработанной кислоты и концентрирования слабой азотной кислоты,
т. е. когда в колонну подаются одновременно та и другая кислоты
и купоросное масло. При денитрации отработанной кислоты без
добавки слабой азотной кислоты и купоросного масла получение
азотной кислоты высокой концентрации затруднено.
 На установке Паулинга для денитрации одной тонны отрабо
тайной кислоты состава 18% HNO3, 64% H2SO4 и 18% Н2О расходуется:
 Пара сухого насыщенного, кг 162
 Воды при 15° С, ж3 7
 Электроэнергии, кет • ч 12
 Купоросного масла (96% H2S04) в пересчете на
 моногидрат, кг 45
 Денитрационные установки Паулинга наибольшее распространение получили в Германии; в Советском Союзе из-за малой производительности колонн они были заменены более производитель
ными системами отечественного производства.
 30

Установка Майснера. Эта установка служит характерным примером денитрационной системы, в которой применены колонны,
обогреваемые через стенку. Схема технологического процесса
одной из таких установок представлена на рис. 10. В этой установке отработанная кислота из напорного бака 1 через ротаметр 2
поступает в денитрационную колонну 3. Слабая азотная кислота,
 Рис. 10. Схема технологического процесса денитрации Майснера:
 / — напорный бак отработанной кислоты; 2 — ротаметры; 3 — денитрационная колонна; 4 — напорный бак купоросного масла; 5 — холодильник серном
кислоты; в - дефлегматор; 7 — конденсатор; #—холодильник крепкой
азотной кислоты; 9 — абсорбер; 10 — ротационный вакуум-насос; 11 — барометрический сосуд; 12 — напорный бак нитрозного купоросного масла.
13 — центробежные насосы; 14 — погружные холодильники; 15 — хранилище отработанной кислоты; 16 — хранилище купоросного масла.
 получаемая на поглотительной установке, также поступает в напорный бак 1 ив смеси с отработанной кислотой направляется в
колонну. При необходимости применять для денитрации купороское масло, оно из напорного бака 4 поступает в крышку колонны.
 Денитрационная колонна состоит из 13 рабочих царг, днища и
крышки. Внутренний диаметр колонны 800 лш, общая высота
8900 мм. Каждая царга имеет высоту 500 мм и окружена металлической ванной из сплава цинка и свинца, которая нагревается с
помощью водяного пара давлением 15 атм. Пар, подаваемый в
паровые рубашки верхней секции, проходит четыре царги и выводится из установки. Пар, подаваемый в последующие три секции,
проходит через две царги; нижняя секция состоит из трех царг.
 31

Благодаря нагреву глухим паром выделяющиеся из смеси кислот пары азотной кислоты барботируют через все 13 царг. В днище
колонны подается незначительное количество пара, обеспечивающее хорошую и полную денитрацию слабой серной кислоты, вытекающей из колонны крепостью 68—70%.
 Из колонны слабая серная кислота поступает в холодильник 5
для охлаждения или через промежуточный барометрический сосуд
в горячем состоянии засасывается в колонну для концентрирования серной кислоты.
 Пары азотной кислоты из крышки колонны поступают в дефлегматор 6 и затем в холодильник-конденсатор 7. Сконденсированные
в нем пары азотной кислоты через гидравлический затвор стекают
в дефлегматор, который служит Для отдувки получаемой крепкой
азотной кислоты от растворенных в ней окислов азота. Азотная
кислота, осветленная продуванием парами азотной кислоты, поступает в холодильник 8 и далее направляется в виде готового продукта на склад.
 Нитрозные газы, образующиеся в процессе денитрации, и несконденсированные пары азотной кислоты поступают в систему
поглощения, имеющую своеобразный вид и состоящую из расположенных каскадом горизонтальных сосудов 9 барботажного типа,
где окислы азота поглощаются водой, подаваемой в верхний абсорбер. Для более полного поглощения окислов азота два последних
абсорбера орошаются купоросным маслом.
 Полученное нитрозное купоросное масло направляется в
денитрационную колонну.
 Вся система работает под вакуумом, создаваемым ротационным
вакуум-насосом 10.
 Согласно данным проспекта фирмы [7], при денитрации отработанной кислоты состава: 10% HN03, 70% H2S04 и 20% Н20 на
одну тонну отработанной кислоты расходуется 450 кг пара, из которых только 50 кг подается в колонну для денитрации; купоросное
масло при этом не расходуется. При концентрировании 50%-ной
азотной кислоты с помощью купоросного масла крепостью 96% на
одну тонну получаемой крепкой азотной кислоты расходуется:
 Пара на обогрев колонны, кг 900
 Пара на денитрацию слабой серной кислоты, кг . . 100
 Купоросного масла (моногидрата H2SO4), т . . . 2,7
 Установки Майснера эксплуатировались в Германии.
 Отечественная установка. В промышленности Советского Союза
получила применение технологическая схема денитрации отработанных кислотных смесей, предложенная инж. С. Ф. Варваричевым
(рис. И). Отработанная кислота и слабая 50%-ная азотная кислота из хранилищ 1, 2 промежуточного склада при помощи соответствующих насосов 3 и 4 подаются в напорные баки 5, 6, в которых
 32

поддерживается постоянный уровень благодаря переливным линиям, по которым избыток кислот отводится в соответствующие
хранилища; за переливом наблюдают через смотровые стекла,
установленные на этих линиях.
 Рис. 11. Схема технологического процесса денитрации отработанной кислоты
 Варваричева:
 1—хранилище отработанной кислоты; 2—хранилище слабой азотной кислоты;
3, 4, 11— центробежные насосы; 5, 6, 12 — напорные баки; 7, 13 — ротаметры;
3 — подогреватель отработанной кислоты; 9 — денитрационная колонна; 10 — хранилище купоросного масла; 14 — конденсатор; 15 — холодильник крепкой азотной
кислоты; 16 — зпруветка; 17 — аварийный эжектор.
 Из напорных баков отработанная кислота при температуре
15—30° С через ротаметр 7 поступает в подогреватель 8, где нагревается до 80—100° С глухим паром, чтобы уменьшить количество
острого пара, вводимого в денитрационную колонну 9\ это снижает
расход купоросного масла и увеличивает производительность
колонны.
 Денитрационная колонна состоит из 21 царги, крышки и днища.
Каждая царга высотой 250 мм имеет тарелку с семью барботажными колпаками и переливной патрубок. Внутренний диаметр
колонны 1000 мм, общая ее высота 6834 мм, изготовлена она из
ферросилида.
 Из подогревателя отработанная кислота поступает на восьмую
(считая сверху) царгу денитрационной колонны. Слабая азотная
кислота через дозировочный аппарат подается на одиннадцатую
царгу колонны без подогрева.
 3 Зак. 1162
 33

В зависимости от состава поступающей отработанной кислоты,
который может колебаться в некоторых пределах, в колонну подается купоросное масло в количестве, обеспечивающем содержание H2S04 в кислоте, вытекающей из колонны, в пределах 68—70%.
Купоросное масло с установки концентрирования слабой серной
кислоты поступает в хранилище 10 и насосом 11 подается в напорный бак 12, из которого через ротаметр 13 оно без подогрева
поступает на шестую царгу колонны при температуре 20—30° С.
 В днище колонны подается перегретый водяной пар температурой 250—300° С для поддержания температурного режима процесса; давление перегретого пара на паропроводе, идущем к
колонне, 1,5 ата.
 Последовательность процессов в колонне следующая: начиная
с восьмой царги происходит испарение азотной кислоты из тройной смеси (азотная кислота—серная кислота—вода) и выделение
окислов азота. Слабая серная кислота, получаемая в процессе денитрации и концентрирования слабой азотной кислоты, стекает
в низ колонны, откуда при температуре 150—160° С с содержанием азотной кислоты и окислов азота не более 0,03% она поступает в гидравлический затвор и далее по трубе из ферросилида в
напорные баки слабой серной кислоты.
 Нитрозпые газы, содержащие пары азотной кислоты и окислы
азота, поднимаются вверх и с восьмой царги по шестую осушаются купоросным маслом. С пятой царги по четвертую они освобождаются от брызг серной кислоты, а с третьей по первую продувают жидкую концентрированную азотную кислоту, возвращающуюся на верхнюю царгу колонны из конденсатора 14.
 Из крышки колонны нитрозпые газы при температуре около
86°С поступают в верх конденсатора, в котором они охлаждаются,
пары азотной кислоты почти полностью конденсируются, а окислы
азота частично растворяются в крепкой азотной кислоте.
 Из конденсатора основная масса окислов азота вместе с нссконденсировавшимися парами азотной кислоты направляется
в поглотительную установку. Крепкая азотная кислота из конденсатора стекает обратно в продувочную часть колонны, где, встречаясь с горячими газами, идущими с четвертой царги колонны, нагревается до 85—86° С и освобождается от окислов азота, после
чего поступает на охлаждение в холодильник крепкой азотной
кислоты 15, в котором охлаждается до 30—40° С.
 . Из холодильника охлажденная азотная кислота через эпруветку 16 поступает в мерник крепкой азотной кислоты, а затем в хранилище-смеситель для приготовления меланжа. Эпруветка служит
для измерения концентрации и температуры кислоты, а также для
отбора проб.
 Вся система работает под разрежением, которое создается газодувкой, установленной после поглотительной установки- Разрежение на крышке колонны составляет 400—500 мм вод. ст. В днище
колонны, куда поступает пар, поддерживается небольшое давление. Разность давлений между низом и верхом колонны создается
 34

вследствие сопротивлений при барботаже и прохождении паров
через царги колонны.
 Описанная выше технологическая схема применяется для кислотных смесей, в результате денитрации которых можно получить
крепкую 98'%-ную азотную кислоту.
 Однако, как было уже указано, на установку денитрации, например от производства нитрации ароматических углеводородов,
могут поступать смеси кислот, содержащие незначительное количество (1—2%) азотной кислоты и 65—70% серной кислоты, в
которой растворено 3—5% окислов азота. При денитрации такой
смеси невозможно получить пары крепкой азотной кислоты.
 Вследствие этого технологическая схема денитрации значительно упрощается. Денитрационная колонна собирается из восемнадцати царг; в ней не устанавливаются три верхние царги, составляющие отдувочную часть в описанной выше колонне.
 Из технологической схемы исключается холодильник крепкой
азотной кислоты, вместо ферросилидового газового холодильника-
конденсатора устанавливается холодильник из нержавеющей стали. Нитрозные газы, выделяющиеся из колонны, охлаждаются в
холодильнике до 50—55° С и далее поступают в поглотительную
систему.
 Сконденсировавшаяся в холодильнике азотная кислота крепостью 25—30% направляется в поглотительную башню абсорбционной системы, имеющую азотную кислоту такой же крепости.
 Полученная в абсорбционной системе 50%-ная азотная кислота
направляется в цех нитрации или концентрируется с помощью купоросного масла на денитрационной колонне, имеющей отдувочную часть.
 Расходные коэффициенты при денитрации отработанных кислотных смесей колеблются в весьма широких пределах в зависимости от состава смеси кислот. Так, например, при денитрации
отработанной смеси кислот состава: 18%' HNO3, 64% H2SO4 и
18% Н20 на одну топну отработанной кислоты расходуется:
 Перегретого пара (/ = 250 ч-300° С), кг 105—115
 Насыщенного пара (3—5 ата), кг 80—90
 Электроэнергии, кет • ч 3—3,5
 Воды температурой 23° С, м3 4—5
 При денитрации более разбавленных отработанных смесей,
содержащих меньшее количество серной кислоты, в колонну добавляют купоросное масло. Например, при содержании серной
кислоты в смеси примерно 48% в колонну добавляют около 800 кг
моногидрата купоросного масла: при снижении содержания серной
кислоты до 35% добавляют около 1300 кг масла на тонну отработанной кислоты.
 При концентрировании слабой 50%-ной азотной кислоты по
указанной технологической схеме расход пара, воды, электроэнер-
 3* 35

гии и купоросного масла (92,5%-ной H2S04) на тонну концентрированной азотной кислоты выражается примерно в следующих
величинах:
 Перегретый пар (250—300° С), кг 475—500
 Насыщенный пар (3—5 ата), кг ... .' 180—200
 Вода (23° С), м3 18—22
 Электроэнергия, кет •ч 8—9
 Купоросное масло (92,5%-ная H2S04), кг .... 3900
 Для того чтобы провести процесс денитрации отработанной кислотной смеси состава: 69% H2S04, 1% HN03 и 3,5% N203 па одну
тонну отработанной смеси необходимо затратить:
 Перегретого пара (/ = 250-=-300° С), кг 82—90
 Насыщенного пара (3—5 ата), кг 60—70
 Электроэнергии, кзт • ч 0,8—1,0
 Воды при / = 23° С, лг3 1 — Щ
 5. 	МЕТОД РАСЧЕТА ПРОЦЕССА ДЕНИТРАЦИИ ОТРАБОТАННОЙ
КИСЛОТЫ ПРОИЗВОДСТВА НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗЫ
 Материальный расчет
 Расчет составлен на 1 т отработанной кислоты.
 Отработанная кислота после производства нитроцеллюлозы
содержит, %:
 Hi\03 18,85
 H2S04 64,19
 Н20 16,96
 В отработанной кислоте имеются окислы азота,* которые образуют нитрозилсерную кислоту по реакции:
 2 H2S04 + N203 = 2 HNSO5~Ь Н20 ~Ь 20600 кал.
 Примем для расчета, что в отработанной кислоте 3% азотной кислоты в виде окислов азота связаны с серной кислотой. Кроме того,
практически отработанная кислота содержит до 0,5% нитроцеллюлозы. Пересчитав состав отработанной кислоты с учетом изложенного, получим следующее содержание компонентов в смеси ('%):
 HN03 15,85
 H2S04 64,19
 N203 1,81
 Н20 17,65
 нитроцеллюлоза . 0,50
 Итого . . . 100,0
 Примем следующие исходные условия:
 Выход азотной кислоты, % 95
 Концентрация получаемой азотной кислоты, % 98
 Концентрация слабой азотной кислоты, поступающей в колонну, % 50
 Концентрация слабой серной кислоты, вытекающей из колонны, % 69
 Давление пара, поступающего в колонну, ата 1,5
 36

В процессе денитрации в колонне протекают
реакции:
 разложение нитрозилсерной кислоты
 следующие
 2HNS05 + Н20 = 2H2S04 + NO + N02;
 (1)
 разложение азотной кислоты
 2HN03 = 2N02 + Н20 + 4°2,
 (2)
 2HN03 = N2 + Н.гО + 2+Оа;
 (3)
 разложение нитроцеллюлозы
 2C24H31011(0N02)9 + 3902 = 9N02 + 9NO + 48С02 + 31Н20. (4)
В денитрационную колонну поступают:
 1) 	отработанная кислота в количестве 1000 кг, в том числе, кг:
 HN03 158,5
 H2S04 641,9
 N203 18,1
 Н20 176,5
 нитроцеллюлоза 5,0
 2) слабая 50%-ная азотная кислота; обозначим ее количество
через х, тогда расход HNO3 составит 0,5х кг и Н2О — 0,5 х кг;
 3) перегретый пар; его количество обозначим через у;
 4) подсасываемый воздух при работе колонны под вакуумом
из помещения; практически он составляет 50—60 м3/час. Всего без
учета подсосанного воздуха в колонну поступает 1000 + х + у кг.
 Из денитрационной колонны выходят:
 641 9
 1) слабая серная кислота крепостью 69% -q--6q =930,3 кг;
 оч - поо/ (158,5+0,5*)0,95
 2) крепкая азотная кислота концентрацией 98% Q-gg =
 = 153,6 + 0,485*;
 3) нитрозные газы:
 а) при разложении нитрозилсерной кислоты по реакции (1):
 18,1-46 1 A Otr
 N02 = ^ = 10,95 кг,
 18,1-30 - 1с
 N0 = jq = 7,15 кг;
 б) при разложении по реакции (2) азотной кислоты в количестве 2% [ (158,5 + 0,5 х) 0,02 = 3,17 + 0,01 х кг] до ЫОг:
 N0, - (3’1--±6°з’0и)46 = 2,315 + 0,0073 л: кг,
 Н20 — (Э%,°бГ18 = 0,453 + 0,00143л: кг,
 02 = (3’17+2°6з1Д:)16 = °Л02 + 0,00127л: кг;
 37

в) 	при разложении по реакции (3) такого же количества
 азотной кислоты до N2:
 N,:
 (3,17 + 0,01л)28
 263
 = 0,705 + 0,00223 * к:,
 о2 =
 (3,17+0,01 х) 5 • 16
 2-63
 = 2,01 +0,0063* кг,
 т т ^ (3,17 -j- 0,01-*) 18 л 1 г а > f\ r\r\ I i а
 Н.,0 = - —-— = 0,453 + 0,00143 кг\
 г)
 при разложении нитроцеллюлозы по реакции
 N02 =
NO = -
С02 = -
 5-46-9
 2106
 5-30-9
 2106
 5-44-48
 2106
 = 0,983 кг,
= 0,641 кг,
= 5,014 кг,
 Н20 =
 5-18-31
 2106
 = 1,325 кг.
 (4):
 На разложение по реакции (4) расходуется следующее количество
кислорода:
 02 =
 5 • 32 - 39
2106
 = 2,963 кг\
 д) кроме того, с перечисленными иитрозными газами уносится 1% азотной кислоты, что составляет:
 HN03 = (158,5 + 0,5*)0,01 = 1,585 + 0,005* кг.
 -В результате денитрации из колонны выходит следующее суммарное количество (без учета подсоса воздуха) сухих газов:
 Состав
 Вес, кг
 Объем, нм3
 no2. .
 NO . .
 n2 . .
 С02. . .
 о2 . .
 HN03 .
 14,248 + 0,0073*
7,791
 0,705+0,00223*
5,014
 2,412 + 0,00757л:
1,585 + 0,005*
 6,94 + 0,0035*
5,82
 0,565+0,0018*
2 55
 1,690+0,0053*
 0,565+0,0018*
 Итого . .
 . 31,755+0,0221*
 18,130+0,0124*
 Подсос воздуха через неплотности соединений царг денитрационной колонны принимаем равным 100% объема сухих газов:
тогда объем подсасываемого воздуха будет равен
 18,130 + 0,0124* нм\
 в том числе:
 N2 = 0,79 (18,130 + 0,0124*) = 14,32 + 0,0098* нм\
 02 = 0,21 (18,130 + 0,0124*) = 3,81 + 0,0026* нм3
или в весовом исчислении:
 N2=17,88 + 0,0123* кг
02= 5,43 + 0,0037* кг
Итого . . . 23,31 + 0,016* кг
 38

Подсасываемый воздух поступает при 20° С и относительной
влажности 0,8, следовательно, в подсасываемом воздухе будет
содержаться влаги 14,61 0,8=11,7 г/кг сухого воздуха, т. е. количество водяных паров, поступающих с воздухом, 0,0117(23,31 +
-0,016*) =0,28 + 0,0002* кг.
 Количество и состав сухих газов, выделяющихся из денитрационной колонны, с учетом подсоса воздуха и расхода кислорода
на разложение нитроцеллюлозы:
 Состав Вес, кг Объем, нм3
 \т02 14,248 + 0,0073* 6,94 + 0,0035*
 N0 7,791 5,82
 N2 18,585+0,01453* 14,885+0,0116*
 С02 5,014 2,55
 02 4,879 + 0,01127* 3,427 + 0,0079*
 HN03 . 1,585+0,005* 0,565+0,0018*
 Итого . . . 52,102 + 0,0381* 34,187 + 0,0248*
 Количество паров воды, уходящих из денитрационной системы
(за конденсатором) с нитрозпыми газами при / = 30° С, определяем
по формуле
 НО- *к?
 38^ (760 — р)22,4 ’
 где W — объем сухих газов, м3\
 р — парциальное давление паров воды, мм рт. ст.;
 М — молекулярный вес воды.
 Принимаем разрежение в системе денитрации 500 мм вод. ст.
или 37 мм рт. ст. Парциальное давление паров воды над 98%-ной
HN03 составляет 1 мм рт.ст. Отсюда количество паров воды:
 Н20 =
 (34,187 + 0,0248*) 1 . 18
(760 — 37— 1)22,4
 = 0,0380 + 0,000024 х кг
 или в объемном исчислении 0,0473 + 0,00003* нм3.
 Общий состав и количество газов, выделяющихся из денитрационной системы (за конденсатором) и поступающих на поглощение:
 Состав
 Вес, кг
 Объем, нм3
 no2 . .
 NO . .
 n2 . .
 со2 . .
02 . .
 HN03 .
Н20 .
 14,248+0,0073*
 7,791
 18,585+0,01453*
 5,014
 4,879 + 0,01127*
 1,585+0,005*
 0,0380+0,000024*
 6,94 + 0,0035*
5,82
 14,885+0,0116*
 2 55
 3,427+0,0079*
0,565+0,0018*
0,0473 + 0,00003*
 Итого . .
 . 52,14 + 0,038124*
 34,2343 + 0,02483*
 39

Всего в колонну поступает, кг:
 Отработанная кислота 1000
 50%-ная азотная кислота х
 Пар перегретый у
 Воздух через неплотности 23,59+0,0162 х
 Итого . . . 1023,59+1,0162*+//
 Из колонны выходит, кг:
 Серная кислота 69%-ная 930,3
 Азотная кислота 98%-ная 153,6+0,485л:
 Нитрозные газы 52,14 + 0,038124*
 Итого. . . 1136,04 + 0,523124л:
 Приравняв приход расходу, получаем уравнение материального
баланса:
 1023,59 + 1,0162* + у = 1136,04 + 0,523124*.
 Откуда
 у= 112,45 — 0,493*.
 Тепловой расчет
 Так как в уравнение материального баланса входит расход
пара у, то определять его будем с помощью уравнения теплового
расчета. Для составления этого уравнения примем следующие
исходные условия:
 1. Отработанная кислота поступает в денитрационную колонну
при ^ = 90°С;
 2. Слабая азотная кислота поступает без подогрева, т. е. при
t = 20° С;
 3. Перегретый пар подается в колонну при р= 1,5 ага и t = 280°С;
 4. Слабая 69%-ная серная кислота вытекает из колонны при
/=159° С.
 Тепло поступает в колонну:
 1) с отработанной кислотой
 Qi = 1000 • 0,45 • 90 = 40500 ккал;
 2) с азотной кислотой
 Q2 = * • 0,68 • 20= 13,6* ккал;
 3) с перегретым водяным паром, теплосодержание которого
равно 724,3 ккал, следовательно:
 Q3 = 724,3*/ ккал;
 4) при разбавлении серной кислоты (теплота разбавления);
принимаем условно, что в отработанной кислоте вся вода связана
с серной кислотой. При этом начальная концентрация серной кис-
 641,9-100 „око/
 лоты 641,9 + 176,5 ^оД/о.
 40

Теплоту разбавления для серной кислоты найдем по формуле
 _ п ■ 17860
q~ л+ 1,7983 ’
 где п — отношение числа молей НгО к числу молей H2SO4
В 78,5%-ной серной кислоте содержится:
 H2S04 = —— 0,008 д: моля-,
 Н20 = ~ ^,215. _ 0,012х моля\
 отсюда
 _ 0,012.< _ .
П ~ 0,008л ~ 1'
 Теплота разбавления для 78,5%-ной серной кислоты
 1,5-17860 о 1 ол /
 = 1,5+ 1,7983 = 8120 кал/МОЛЬ
 или
 q = - 98 = 82,85 ккал/кг.
 Рассчитанная аналогично или взятая из таблицы (приложение
XIV) теплота разбавления выходящей из колонны 69%-ной H2SO4
составит 104,9 ккал/кг-, тогда теплота разбавления серной кислоты
 Q4 = 641,9(104,9 —82,85) = 14150 ккал;
 5) При разложении нитроцеллюлозы, проходящем со следующим тепловым эффектом:
 2C24H3lOn(ON02)9 + 3902 = 9N02 + 9NO + 48С02 + 31Н20 +
 +4961200 кал.
 В данной реакции теплота образования нитроцеллюлозы принята
равной 702000 кал/моль, при этом выделится тепла
 Qg — 2106 — 11770 ккал,
 6) с подсасываемым воздухом при f = 20° С
 Q6 = (23,59 + 0,0162л:) 0,24 • 20 = 113 + 0,077л: ккал.
 Всего в колонну поступает тепла
 (?об,ц = 40500 + 13,6 д: + 724,3 у + 14150 +-11770 + 113 + 0,077 л: =
= 66533 + 13,677 х + 724,3 у ккал.
 41

Из денитрационной колонны тепло расходуется:
 1) с парами крепкой (98%-ной) азотной кислоты, уходящими из
колонны при 120° С;
 Qi = (153,6 + 0,485*) 0,44 • 120 = 8110 + 25,6* ккал;
 2) на испарение азотной кислоты и содержащейся в ней воды
в количестве 2%
 Q2 = (150,5 + 0,477*) 148,5 +(3,1+0,01*) 540 = 24024 + 76,23* ккал;
 3) с уходящей 69%-ной H2SO4 из колонны при 159° С
 Q3 = 930,3 • 90 = 83730 ккал,
 [де 90 ккал — теплосодержание 69%-ной H2SO4 при 159° С;
 4) на закрепление содержащейся в отработанной кислоте сла-
 . „ „ 158,5-100
 бои азотной кислоты при ее концентрации в смеси 5~|-176 5 =
 = 47,3%.
 Теплоту разбавления для азотной кислоты найдем по формуле
 п • 8974 .
 Ч ~п - 1,737’
 В 47,3%,-ной азотной кислоте содержится:
 HN03 = 'v ’ °’473 = 0,0075х моля;
 Н20 = '+’527 ■ = 0,0293х моля.
 Отсюда
 0,0293_ з 9
П 0,0075
 Теплота разбавления для 47,3%-ной азотной кислоты
3,9 - 8974 ~orV7 .
 q = 3 9 ! 73? = 6207 кал/моль
 или
 —= 98,5 ккал/кг.
 Рассчитанная аналогично или взятая из таблицы (приложение
VII) теплота разбавления для 98%-ной HN03 составит 5,63 ккал/кг.
 Теплота закрепления азотной кислоты, находящейся в отработанной кислоте,
 Q4= 158,5 • 0,96(98,5-5,63) = 14130 ккал\
 5) на закрепление 50%-ной азотной кислоты
 Qs = 0,5* • 0,96(95,2 — 5,63) =43,0* ккал,
 где 95,2 — теплота разбавления 50%-ной азотной кислоты;
 6) на разложение нитрозилсерной кислоты. Для определения
количества тепла Q6 при разложении нитрозилсерной кислоты воспользуемся следующими данными К. М. Малина и др. [8] по тепло-
 42

выделению при растворении газообразной N2O3 в 75%-ной H2SO4
при температуре 20—25° С;
 Конечное содержание N203 в растворе, % .... 0,2 0,5 0,8 1,0 2,0
 Тепло, выделяемое при растворении, кал/г N203 . . 263, 260 257 255 247
Тогда
 Q6 =18,1 *250 = 4520 ккал;
 7) 	на разложение азотной кислоты. Азотная кислота разлагается по уравнениям со следующими тепловыми эффектами:
 2HNOa -> 2NO, + Н20 + \ О, - 30660 кал,
 2HNOs -> N2 + 11,0 + 2-j- °* - 14480 кал;
 отсюда
 Q, = 3’17 tM.x . (30660 + 14480j = n36 + 3 58x ккал.
 8) тепло, уносимое нитрозными газами, ккал:
 N02 (14,248+0,0073л:) • 0,20 • 120 = 341 +0,175*
 N0 7,791 • 0,24 • 120 = 224
 N2 (18,585 + 0,0 1453л:) . 0,25 • 120 = 558 + 0,435л:
 С02 5,014-0,21*120=126
 02 (4,879 + 0,01127*) • 0,22 • 120= 129 + 0,297*
 HN03 (1,585 +0,005л:) -0,42* 120=80 + 0,252*
 Н20 (0,0380 + 0,000024*) * 0,45 • 120=2 + 0,001*
 Итого . . . Q8= 1460+1,16* ккал;
 9) потери тепла в окружающую среду. По практическим данным, денитрационная колонна диаметром 1 м в течение часа теряет
в окружающую среду 8000 ккал; при производительности колонны
70 т отработанной кислоты в сутки потери тепла на тонну этой
кислоты
 п 8000 *24 п-АГк
 Q9 = 7q = 2740 ккал.
 Общий расход тепла в колонне:
 <2об.ц. = 8110 + 25,6* + 24024 + 76,23* + 83730 + 14130 + 43,0* +
+ 4520+ 1136 + 3,58*+ 1460+ 1,16 * + 2740 =
 *•139850 4- 149,57 * ккал.
 Приравняв приход тепла расходу, получим уравнение теплового
баланса:
 66533+13,677*+ 724,3*/=139850+149,57*, где у = 101,22+ 0,187*.
 Решая это уравнение совместно с составленным выше уравнением материального баланса г/= 112,45 — 0,493*, получим:
 *=16,6 кг 50%-ной HNO3;
у= 104,3 кг перегретого пара
 По результатам данного расчета составлена таблица материального баланса процесса денитрации (табл. 5).
 43

Таблица 5
 Материальный баланс процесса денитрации
 Приход в колонну
 Расход из колонны
 Продукт
 Кол-во,
 кг
 Продукт
 Кол-во,
 кг
 Отработанная кислота .
Слабая азотная кислота
Перегретый пар . ...
Воздух
 1000
 16,6
 104,3
 23,9
 Крепкая азотная кислота
 Слабая серная кислота
 Нитрозные газы....
 161,8
930,3
52,7
 Итого . . .
 1144,8
 Итого . . .
 1144,8
 Состав и количество газов, поступающих на поглощение (см.
стр- 39):
 Состав
 Вес,
 кг
 Объем, нм3
 N02
 14,315
 (0,3109 моль)
 6,96
 N0
 7,791
 (0,2513 моль)
 5,62
 м2
 18,819
 (0,6723 моль)
 15,06
 со2
 5,014
 (0,1140 моль)
 2,55
 02
 5,060
 (0,1582 моль)
 3,54
 HN03
 1,663
 (0,0264 моль)
 0,60
 Н20
 0,038
 (0,0021 моль)
 0,05
 Итого . . .
 52,70
 (1,5352 моль)
 34,38
 Приведенный метод расчета процесса денитрации составлен для
случая совместной переработки отработанной кислоты и слабой
азотной кислоты. При денитрации отработанной кислоты совместно
с купоросным маслом в расчетах за неизвестную величину х следует принимать количество купоросного масла в натуре, необходимое для проведения процесса денитрации, и весь расчет вести
аналогично приведенному.
 6. 	АППАРАТУРА ДЕНИТРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
Денитрационные колонны
 Колонна для денитрации отработанных кислот — основной аппарат всей установки. Обычно колонны изготовляются из ферросилида — материала весьма хрупкого и трудного для отливки, чем и
объясняется выполнение их в виде отдельных звеньев-царг, поставленных одна на другую.
 В промышленности применяют колонны различных типов, отличающиеся как по размерам, так и по внутреннему устройству.
 44

Рассмотрим некоторые типы колонн для денитрации отработанных кислотных смесей.
 Колонна Паулинга (рис. 12) состоит из 19 рабочих царг 7,
днища 2, крышки 3 и полой царги 4, в которой имеется штуцер 5
для ввода отработанной кислоты. Каждая царга колонны (рис. 13)
представляет собой цилиндр внутренним диаметром 360 и высотой
180 мм, имеющий тарелку с отверстием диаметром 150 мм. Отверстие в тарелке накрывается барботажным колпаком грибовидной
формы, отлитым вместе с переливным патрубком внутренним диаметром 44 мм. Снизу колпака 24 зубца, погруженные в кислоту, с
помощью которых осуществляется барботаж по тарелке.
 Переливной патрубок погружен в специальную чашу, которая
устанавливается на колпаке нижележащей царги, образуя тем
самым гидравлический затвор для поднимающихся кверху паров.
 Борта всех царг имеют с одной стороны впадину, с другой —
выступ, который при сборке колонны входит в впадину нижележащей царги.
 Днище колонны имеет два штуцера: один для осмотра, другой
для ввода пара и выхода слабой серной кислоты; в днище имеется
защитная чашка, предохраняющая его от прямого воздействия
пара.
 Крышка колонны имеет три штуцера. Через штуцер диаметром
100 мм, расположенный в центре крышки, выходят пары азотной
кислоты и нитрозные газы; второй штуцер предназначен для термометра; через третий штуцер в колонну подается купоросное
масло.
 Поверх царг надеваются кожухи из ферросилида, которые стягиваются болтами, что обеспечивает герметичность колонны.
 Общая высота колонны 4310 мм. Колонна указанных размеров
перерабатывает в сутки 15—20 т отработанной кислоты, содержащей 15—17% HN03. При концентрировании слабой 50%-ной азотной кислоты ее производительность составляет 2,5—3 г азотной
кислоты крепостью 98—9'9%.
 Колонна Майснера (рис. 14) состоит из 13 рабочих царг 1, днища 2, крышки 3 и царги с насадкой 4. Между девятой и десятой
царгами, считая снизу, установлена полая царга 5 со штуцером
диаметром 50 мм для впуска отработанной кислоты.
 Каждая царга имеет внутренний диаметр 800 мм и высоту
500 мм (рис. 15). В днище царги имеются три штуцера диаметром
175 мм для прохода газа с нижележащей царги и один штуцер
диаметром ПО мм для перетока кислоты. Высота этого штуцера
создает уровень кислоты на царге примерно в 300 мм. Каждый
штуцер для прохода газа накрыт барботажным колпаком диаметром 280 мм с зубцами высотой 40 мм. Установочный барботажный
уровень кислоты на царге составляет 20 мм.
 В крышке колонны имеются штуцеры для установки термометра
и манометра.
 В центре крышки расположен штуцер диаметром 150 мм для
выхода из колонны газов и паров азотной кислоты.
 45

Рис. 13. Деталь колонны Паулинга:
 / — царга с тарелкой; 2- -барботаж11ый колпак с переливным патрубком;
3 — чаша; 4 — кожух.
 Рис. 12. Колонна конструкции Паулинга:
 / — рабочая царга; 2 — днище; 3 —
крышка; 4 — полая царга; 5— штуцер.
 46

Рис. 14. Колонна конструкции Майснера:
 1 — царга; 2 — днище; 8 — крышка;
4 — царга с насадкой; 5 — полая царга; 6 — барботажный колпак; 7—металлическая ванна; 8 — тяга; 9 — изоляция.

В колонну Майснера купоросное масло подается через крышку,
имеющую для этого штуцер с патрубком диаметром 50 мм, конец
которого погружается в чашку для создания гидравлического затвора на входе купоросного масла и направления кислоты в центр
колонны. Из чашки купоросное масло поступает на решетку с
овальными отверстиями и таким образом распределяется по всему
сечению колонны.
 Рис. 15. Деталь царги колонны Майснера.
 Днище колонны имеет высоту 700 мм и снабжено двумя штуцерами: один для выхода кислоты из колонны, другой для подачи
пара. Штуцер для выхода кислоты имеет карман, поднимающий
уровень кислоты в днище, обеспечивая тем самым барботаж для
входящего пара через слой кислоты.
 Колонна этого типа является аппаратом, в котором осуществляется нагрев кислоты через стенку, для чего каждая рабочая
царга снабжена ванной из сплава цинка и свинца, обогреваемой
паром. Днище колонны такой ванны не имеет. Царги колонны
стягиваются болтами. Вся колонна с помощью тяг подвешивается
к перекрытию. Снаружи колонна имеет изоляцию. Общая высота
колонны 8900 м.
 Производительность такой колонны при денитрации отработанной кислоты состава: 10% HNO3, 70%' H2SO4, 20% Н20 составляет
20 г в сутки; при концентрировании 50%-ной азотной кислоты
производительность колонны 10 т в сутки, считая на 98%-ную
кислоту.
 Колонна отечественной конструкции. В Советском Союзе для
денитрации отработанных кислотных смесей наибольшее примене-
 48

ние получила колонна с семью барботажными колпачками
(рис. 16), состоящая из 21 царги (каждая высотой 250 мм), днища
и крышки; внутренний диаметр колонны 1000 мм, общая высота
6834 мм. Колонна изготовлена из ферросилида марки С-15.
 Устройство царг показано на рис. 17. В дне каждой царги имеются семь штуцеров диаметром 120 мм для прохода газов и паров.
Каждый штуцер имеет барботажный колпак диаметром 260 мм с
зубцами высотой 35 мм. Колпак устанавливается на борту штуцера, имеющего прорези, и его поворотом закрепляется на царге.
 Пары и газы, проходя зазор между стенками колпака и газового штуцера, барботируют через слой кислоты на царге, создавая
тем самым хороший контакт между газовой и жидкой фазами. Для
перетока жидкости с одной царги на другую в дне царги имеется
отверстие, куда вставляется переливной патрубок диаметром
120 мм.
 Переливной патрубок каждой нижней царги расположен по
диаметру против переливного патрубка верхней царги для того,
чтобы кислота, стекающая по патрубку, омывала равномерно все
барботажные колпаки. Верхний конец патрубка имеет расширение,
\величивающее периметр слива кислоты на царгу, лежащую ниже.
Патрубок устанавливается так, чтобы верхний конец его был несколько выше верха прорези зубцов колпака, а нижний был погружен в кислоту, находящуюся на царге, лежащей ниже. Три верхних
звена колонны служат для нагрева концентрированной азотной
кислоты и отдувки ее от растворенных окислов азота, поэтому
царга, из которой выходит азотная кислота, переливного патрубка
не имеет.
 Следующая за ними четвертая царга представляет полое кольцо
со штуцером для термометра, по которому наблюдают за температурой паров, поступающих в продувочную часть колонны. Пятая
царга — брызгоуловительная, переливной патрубок в ней устанавливается заподлицо с дном царги. При ударе паров и газов о барботажные колпаки этой царги брызги отделяются и жидкость
стекает обратно на лежащую ниже царгу колонны.
 Все остальные царги одинаковы и устроены так, как описано
выше.
 Каждая царга, на которую поступают кислоты, имеет штуцер,
в который вставляется патрубок, предохраняющий стенку колонны
царг от растрескивания в случае подачи в колонну холодной
кислоты.
 Днище колонны имеет два штуцера; в один из них вставляется
форсунка для ввода перегретого пара в колонну, второй служит
для отвода из колонны слабой серной кислоты, получающейся в
процессе денитрации.
 В крышке колонны центральное отверстие диаметром 150 мм
предназначено для отвода из колонны газов и паров; в два других
отверстия вставляются термометр и манометр для измерения температуры и разрежения вверху колонны.
 4 Зак. 1162
 49

Рис. 16. Денитрационная колонна с семью колпаками:
 А—царга; Б— днище; В — крышка; Г — переливной патрубок;
Д —' гидравлический затвор; Е — паровая форсунка; Ж — барботажный колпак; 3 — патрубок; И — изоляция; К — стяжной болт.

-^VSTT'Шота
 \ бароотажа
 Рис. 17. Деталь семиколпачковой колонны (а) и деталь
колонны конструкции ГБХ (б):
 1—: царга с тарелкой; 2—барботажный колпак; 3 — переливной патрубок.

Сборка колонны производится следующим образом: на фундамент кладут свинцовый лист толщиной 3—4 мм, являющийся поддоном; на поддон укладывают чугунное кольцо, на которое устанавливают днище колонны. Колонну собирают путем последовательной установки одной царги на другую; при этом следует соблюдать
горизонтальность установки царг, так как в противном случае не
будет достигнуто равномерное барботирование паров через
кислоту.
 Для герметичности между царгами помещают прокладки из
листового или шнурового асбеста толщиной 2 мм. Прокладки должны быть заранее заготовлены и проварены в течение 5—6 час в
тяжелом минеральном масле или в каменноугольной смоле с
добавлением 10% парафина. Прокладки укладывают на борт царги
колонны горячими. После установки царги в ее днище вставляется
переливной патрубок таким образом, чтобы создавать определенный уровень кислоты на царге.
 При монтаже колонны весьма важно выдержать так называемый установочный барботажный уровень, т. е. расстояние от верхнего обреза зубцов барботажного колпака до верха переливного
патрубка. По проекту колонны задаются следующие величины барботажного уровня для каждой царги:
 Номер царги
 Барботажный
.уровень, мм
 Номер царги
 Барботажный
уровень, мм
 1
 5
 11
 0
 2
 5
 12
 5
 3
 —
 13
 5
 4
 —
 14
 6
 5
 —
 15
 6
 6
 0
 16
 8
 7
 2
 17
 8
 8
 0
 18
 б
 9
 3
 19
 10
 10
 3
 20
 10
 21
 10
 Важность барботажных уровней в денитрационной колонне настолько велика, что фактические их значения, получаемые путем
замера при монтаже колонны, фиксируются в специально составляемом акте. После сборки колонны в штуцера для входов кислот
вставляют патрубки и скрепляют со штуцером царги через фланцы болтами; аналогично устанавливают форсунку для водяного
пара в штуцер днища колонны.
 Колонна изолируется после проверки ее на плотность (купоросным маслом), разогрева и пуска в эксплуатацию. Каждая царга
 62

изолируется отдельно диатомовым кирпичом толщиной 40 мм. На
изоляцию наносится слой асбестита толщиной 10—15 мм, крышка
колонны не изолируется.
 Производительность колонны при денитрации отработанной
кислоты состава: 18%‘ HN03, 64% H2S04 и 18% Н20 — до 70 т кис
лоты в сутки по общему весу. При концентрировании 50%-ной
азотной кислоты с колонны можно получить до 35 т крепкой
98%-ной азотной кислоты в сутки.
 Конструкция семиколпачковой царги колонны была создана на
основе распространенной в свое время теории, утверждавшей, что
эффективность работы колонны тем выше, чем больше суммарный периметр колпачков и больше их количество. Однако после
достаточно продолжительного опыта работы семиколпачковой
колонны и особенно при попытке повысить ее производительность
она особого преимущества перед колонной с одним барботажным
колпаком не показала. Основное ее достоинство — удлиненный
периметр барботажа — сводится на нет неравномерным распределением кислоты между колпачками, различным уровнем погружения их в кислоту вследствие гидравлического градиента на тарелке
царги и отступлениями в размерах высоты горловин и колпачков,
обусловленных допусками на литье и обработку ферросилида, из
которого изготовляются царги колонны.
 С целью повышения производительности денитрационной колонны, а также учитывая сложность изготовления царг с семью
колпачками в настоящее время разработана и внедряется в промышленность колонна ГБХ с царгами, имеющими один барботажный колпак и два переливных патрубка (рис. 17,6). По своим наружным размерам царги этой колонны не отличаются от царг
семиколпачковой колонны и имеют диаметр 1000 мм и высоту
250 мм.
 Барботажный колпак царги выполнен в виде четырехлепестковой формы и имеет зубцы высотой 25 мм. В царге расположены
два переливных патрубка диаметром 115 мм каждый. Диаметр
отверстия для прохода газов равен 450 мм.
 Как показала практика эксплуатации этих колонн, производительность их примерно в полтора раза выше производительности
колонн с семью колпачками.
 Колонна конструкции В. А. Степанова. Практика эксплуатации
колонны с семью колпаками показала, что узким местом, препятствующим увеличению ее производительности, является малая
площадь сечения переливного патрубка. Известно, что при увеличении количества подаваемой в колонну кислоты, когда скорость
ее течения по тарелке царги начинает превышать 0,1 м/сек, пузырьки газа, образовавшиеся при барботаже, не успевают выделиться из кислоты и оторваться от нее. Они увлекаются в переливной патрубок, где при недостаточной площади его сечения образовывают-газовую пробку [11]. Это приводит к «подвисанию» кислоты, повышению ее уровня на тарелке царги и резкому увеличе-
 53

Рис. 18. Колонна конструкции В. А. Степанова:
 А — царга; Б — направляющая; В — барботажный колпак; Г —днище; Д—крышка; Е — гидравлический затвор; Ж — патрубок; 3 —
гильза для термометра сопротивления.

нию сопротивления проходу газов и паров; в результате прекращается нормальная работа колонны.
 Эти недостатки устранены в колонне, показанной на рис. 18.
В конструкции этой колонны барботаж практически не зависит от
уровня кислоты на тарелке. Колонна изготовляется из ферросилида и собирается из следующих деталей: царг 1 диаметром 1000
и высотой 350 мм, направляющих 2 и барботажных колпаков 3
рис. 19; на каждой царге устанавливается один барботажный колпак. Пары и газы поступают снизу, проходят через горловину гидравлического затвора и колпак, барботируют через кислоту и ухолят в расположенную выше царгу между разобщенными друг от
друга струями кислоты, стекающей с верхней царги.
 Рис. 19. Деталь колонны конструкции
В. А. Степанова:
 1—царга с тарелкой; 2— направляющая; 3 — барботажный колпак; 4 —
входной патрубок.
 Поступающая с верхней тарелки кислота, стекая по поверхности колпака, проходит барботаж и переливается через бортик
направляющей. Непосредственный контакт между паром и кислотой осуществляется не только в процессе борботажа, но и при движении их навстречу друг другу по поверхности колпака и при сливе
кислоты с верхней царги.
 По сравнению с эксплуатируемыми семиколпачковыми* колоннами при одном и том же диаметре царг в этой колонне периметр
слива кислоты увеличен более чем в 2,5 раза, периметр барботажа— более чем в 1,5 раза и площадь сечения прохода паров —
более чем в 2,5 раза. Колонна состоит из 21 царги и имеет общую
высоту 8900 мм. Ее проектная производительность более чем в
два раза выше производительности существующих семиколпачковых колонн того же диаметра.
 55

Конденсатор-холодильник
 Конденсатор холодильник (или, как его просто называют, конденсатор) служит для конденсации паров азотной кислоты и
охлаждения нитрозных газов, выходящих из денитрационной колонны. Он представляет собой ряд труб из ферросилида длиной
2000 мм и диаметром 100 мм, соединенных калачами (рис. 20);
трубы помещены в охлаждающую рубашку из стальной трубы, по
которой протекает вода.
 &
 $
 ш.
 дыход газо1.
dodo
 Рис. 20. Конденсатор-холодильник:
 / - ферросилидовая труба; 2 — калач; 3 — охлаждающая рубашка;
 4 — каркас.
 Ферросилидовые трубы соединены коллектором, через который
пары кислоты и окислы азота входят в конденсатор, имея температуру около 86° С. Охлаждаясь до 30—45° С, пары азотной кислоты
конденсируются, поглощая при этом часть окислов азота, и выходят из него в виде концентрированной азотной кислоты. Трубы
конденсатора собраны в секции, которые монтируют на специальном каркасе.
 Для примера рассчитаем необходимую поверхность конденсатора к денитрационной колонне производительностью 3 т/час,
исходя из приведенного выше материального баланса.
 56

В течение часа в конденсатор поступает:
а) пара
 HN03 475,7 кг/час
 Н20 9,7 »
 Итого . . . 485,4 кг/час
 б) нитрозных газов
 Состав Вес, кг/час Объем, нмъ/час
 N02 43,0 20,9
 NO 23,4 16,8
 N2 56,4 45,2
 С02 15,0 7,7
 02 15,2 10,6
 HN03 5,0 1,8
 Н20 0,1 0,2
 Итого . . . 158,
 103,2
 Поступающая из конденсатора в продувочную часть колонны
крепкая азотная кислота содержит до 4% растворенных окислов
азота и 1 % паров азотной кислоты, которые вновь направляются
в конденсатор.
 Количество циркулирующих в системе окислов азота и паров
составит:
 N02 475,7-0,04=19 кг/час 9,2 нм3/час
 HN03 475,7-0,01=4,7 » 1,7 »
 Общее количество газов, поступающих в конденсатор:
 Состав Вес, кг/час Объем, нм*/час
 Х02 62,0 30,1
 N0 23,4 16,8
 N2 56,4 45,2
 С02 15,0 7,7
 С2 15,2 10,6
 HN03 9,7 3,5
 Н20 . . 0,1 0,2
 Итого. . . 181,8 114,1
 Тепловой расчет конденсатора. Количество тепла, которое нужно отнять в конденсаторе, рассчитаем для следующих трех его
поверхностных зон: а) зоны конденсации паров азотной кислоты
и воды, б) зоны охлаждения конденсата и в) зоны охлаждения
газов.
 Примем конечную температуру газа и конденсата 30° С, тогда
в конденсаторе выделится следующее количество тепла:
 1) 	при конденсации паров азотной кислоты и воды
 Qi = 475,7 . 148,5 + 9,7-538,9 = 75870 ккал/час;
 75

2) при охлаждении конденсата с 86 до 30° С
 Q2 = 485,4 • 0,42 (86 — 30) = 11420 ккал/час\
 3) при охлаждении газов:
 N02 62,0*0,20*56= 695 ккал/час
 N0 23,4*0,24*56= 315 »
 N2 56,4*0,25*56= 790 »
 С02 15,0*0,21*56= 175 »
 02 15,2*0,22*56= 185 »
 Н1М03 9,7*0,42*56= 227 »
 Н20 . . 0,1*0,45*56= 3 »
 Q3=2390 ккал/час
 Общее количество тепла
 Q = 75870+ 11420 + 2390 = 89680 ккал/час.
 Расход охлаждающей воды в конденсаторе определится:
 89680
 = 12,8 м6/час. «
 1000(30 — 23)
 Необходимую поверхность конденсатора найдем по формуле
 F =
 Q
 К At ’
 где Q — общее количество тепла, ккал/час\
 К — общий коэффициент теплопередачи, ккал/м2 • ч • град;
 At — средняя разность температур.
 Поверхность конденсатора определим для каждой из указанных
выше зон.
 Зона конденсации. В зоне конденсации паров азотной кислоты
и воды выделяется тепла 75870 ккал/час.
 Среднюю разность температур для противотока определяем
как среднеарифметическую:
 86°С конденсат
 86°С
 30°С -^^23°С
 a j 56 + 63 гл го г*
отсюда Д t= 2 =59,5 С.
 Коэффициент теплопередачи определяем по формуле
 К •= 1 г ккал/м2 • ч • град,
 — + + + —
 ct\ К а2
 где «1 и ос2 — коэффициенты теплоотдачи соответственно
 от конденсирующихся паров азотной кислоты к стенке и от стенки к воде;
 6 = 0,013 м — толщина стенки трубы;
 Х=30 ккал/м • ч • град. — теплопроводность ферросилида.
 58

Вычислим коэффициент теплоотдачи от конденсирующихся паров к стенке по формуле [9]:
 = 7200 • • 0,75,
 где Xi = 0,27 ккал/м • ч -град -теплопроводность 98%-ной HNO3;
\i = 0,66 спз — вязкость жидкости;
 0,75 — коэффициент, учитывающий медленный сток конденсата
в горизонтальных трубах.
 Подставляя эти значения в уравнение, получим
 04 = 7200 • • 0,75 = 2210 ккал/м2-я град.
 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде определим по формуле [10]:
 а2 = fA • w°>s d-°>2,
 где w — скорость воды, м/сек;
 d — эквивалентный диаметр сечения межтрубного пространства, м;
 А — коэффициент, определяемый по приложению XXIII;
f — поправочный коэффициент, вводимый в формулу для
случая переходной области при значениях критерия Рейнольдса Re = 2300-:-10000; коэффициент f имеет следующие значения:
 при Re = 3000 4000 5000 6000 7000 8000
 / — 0,45 0,66 0,82 0,93 0,96 0,99
 Конструкцию конденсатора принимаем типа «труба, в трубе»
из ферросилидовых труб внутренним диаметром 100 мм (толщина стенки 13 мм) и длиной 2 м, вставленных в охлаждающую рубашку из стальных труб внутренним диаметром 158 мм. Трубы
конденсатора соединены в две секции по три ряда труб. Охлаждающая вода поступает в каждую секцию самостоятельно и проходит последовательно все трубы.
 Примем, что в первую секцию подается две трети общего расхода воды, а во вторую — одна треть; тогда скорость воды в межгрубном пространстве первой секции составит
 w = 3 • 3600 • 0,785(0,1582 —0,126") " = 0,34 м1сек-
 Эквивалентный диаметр для холодильника типа «труба в трубе»
определяем по формуле
 / - 4S
“экв— ndn >
 где S — площадь сечения межтрубного пространства;
йя — наружный диаметр трубы;
 ^ 4 • 0,785(0,1582 — 0.1262) _ л Л700 „
 «экв— 3.14 0,126 — U,U7ИМ.
 59

Проверенное по формуле
 q w yd 1000
 в ~~ £
 (где у — удельный вес, кг/мъ\
 |1 — вязкость, спз)
 значение критерия Рейнольдса для воды получается более
10000, поэтому коэффициент / в расчетную формулу не вводится.
Тогда
 а2 = 1723 • 0,340’8 • 0,0722“0-2 = 1230 ккал!м2.ч.град.
 Коэффициент теплопередачи для чистой стенки
 К = j q^j3 j— = 588 ккал/м2 • ч • град.
 2210 + 30~ + 1230
 Учитывая шламование труб, коэффициент использования поверхности принимаем равным 0,8, тогда расчетный коэффициент теплопередачи
 К = 0,8 • 588 = 470 ккал/м2-ч град.
 Необходимая поверхность охлаждения зоны конденсации
 Q
 I ~ К At
 75870
470 • 59,5
 - 2,72 м2.
 Зона охлаждения конденсата. В этой зоне выделяется тепла
11420 ккал/час. Среднюю разность температур определяем как
среднелогарифмическую.
 86°С-
 30°С
 конденсат ^ 30°С
 вода 23°С
 Отсюда
 Д t - — =23,7°С.
 2,3lg_^_
 Коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке ai для данной
зоны определим по формуле [10]
 a3 = fAwr)’8d~~0’2
 при средней температуре конденсата 86^3° =58° С. Плотность конденсата при этой температуре 1436 к?/мъ.
 Скорость кислоты найдем при течении ее по трем трубам секции
конденсатора с учетом коэффициента заполнения труб, равного
0,1,
 w
 485,4
 Н36 • 3600.0,785 - 0 Л2 • 3 - 0,1
 = 0,04 м/сек.
 60

При коэффициенте заполнения труб 0,1 длина дуги U, омываемой кислотой,
 U = 0,814^ = 0,0814 м.
 Тогда
 d
 4 • 0,785 • 0,1* ■ 0,1
0,0814
 0,0386 М.
 Определим значение критерия Рейнольдса:
 Re =
 0,04 • 1436 • 0,0386 • 1000
 0,66
 - 3360,
 где 0,66 спз — вязкость конденсата азотной кислоты.
 Для Re=3360 вводим коэффициент f = 0,52; следовательно
 ai = 0,52 • 1374 • 0,04°>8 • 0,0386_0'2= 104 ккал/м2 • ч • град.
 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде аг такой же, как
для зоны конденсации.
 Коэффициент теплопередачи для чистой стенки
 К = —j (ППз i— = ^ ккал!м2 • ч ■ град.
 "ТОТ + —30“ + Т230*
 Расчетный коэффициент, учитывающий шламование труб,
 К=92* 0,8 = 74 ккал/м2 • ч • град.
 Необходимая поверхность зоны охлаждения конденсата
 р _ Q 6 52 мй
 111 — К At ~ 74 • 23,7 “ 0,02 М -
 Зона охлаждения нитрозных газов. В зоне охлаждения газов
выделяется тепла 2390 ккал/час. Средняя разность температур
Л / = 23,7° С такая же, как и во второй зоне.
 Весовая скорость газов
 w = 3600 • 0,785 • о л2 • з ~ кг/м2 • сек.
 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке си определяем по
формуле, приведенной на стр. 59, в которой значение А берем по
воздуху, равным 2,6
 ccj -= 2,6 • 1,860’8 • 0,1~0’2 = 6,75 ккал/м2 • ч • град.
 Определим коэффициент теплоотдачи от стенки к воде аг- Скорость воды в зоне охлаждения газов
 12,8 017 / ,
 W = 3 • 3600 • 0,785(0,158а — 0.1262) = U’1' М>СвК'
 Критерий Рейнольдса в этом случае равен более 10000, поэтому
коэффициент f в расчетную формулу не вводим. Исходя из этого и
при d3KB = 0,0722 м
 а2= 1723 • 0,17°*® • 0,0722-°>2=705 ккал/м2 • ч • град.
 61

Коэффициент теплопередачи для чистой стенки
 К = —j 0 J13 j— =6,66 ккал/м2 • ч • град\
 "“6775“ + ~зо“ : ”705”
расчетный коэффициент
 К=6,66 • 0,8 = 5,3 ккал/м2 • ч • град.
Необходимая поверхность зоны охлаждения газов
 2390
 р __ __У_ — 1 о 04
 Г\\\ КМ 5,3 - 23,7 — 1У’ °
 Общая поверхность конденсатора
 /7 = /71+/7п+Ли = 2,72 + 6,52 +19,03 = 28,27 м2.
 Принятая труба из ферросилида внутренним диаметром 100 мм
(толщина стенки 13 мм) и полезной длиной 1,75 м имеет поверхность охлаждения 0,55 ж2, поэтому в конденсаторе необходимо
28 27
 иметь -Q-gg- =51 трубу. Принимаем конденсатор из двух секций;
 в каждой секции по три ряда труб, при этом в первой секции 9,
во второй 8 рядов.
 Подогреватель отработанной кислоты
 Подогреватель отработанной кислоты служит для подогрева
кислоты, поступающей в колонну; при подогреве кислоты снижается расход острого пара, в связи с чем уменьшается расход купоросного масла на денитрацию и, кроме того, повышается производительность колонны.
 Рис. 21. Подогреватель отработанной кислоты на 20 труб:
 / — ферросилидовая труба; 2 — калач; 3 — рубашка; 4— каркас.
 Подогреватель (рис. 21) представляет собой теплообменник
типа «труба в трубе» из ферросилидовых труб внутренним диаметром 50 (толщина стенки 11 мм) и длиной 2000 мм, заключен-
 62

ных в паровые рубашки из стальных труб внутренним диаметром
100 мм (толщина стенки 4 мм). Ферросилидовые трубы соединены
калачами, паровые рубашки имеют сальниковые уплотнения.
Подогреватель монтируется на специальном каркасе. Кислота
проходит все трубы последовательно, поднимаясь снизу вверх.
Паровые рубашки снаружи имеют изоляцию (на рисунке не показана).
 Для примера рассчитаем поверхность подогревателя для подогрева в час 3 т отработанной кислоты; начальную температуру
кислоты примем 20°, конечную 100° С. Подогрев производится
насыщенным водяным паром давлением 3 ата.
 Расход тепла на подогрев кислоты
 Q = 3000 - 0,45(100 — 20) 1,11 = 120000 ккал/час,
 где 0,45 — теплоемкость отработанной кислоты, ккал/кг;
 1,11—коэффициент на потери тепла в окружающую среду
рубашками (6%) и калачами (5%) подогревателя.
Часовой расход насыщенного пара
 G = —;
 120000
 518
 -j—= 232 кг)час,
 где 518,1—теплота парообразования, ккал/кг.
 Необходимую поверхность теплопередачи определим по формуле
 где Q — тепловая нагрузка подогревателя:
 Q = 3000 • 0,45 (100 — 20) 1,05= 113500 ккал/час;
здесь At— средняя разность температур:
 132,9°С-^-->132,9°С
 Ю0°С< КИслота_20оС>
 112,9-32,9
 2,3 lg
 112.9
 32.9
 - 65°С.
 Коэффициент теплопередачи К найдем по формуле
 К
 — + ■
 - ккал/м2 • ч • град,
 а 2
 где а! = 7750 ккал/м2 • ч- град—коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке;
 6 = 0,011 м — толщина стенки;
 Х=30 ккал/м • ч • град — теплопроводность ферросилида;
 (Х2 — коэффициент теплоотдачи от стенки, определяемый по формуле
 а2 = А • uA8 rf-0»2,
 63

здесь А — коэффициент, зависящий от свойств жидкости; в нашем
случае по приложению XXIII принимаем Л = 750, как
для 75%-ной H2S04 при средней температуре 60° С;
w — линейная скорость кислоты в трубе с внутренним диаметром 50 мм\
 3000 лос ,
 W ~ 1650 • 3600 • 0,785 • 0,052 “ 0,26 м1сек>
 где 1650 г 1см5 — плотность отработанной кислоты.
 02 	= 750 • 0,260'8 • 0,05~°'2 = 464 ккал/м2 • ч ■ град.
 Коэффициент теплопередачи для чистой стенки
 К — —j q-Jjj j— =377 ккал/м2 ■ ч • град.
 7750 + _30~ + 464
 Расчетный коэффициент с учетом загрязнения труб
К = 377 • 0,8 = 302 ккал/м2 • ч • град.
Необходимая поверхность нагрева подогревателя
 и _ Q _ П3500 о
 F К At ~~ 302.65 * 5,8 м
 Поверхность нагрева одной трубы подогревателя при полезной
длине 1,7 м:
 /=3,14-0,061 • 1,7 = 0,326 м2.
 Необходимое количество труб в подогревателе:
 5,8 1 о
 п = 07326 = 18 шт-
 Холодильник концентрированной азотной кислоты
 Для охлаждения концентрированной азотной кислоты на заводах применяются холодильники двух типов.
 Холодильник первого типа представляет собой змеевик из алюминиевых труб диаметром 50—60 мм, погруженный в стальной бак
с водой; охлаждаемая кислота проходит по змеевику. Холодильник
этого типа имеет следующие недостатки: так как алюминий разрушается горячей серной кислотой, то при эксплуатации этих холодильников необходимо строго следить за тем, чтобы в крепкой
азотной кислоте ее не было; практически же азотная кислота содержит некоторое количество серной кислоты, которое приводит к
преждевременному выходу холодильника из строя. Кроме того, при
пуске системы до наладки процесса денитрации через холодильник
проходит слабая, некондиционная азотная кислота; она также разрушает алюминиевые трубы.
 64

Все эти недостатки отсутствуют в холодильнике второго типа из
ферросилидовых труб. Такой холодильник (рис. 22) представляет
собой конструкцию, аналогичную описанной для подогревателя
отработанной кислоты. Он состоит из пятнадцати ферросилидовых
труб диаметром 50/72 и длиной 2000 мм\ его поверхность охлаждения 4,8 м2.
 Рис. 22. Холодильник концентрированной азотной кислоты.
 Холодильник работает по принципу противотока. Азотная кис
лота поступает в него снизу и, охлаждаясь, поднимается вверх и
проходит все трубы последовательно; навстречу ей в рубашках
движется охлаждающая вода.
 Необходимая поверхность холодильника рассчитывается по
формулам, приведенным в расчете поверхности холодильника-
конденсатора.
 7. 	ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВОК ДЕНИТРАЦИИ
 Основные правила эксплуатации установок денитрации сводятся к соблюдению нормального технологического режима процесса
денитрации, который должен обеспечить получение концентрированной азотной кислоты, удовлетворяющей следующим условиям:
концентрация должна быть не ниже 98%, содержание серной кислоты не более 0,1—0,2% и содержание окислов азота в пересчете
на N204 не должно превышать 0,3—0,4%.
 Для получения азотной кислоты указанного качества технологический режим денитрации определяется следующими основными
показателями.
 Пары азотной кислоты и окислы азота, выделяющиеся в колонне и поступающие в конденсатор, должны иметь температуру не
выше 86° С; температура на четвертой царге должна поддерживаться в пределах 100—125° С. Этот температурный режим регулируется подачей пара в колонну и подогреватель отработанной кис-
 5 	Зак. 1162
 65

лоты. Пар в колонну подается с таким расчетом, чтобы содержание
азотной кислоты и окислов азота в слабой серной кислоте, вытекающей из колонны, в сумме не превышало 0,03%.
 Концентрация денитрированной слабой серной кислоты должна
быть в пределах 68—70%. Эта крепость, а также содержание в ней
указанного выше допустимого количества азотной кислоты и окислов азота, обеспечиваются дозировкой купоросного масла и слабой
азотной кислоты, вводом в колонну перегретого пара и подогретой
отработанной кислоты. Анализ денитрированной серной кислоты,
вытекающей из колонны, должен производиться один раз в час.
 В верхней части колонны на ее крышке необходимо поддерживать вакуум порядка 300—500 мм вод.ст., который регулируется
вентилем на газоходе после конденсатора. Температура газов на
выходе из конденсатора поддерживается в пределах 30—45° С регулированием подачи воды на охлаждение; при этом необходимо
следить, чтобы вода подавалась равномерно в обе секции конденсатора.
 Температура концентрированной азотной кислоты после холодильника должна быть не выше 30—40° С. Для получения азотной
кислоты надлежащего качества необходимо ежечасно контролировать в эпруветке ее удельный вес и температуру, а также отбирать
пробу для анализа в лаборатории.
 Содержание серной кислоты в концентрированной азотной кислоте в пределах 0,1—0,2% обеспечивается нормальным температурным режимом, нагрузкой (дозировкой подачи) кислот в колонне
и отсутствием колебаний в вакууме.
 Давление перегретого пара на паропроводе, идущем в колонну,
должно быть 1,5 ата, температура перегретого пара не ниже 250°С.
 Процесс денитрации отработанных кислот непрерывный, поэтому нормально он может протекать только при условии равномерного поступления в колонну кислот, перегретого пара и при постоянстве вакуума; их параметры следует регулировать плавно,
без резких изменений и скачков.
 8. НЕНОРМАЛЬНОСТИ В РАБОТЕ УСТАНОВОК ДЕНИТРАЦИИ
И МЕРЫ ПО ИХ УСТРАНЕНИЮ
 Вид ненормальности
 Меры по устранению ненормальности
 1. Содержание азотной кислоты в готовой продукции ниже
нормы. При этом:
 Немедленно производится переключение
крепкой азотной кислоты из холодильника
в баки со слабой азотной кислотой
 а) температура на четвертой
царге колонны выше 125° С
 Понижают температуру в верхней части
колонны путем уменьшения подачи острого
пара в колонну и глухого пара в подогреватель отработанной кислоты
 66

Вид ненормальности
 Меры по устранению ненормальности
 б) температура в верхней части
колонны нормальная
 Проверяют ферросилидовые трубы холо
дильника фепкой азотной кислоты и заменяют неисправные (пропускающие воду)
 в) температура газа после конденсатора снизилась
 Уменьшают количество воды, подаваемой
в конденсатор
 2. Содержание азотной кислоты и окислов азота в слабой серной кислоте более 0,03%.
 При этом:
 а) температура в верхней части
колонны повышается, вследствие
чего уменьшается подача перегретого пара.
 Уменьшают подачу пара в подогреватель
отработанной кислоты и, если требуется,
уменьшают нагрузку
 б) температура на четвертой
царге колонны ниже 100°, концентрация слабой серной кислоты
нормальная
 Увеличивают подачу пара в колонну и в
подогреватель или уменьшают нагрузку
отработанной кислоты
 в) концентрация слабой серной
кислоты, вытекающей из колонны,
ниже 67%, температура в верхней
части колонны нормальная
 Увеличивают подачу пара в подогреватель н колонну и повышают дозировку
купоросного масла; если увеличить подачу
пара не позволяют условия, то уменьшают
нагрузку отработанной кислоты
 3. Резкое колебание вакуума
или значительное его падение:
 а) низкий вакуум в верхней
части колонны
 б) низкий вакуум во всей системе
 Проверяют линию крепкой азотной кислоты из конденсатора в колонну: она может быть засорена или в ней образовалась
газовая пробка; проверяют линию крепкой
азотной кислоты от колонны в холодильник
крепкой азотной кислоты на ее герметичность; проверяют подачу воды в рубашку
конденсатора. Проверяют газоходы и ликвидируют подсосы воздуха в систему.
 9. 	ПУСК И ОСТАНОВКА АГРЕГАТА ДЕНИТРАЦИИ
 Пуск колонны. Пуск денитрационного агрегата производится
в двух случаях: 1) после переборки колонны, т. е. после продолжительного простоя;
 2) 	после кратковременной остановки.
 При пуске колонны после продолжительного простоя прежде всего следует тщательно осмотреть весь агрегат и
убедиться в его исправности; при этом в основном необходимо
 5*
 67

проверить герметичность всей аппаратуры, а именно: колонны,
подогревателя отработанной кислоты, холодильника крепкой азотной кислоты и конденсатора; следует также проверить надежность
соединений в коммуникациях, обеспечивающих их плотность, и
выяснить наличие контрольно-измерительных приборов на аппаратах.
 Вентили у подогревателя отработанной кислоты, холодильника
крепкой азотной кислоты и на линии нитрозных газов после конденсатора должны быть закрыты, равно как и вентиль подачи пара
в колонну.
 После осмотра агрегата колонна медленно заливается купоросным маслом, поступающим через дозировочный аппарат. На практике обычно колонну заливают купоросным маслом с шестой по
восемнадцатую царгу; три последние нижние царги не заливаются.
Затем приступают к разогреву колонны, для чего пускают газодувку при полной остановке отделения денитрации; при уже работающей газодувке открывают вентиль на газоходе после конденсатора
и в системе создают вакуум.
 В настоящее время денитрационные колонны разогревают паровоздушной смесью; это производят следующим образом: на линии,
подводящей пар в колонну, открывают полностью воздушный вентиль и колонна продувается воздухом при температуре помещения
в течение 30 мин. После продувки воздухом к нему добавляют пар
в таком количестве, чтобы температура паровоздушной смеси была
на 5° выше температуры окружающей среды. Эта температура
контролируется термометром, установленным на паровой линии
ниже ввода воздуха по ходу пара.
 Смесь воздуха с паром при такой температуре выдерживают в
течение 30 мин, затем подача пара увеличивается с таким расчетом,
чтобы температура паровоздушной смеси (начиная с 15—20°)
повышалась на 5° через каждые 30 мин до достижения ею температуры 90° С.
 При разогреве колонны весьма важно выдержать этот режим и
подогревать ее постепенно, так как ферросилид, из которого изготовлена колонна, не выдерживает резких изменений температуры.
 За восемь часов разогрева температура на четвертой царге
колонны также достигнет 90° С, после чего закрывают воздушный
вентиль полностью, а пар подают до тех пор, пока температура
на четвертой царге не достигнет 95—97° С.
 Колонну можно разогревать как насыщенным, так и перегретым
паром. Во время разогрева подогреватель заливают отработанной
кислотой и в рубашку его подают пар, а в рубашку конденсатора и
холодильника крепкой азотной кислоты подают воду. Кислоту,
выходящую из холодильника, направляют в линию слабой азотной
кислоты.
 При температуре 95—97° С на четвертой царге начинают давать
нагрузку на колонну по отработанной кислоте и купоросному маслу; при этом проверяют разрежение в верхней части колонны и
 68

увеличивают подачу пара в нее. Пар в колонну подают с таким
расчетом, чтобы на четвертой царге температура была не выше
 При пуске колонны дозировка кислот ведется на одну четверть
от нормальной нагрузки.
 После достижения установленного температурного режима
увеличивают подачу пара, отработанной кислоты и купоросного
масла в колонну и подают в нее слабую азотную кислоту. При
установившемся нормальном режиме колонны, когда анализ покажет требуемую концентрацию азотной кислоты, отбираемую из
эпруветки, переключают вентиль и готовую крепкую азотную
кислоту направляют в соответствующие хранилища.
 Нагрузив колонну полностью, необходимо тщательно осмотреть
весь агрегат и проверить показатели технологического режима.
 Характер пуска колонны после кратковременной
остановки зависит от времени простоя колонны. Чем больше
время простоя, тем больше она охладилась и тем больше времени
нужно для восстановления ее мощности.
 Обычно при кратковременных остановках колонну поддерживают в горячем состоянии путем подачи в нее небольшого количества пара. В этом случае постепенно поднимают температуру на
четвертой царге до 95—97° С и повышают вакуум до 300 мм вод. ст.
Дальнейший пуск производят аналогично описанному выше.
 Остановка колонны. При плановой остановке колонны сначала
прекращают подачу азотной кислоты в колонну и отработанной
кислоты в подогреватель; затем закрывают вентиль подачи пара в
подогреватель. Крепкую азотную кислоту из холодильника направляют в хранилища слабой азотной кислоты.
 Подачу купоросного масла уменьшают на две трети и снижают
вдвое подачу пара в колонну. Через 10—15 мин после прекращения
подачи отработанной кислоты закрывают подачу купоросного масла в колонну, а спустя 15—20 мин выключают пар, затем воду на
конденсатор и холодильник и снимают вакуум на колонне.
 При вынужденных кратковременных остановках пар не выключают, а подают его в таком количестве, чтобы температура на четвертой царге была 60—65° С.
 10. 	АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕНИТРАЦИИ
ОТРАБОТАННЫХ КИСЛОТ
 Процесс денитрации отработанных кислот — один из сложных
химических процессов. До последнего времени колонны денитрации
были оснащены только простейшими контрольно-измерительными
приборами и управление процессом осуществлялось вручную изменением положения вентилей на линиях подвода в колонну кислот
и пара в соответствии с показаниями приборов и результатами
лабораторных анализов периодических проб продуктов денитрации.
 69

Несмотря на многолетний опыт работы денитрационных колонн,
достаточно полных исследований закономерности происходящего в
колонне процесса денитрации и влияния на него различных внешних факторов в опубликованной литературе не описано.
 Пробел в этой области восполнен проведенными в последнее
время исследованиями В. Н. Крайнова [12] на тарельчатой колонне
для концентрирования азотной кислоты — процесса, в достаточной
степени сходного с процессом, происходящим в денитрационной
колонне. Его исследования колонны показывают, что процесс получения концентрированной азотной кислоты из трехкомпонентной
системы HNO3—H2SO4—Н2О во многом отличается от процессов
разгонки других многокомпонентных смесей. Это сложный химический процесс, имеющий ряд характерных особенностей, присущих
только концентрированию азотной кислоты в присутствии серной
кислоты.
 Путем анализа изменений режима колонны при внесении
различных возмущений выявляется общая зависимость состава
концентрированной азотной кислоты от температуры в верхней
части колонны (выше ввода отработанной кислоты) и зависимость
состава слабой серной кислоты от температуры в нижней части
колонны. .
 Концентрация крепкой азотной кислоты повышается и содержание в ней окислов азота увеличивается при уменьшении температуры в верхней части колонны. Концентрация и содержание окислов
уменьшаются при повышении температуры. Это происходит потому,
что увеличение температуры в зоне осушки уменьшает поглощающую способность серной кислоты и большая часть паров воды, не
поглощаясь, проходит вместе с парами азотной кислоты через зону
осушки и конденсируется в конденсаторе; это вызывает расслабление готовой азотной кислоты. Вместе с тем увеличение температуры в зоне отдувки улучшает условия выделения окислов азота
из концентрированной азотной кислоты.
 Таким образом, повышение температуры в верхней части колонны всегда вызывает расслабление концентрированной азотной
кислоты и уменьшение в ней содержания окислов азота, а снижение температуры повышает концентрацию азотной кислоты и увеличивает содержание в ней окислов азота.
 Температура всей верхней части колонны при постоянной подаче
воды на конденсатор зависит от температуры зоны осушки, которая в свою очередь определяется в основном приходом тепла от
поглощения паров воды серной кислотой и расходом тепла на
испарение азотной кислоты, приносимой в зону осушки с брызгами.
 Состав слабой серной кислоты, вытекающей из колонны, изменяется одновременно с изменением температуры нижней части
колонны. Температура же этой кислоты повышается при увеличении ее концентрации и понижается при уменьшении ее концентрации.
 Во всех случаях при изменении температуры нижней части колонны меняется содержание азотной кислоты и окислов азота в
 70

слабой серной кислоте: при понижении температуры содержание
их увеличивается, а при повышении — уменьшается.
 Таким образом, исходя из изменения температурного режима
процессов на отдельных царгах, колонну можно рассматривать как
состоящую из двух частей: нижней, включающей царгу, на которую вводится отработанная кислота, и далее все нижние царги, и
верхней части, начиная с зоны осушки и выше.
 Температура в верхней части колонны определяется в основном
параметрами поднимающихся паров, а в нижней части — параметрами жидкости; поэтому восстановление требуемой величины регулируемого параметра при изменении температуры в верхней части
колонны запаздывает относительно мало, а в нижней части колонны это запаздывание в несколько раз больше.
 Изучение воздействия на режим колонны различных внешних
факторов показало, что колонна представляет собой сложную
динамическую систему с взаимным влиянием процессов на царгах
колонны друг на друга.
 Между элементами колонны имеются не только прямые, но и
обратные связи, в результате чего внутри нее образуются местные
замкнутые контуры. Так, часть воды, вводимой в колонну с отработанной кислотой и в виде острого пара, поднимается вверх, поглощается купоросным маслом в зоне осушки и выводится из колонны
с слабой серной кислотой. Кроме того, много жидкости уносится с
одной царги на другую поднимающимися вверх парами.
 Все это приводит к возникновению колебаний в технологическом
процессе, вследствие чего колонна в целом представляет собой
колебательную систему.
 На рис. 23 показана принципиальная схема автоматического
регулирования процесса денитрации отработанной кислоты, в которой параметрами, определяющими работу колонны, являются
крепость концентрированной азотной кислоты и концентрация слабой серной кислоты, вытекающей из колонны. Их изменения непосредственно связаны с изменениями температурного режима
колонны, поэтому в качестве мест измерения температуры, которые
дают импульсы для регулирования, принимают четвертую (верхнее
звено зоны осушки) и девятнадцатую царги (считая сверху).
 При нарушении режима в верхней части колонны температура
на четвертой царге изменяется с наибольшей скоростью, на наибольшую величину и с наименьшим запаздыванием по сравнению
с другими царгами верхней части колонны. Это же можно сказать
и об изменении температуры на девятнадцатой царге при нарушениях режима в нижней части колонны, а отклонение температуры
от начального состояния равновесия такое же, как и в нижних
царгах. При этом изменение температуры на девятнадцатой царге
достаточно точно следует изменению концентрации слабой серной
кислоты в нижней части колонны.
 Температуру в верхней части колонны регулируют изменением
подачи острого пара в нижнюю часть колонны. Колебания в подаче
пара на ±10%, как показали исследования В. Н. Крайнова, изме-
 71

Рис. 23. Принципиальная схема автоматизации денитрационного агрегата:
 слабая серная кислота; ка — крепкая азотная кислота; нг — нитрозные газы; км — купоросное
 ок—отработанная кислота.
 масло;

няют температуру только в верхней части колонны, оставляя неизменной температуру в ее нижней части. Постоянство концентрации
слабой серной кислоты, выводимой из колонны, достигается регулятором температуры, присоединенным к термометру сопротивления на девятнадцатой царге, путем изменения подачи в колонну
купоросного масла.
 Для автоматического регулирования этой подачи в указанной
царге устанавливается термометр сопротивления типа ЭТП в защитной гильзе из ферросилида комплектно с автоматическим
электронным мостом типа ЭМД с изодромным регулятором, который воздействует на регулирующий клапан, установленный на
линии поступления купоросного масла в колонну.
 Регулирующие клапаны выбираются типа КЯ системы ВО, изготовляемые из нержавеющей стали заводом «Моснефтекип».
 Подача перегретого пара в колонну регулируется аналогичным
образом — путем воздействия на регулирующий клапан по изменению температуры, измеряемой термометром сопротивления, установленным на четвертой царге.
 Количество кислот, поступающих в колонну, измеряется пневматическими ротаметрами типа РПД с вторичными приборами
типа МС или ЭМД. Постоянство количества подаваемой в колонну
отработанной кислоты поддерживается постоянным напором в расходном баке, имеющем перелив.
 Чтобы изменять количество отработанной кислоты, подаваемой
в колонну из напорного бака, на линии устанавливается регулирующий пневматический клапан с ручным управлением со щита с
помощью панели БПДУ; его установка производится по показаниям ротаметра РПД в зависимости от требуемого режима.
 Оптимальная подача отработанной кислоты в колонну корректируется по температуре паров азотной кислоты, выходящих из
колонны; при этом руководствуются показаниями по шкале моста
ЭМД.
 Кроме того, схемой автоматизации предусматривается стабилизация режимов работы конденсатора паров азотной кислоты и
подогревателя отработанной кислоты.
 На температуру конденсации паров азотной кислоты оказывает
влияние изменение количества охлаждающей воды, подаваемой в
конденсатор. Температура конденсации определяет количественный
выход продукта и содержание окислов азота в крепкой азотной
кислоте. Автоматизация конденсатора заключается в том, чтобы
поддерживать постоянство температуры сконденсированной азотной кислоты, поступающей обратное колонну для продувки. Схемой
автоматики конденсатора предусматривается стабилизация указанной температуры изменением количества охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор.
 Очевидно, что режим работы колонны также будет зависеть
от температуры поступающей в нее отработанной кислоты, поэтому
предусматривается поддержание постоянства этой температуры
 73

воздействием на расход пара, подаваемого в подогреватель. Температура регулируется регулятором типа ЭМД с термометром
сопротивления и регулирующим пневматическим клапаном.
 Вытекающая из колонны слабая серная кислота не должна
содержать азотной кислоты и окислов азота.
 Химический лабораторный анализ даже экспресс-методом
требует все же некоторого времени. Ежечасный отбор пробы горячей слабой серной кислоты весьма неудобен, поэтому контроль за
наличием азотной кислоты и окислов азота в слабой серной кислоте, необходимый для наблюдения за качеством процесса, протекающего в колонне, должен быть автоматизирован.
 Описанный в литературе [13] сигнализатор наличия азотной
кислоты в слабой серной кислоте, основанный на деполяризующем
влиянии азотной кислоты на погруженный в серную кислоту поляризованный платиновый катод, не получил промышленного применения. Прибор, который бы сигнализировал присутствие окислов
азота и азотной кислоты в слабой серной кислоте, в настоящее
время промышленностью не выпускается.
 Весьма важны для практического применения исследования
определения окислов азота в слабой серной кислоте, основанные
на полярографическом принципе. Прибор с платиновым анодом
поверхностью около 300 мм2 и катодом из платиновой проволоки
диаметром 0,5 мм небольшой поверхности при токе напряжением
не более 0,5 в показал надежную работу по сигнализации содержания окислов азота в слабой серной кислоте.
 В качестве измерительного прибора был применен потенциометр ЭПД-32 со шкалой для измерения э.д.с. в пределах 0—1 в, что
соответствует содержанию окислов азота в пределах 0 -0,05%.
В схему встроены сигнальные (звуковые и световые) устройства,
подающие сигналы в случае появления окислов азота выше нормы.
Датчик такого прибора прост в изготовлении и может быть выполнен в условиях любого завода, имеющего цех КИП.
 Описанная схема автоматического регулирования поддерживает
устойчивый технологический режим, обеспечивая постоянство составов концентрированной азотной кислоты и слабой серной кислоты, выводимых из колонны.
 Перевод колонны с ручного управления на автоматическое повышает качественные показатели процесса. Колебания концентрации крепкой азотной кислоты уменьшаются примерно с 2 до
0,1—0,2%, а слабой серной кислоты — с 2,5—3% до нескольких
десятых долей процента при нормальном содержании в ней азотной кислоты и окислов азота.
 Ведение устойчивого технологического режима уменьшает расход пара на денитрацию и увеличивает производительность колонн
за счет уменьшения пределов регулирования определяющих температур; увеличивается длительность межремонтных периодов
колонны.
 Внедрение автоматики освобождает аппаратчика от управления
процессом и облегчает условия труда во вредном производстве.
 74

Кроме перечисленных устройств для автоматического регулирования процесса денитрации, на установках предусматривается
дистанционный контроль температур, который осуществляется с
помощью термометров сопротивления типа ТСП-280 или ТСМ-239
в комплекте с вторичным прибором ЭМД с контактным устройством для сигнализации.
 Дистанционный контроль давления ввиду малой величины
измеряемого давления производится дифманометрами.
 В хранилищах кислот предусматривается дистанционный контроль их заполнения, позволяющий диспетчеру знать о наличии кислоты в хранилищах. Этот контроль осуществляется измерителем
уровня типа ЭИУ-1, работающим с вторичным прибором типа
ЭПД, ЭПВ, ЭПП или им подобным, устанавливаемым на щите.
 Для определения закисленности охлаждающей воды после конденсатора и холодильника крепкой азотной кислоты при повреждении охлаждающих элементов на выходном трубопроводе устанавливается сигнализатор кислотности типа СЭ-1 (сигнализатор
электропроводности воды), который при закислении воды воздействует на задвижки с электроприводом. Задвижка, установленная
на сети оборотной воды, закрывается, а задвижка на трубе кислой
канализации открывается и закисленная вода сбрасывается в канализацию; при этом подаются звуковой и световой сигналы.
 Схемой автоматизации денитрационной колонны предусматривается сигнализация аварийного состояния и блокировка, обеспечивающие безопасную работу колонны. При падении разрежения
в системе автоматически включается аварийный паровой эжектор,
позволяющий нормально остановить установку денитрации.
 При аварийном отключении пара, поступающего в колонну,
автоматически отключается воздух от пневматических клапанов,
установленных на трубопроводах, подающих кислоты в колонну,
и поступление кислот в колонну прекращается.
 Все приборы для автоматического регулирования и контроля
монтируются на центральном щите, установленном в отдельном
помещении.
 Для питания регуляторов сжатым воздухом к центральному
щиту подводится магистраль сжатого воздуха давлением не ниже
2 кг/см2, очищенного от паров масла и механических примесей.
Кроме того, этот воздух должен быть осушен от водяных паров для
предохранения импульсных трубок и пневматических устройств
регулирования от образования в них конденсата.
 При прокладке импульсных трубок на открытом воздухе сжатый воздух должен быть осушен до степени точки росы при максимальной отрицательной температуре данного географического
пункта.
 Для аварийного запаса сжатого воздуха устанавливается ресивер необходимого объема.
 Питание электроэнергией должно быть обеспечено от двух независимых источников электроснабжения (от разных трансформа-
 75

торных подстанций или от разных трансформаторов одной подстанции, питающихся от двух независимых источников). Две независимые линии электропитания присоединяются к станции переключения вводов и от последней подается питание непосредственно
на щит.
 11. 	УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ НИТРОГЛИЦЕРИНА
В ОТРАБОТАННОЙ КИСЛОТЕ
 Отработанная кислота от производства нитроглицерина после
отстоя содержит до 1% нитропродукта. Вследствие разных удельных весов нитроглицерин выделяется и скапливается на поверхности кислоты. При длительном хранении отработанной кислоты
возможно разложение находящегося в ней нитроглицерина; это
требует до переработки отработанной кислоты провести предварительную операцию — разложение нитроглицерина.
 Разложение нитроглицерина в отработанной кислоте производится на установке, технологическая схема которой показана на
рис. 24.
 Из здания нитрации отработанная кислота и промывная вода
поступают в напорные баки 1 и 2. Ввиду того, что самотеком отработанной кислоте и промывной воде попасть в напорные баки
невозможно, а подавать насосом из-за содержания нитротел опасно, на пути движения кислот устанавливаются эрлифты. В низ
эрлифта подается сжатый воздух, который смешивается с жидкостью, превращая ее в эмульсию.
 Удельный вес эмульсии — отработанной кислоты и воздуха —
меньше чем удельный вес отработанной кислоты, в результате
чего она может быть подана на более высокую отметку.
 Из напорных баков отработанная кислота поступает в подогреватель 4 для предварительного подогрева и далее в колонки разложения 5; промывная вода без подогрева поступает самотеком в
эти колонки. Все количество отработанной кислоты и промывной
воды, поступающее на установку, распределяется равномерно на
шесть колонок термического разложения нитротел. Как показала
практика работы, при нагревании отработанной кислоты до
105—110° С нитротела быстро разлагаются с выделением значительного количества окислов азота.
 Колонка разложения изготовляется из ферросилида. Внизу
колонки имеется сосуд, куда сверху стекают отработанная кислота
и промывная вода. При движении жидкостей происходит их смешение и выделение тепла за счет гидратации. Кроме того, для возможности дополнительного подогрева колонка имеет паровую
рубашку.
 Как показал опыт работы, реакция разложения нитротел происходит очень бурно и поэтому необходим достаточный объем для
избежания выброса жидкости из колонки. Для улучшения смешения жидкостей колонка имеет насадку.
 76

Рис. 24. Технологическая схема разложения нитроглицерина в отработанной кислоте:
 1, 2 и 3 — напорные баки соответственно отработанной кислоты, промывной воды и вытеснительной кислоты;
4 — подогреватель; 5 —колонки разложения; 6 — уравнительные коробки; 7 — холодильник; 8 — трубчатый хо
лодильник; 9 — сборник; 10 — центробежный насос, 11 — конденсатор-холодильник; 12 — монжус вытеснительной кислоты; 13 — эрлифт.

Для равномерного распределения отработанной кислоты и промывной воды перед каждой колонкой 5 устанавливаются уравнительные коробки 6 с диафрагмами определенного сечения внизу
коробок.
 Освобожденная от нитротел отработанная кислота поступает
в холодильники 7 и 8 и далее самотеком в сборник 9, откуда кислотная смесь насосом 10 перекачивается периодически на денитрацию.
 Выделившиеся из колонок нитрозные газы проходят конденсатор-холодильник 11 и далее поступают на поглощение в абсорбционную систему. Для контроля за чистотой разложения нитротел
из сборника периодически отбираются пробы кислот и направляются в лабораторию на анализ. Пуск и промывка установки
перед ее остановкой производится вытеснительной кислотой, имеющей тот же состав, что и отработанная кислота, но без нитроглицерина.
 Установки для разложения нитротел в отработанной кислоте
применялись также и в Германии.
 Для примера рассчитаем, до какой температуры нагреется
смесь кислот, поступающая в колонку разложения, за счет смешения кислот и разложения нитроглицерина.
 Прежде всего подсчитаем теплоту смешения в колонке отработанной кислоты и промывной воды.
 На каждый килограмм получающегося на установке нитроглицерина в колонку поступает 1,53 кг отработанной кислоты следующего состава: HN03 13,8%; H2S04 71,6%; Н20 13,6% и нитроглицерина 1,0%,. Промывной воды, содержащей 8% HN03, 17% H2S04,
74,5% Н20 и нитроглицерина 0,5% поступает 0,62 кг. В результате
смешения кислот образуется 2,15 кг смеси состава: 12% HN03;
56% H2S04; 31,1%, Н20 и 0,9% нитроглицерина. Согласно рис. 6
на 1 кг смеси выделится тепла 75 ккал.
 Тепло, которое выделилось при образовании исходных смесей
отработанной кислоты и промывной воды, определенное таким же
путем соответственно составляет 55 и 35 ккал/кг. Следовательно,
в результате смешения тепла выделится 2,15-75— 1,53-55 —
— 0,62 • 35 = 56,4 ккал.
 Для определения повышения температуры смеси необходимо
воспользоваться значениями теплоемкости смеси. В нашем случае
она будет (см. рис. 3) 0,52 ккал/кг.
 Повышение температуры за счет смешения кислот
 L _ 56,4
 с~ 0,52-2,15
 50,5°С.
 Кроме того, в результате разложения нитроглицерина также
будет выделяться тепло. Теоретически нитроглицерин разлагается
по уравнению
 2С3Н6(ОШ2)8 = 6С02 + 5Н20 + 3Na + 0,5О2 + 716900 кал. '
 78

В этом уравнении приняты следующие стандартные теплоты обра
зования:
 Следовательно, на один килограмм разлагаемого нитроглицерина
716900 , сог. оп_
 выделится тепла 2 227 = 1580 ккал, где 227 — молекулярный вес
нитроглицерина.
 Содержание нитроглицерина в отработанной кислоте и промывной воде составляет 1,53 • 0,01 +0,62 • 0,005 = 0,0184 кг.
 Количество тепла, выделяющегося от разложения нитроглице-
 1580 18 4
 рина, находящегося в отработанных смесях,—юоо ~ = 29,1 ккал.
 Учитывая, что в отработанных кислотах будет часть нитропродуктов неполной нитрации, в расчет принимаем 70% полученного
тепла, т. е. 29,1 -0,7 = 20,4 ккал.
 Повышение температуры за счет тепла разложения нитропро-
 Таким образом, повышение температуры при смешивании отработанной кислоты с промывной водой в колонке будет 50,5 +
+ 18,5=69° С.
 При подаче в колонку кислот при /=16°С их температура поднимется до 85° С.
 Дальнейшее повышение температуры смеси кислот может осуществляться путем подогрева отработанной кислоты в подогревателе и дальнейшего подогрева паром в колонках.
 В целях интенсификации и упрощения технологического процесса в последнее время в промышленность внедряется новая схема разложения нитротел.
 Если в схеме, приведенной выше, для разложения нитроглицерина в отработанных кислотах, принимались колонки с реактором
внизу (всего 6 шт.), то в новой схеме устанавливается один аппарат с мешалкой и обогревающей рубашкой, который заменяет все
колонки.
 На случай ремонта устанавливается резервный реактор.
 Отработанная кислота и промывная вода так же, как и по первой схеме, из нитрации самотеком поступают в реактор, где за счет
теплоты гидратации и реакции разложения нитротел поддерживается нужная температура.
 Рубашка в реакторе используется в начале процесса для предварительного подогрева отработанной смеси.
 нитроглицерина
НгОжидк • •
С02
 94500 кал/моль
68320 »
 94050 »

Глава III
 ПОГЛОЩЕНИЕ ОКИСЛОВ АЗОТА
И ПАРОВ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 1. 	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
 Ведение процессов нитрации или денитрации отработанных кислот, а также концентрирования азотной кислоты связаны с выделением окислов азота и паров азотной кислоты. В отдельных случаях
их выделяется так много, что это приводит к значительным потерям
азотной кислоты, которые должны восполняться свежей кислотой.
 Поглощение (абсорбция) азотной кислоты и окислов азота имеет
своим назначением устранить потери ценных продуктов. Второе,
не менее важное назначение поглощения газов, выделяющихся при
указанных процессах, определяется санитарно-техническими требованиями. Поэтому, как правило, каждый цех, выделяющий в атмосферу азотную кислоту или окислы азота, должен иметь установку
для их поглощения.
 Согласно существующим в настоящее время требованиям техники безопасности и промышленной санитарии запрещается выбрасывать в атмосферу газы с содержанием окислов азота более 0,1% по
объему; в ближайшее время намечается ужесточить эти требования. Отходящие газы после поглощения должны выводиться в атмо
сферу на высоте 25—30 м от земли и не ниже 4—5 м от конька
крыши.
 Окислы азота и пары азотной кислоты из газовой среды обычно
извлекают водой или разбавленной азотной кислотой; для этого
китрозные газы направляют в поглотительные башни, где происходит окисление окислов азота, их абсорбция и конденсация паров
азотной кислоты.
 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 Для лучшего представления физико-химических основ процесса
поглощения окислов азота и паров азотной кислоты познакомимся
с некоторыми свойствами азотной кислоты.
 80

Плотность. Зависимость плотности водных растворов азотной
кислоты от температуры и концентрации показана на рис. 25.
 С повышением температуры плотность растворов азотной кислоты уменьшается; с увеличением содержания HNO3 плотность уве-
 Рис. 25. Зависимость плотности d растворов азотной кислоты от температуры t и концентрации.
 область экспериментальных величин;
 область экстраполированных величин;
 т. к. — точки кипения;
т. з. — точки замерзания.
 личивается. Азотная кислота, особенно концентрированная, легко
растворяет двуокись азота N02; в этом случае ее плотность заметно
увеличивается.
 Значения плотности растворов азотной кислоты при 20° С приведены в приложении I.
 6 	Зак. 1162
 81

Теплоемкость водных растворов азотной кислоты с увеличением
концентрации уменьшается, что видно из рис. 26. С повышением
температуры теплоемкость растворов увеличивается. Значения теплоемкости растворов азотной кислоты при некоторых температурах
указаны в приложении III.
 с,
 Рис. 26. Зависимость теплоемкости с растворов азотной
кислоты от температуры t (обозначения как на рис. 25).
 Теплопроводность растворов азотной кислоты показана на
рис. 27. Как видно из рисунка, теплопроводность увеличивается с
повышением температуры и уменьшается с повышением концентрации раствора.
 Вязкость. Зависимость вязкости водных растворов азотной кислоты от температуры и содержания HN03 показана на рис. 28.
С увеличением температуры вязкость понижается. С повышением
концентрации вязкость кислоты увеличивается и в зависимости от
 82

6*
 83

температуры имеет максимум при концентрации в пределах 60—
70%• При дальнейшем увеличении концентрации вязкость резко
снижается и имеет минимум при 100%-ной HN03.
 Как видно из рисунка, при температуре менее 25° С вязкость
100%-ной азотной кислоты ниже воды той же температуры. Значения вязкости в зависимости от температуры приведены в приложении V.
 . Для перехода к кинематической вязкости (м2/час) необходимо
значения вязкости, выраженной в сантипуазах, умножить на 3,6 и
разделить на плотность азотной кислоты (кг/м3).
 Кинематическая вязкость. Значения кинематической вязкости
растворов азотной кислоты и зависимость ее от концентрации кислоты и температуры показаны на рис. 29.
 О мг/час
005
 001
 0,008
 0,006
 ОООЦ
 0,003
 ОМ
 0,001
0 0008
0,0006
0,0006
 W 60 во 100 t, °с
 Рис. 29. Зависимость кинематической вязкости v растворов азотной кислоты от температуры t.
 Тел^пература кипения растворов азотной кислоты и общее давление паров. Температура кипения водных растворов азотной кислоты повышается с увеличением концентрации. Она достигает максимума при 68,4% HN03 (121,9°С), а затем начинает падать.
 Общее давление паров над водными растворами азотной кислоты с увеличением их концентрации понижается, достигая минимума при концентрации 68,4% HN03, а затем снова повышается.
 Значения температур кипения водных растворов азотной кислоты указаны в приложении I, а значения общего давления паров и
парциального давления паров азотной кислоты и воды — в приложении IV.
 84

Электропроводность. С увеличением концентрации азотной кислоты электропроводность увеличивается и достигает максимума
при концентрации примерно 30% HN03. При дальнейшем увеличении концентрации электропроводность снижается. Значения удельной электропроводности приведены в приложении VI.
 Теплота разбавления (разведения). Тепло, выделяющееся при
разбавлении азотной кислоты водой, пропорционально числу молей
прибавляемой воды. Теплота разбавления определяется по формуле
 п • 8974
 ^ = п + 1,737 ’
 где Q — количество тепла, ккал/кг-моль HN03;
 п — отношение числа кг-молей Н20 к числу кг-молей HN03.
 Ь технических расчетах часто требуется определить количество
тепла, выделяющееся при разбавлении азотной кислоты определенной исходной концентрации до конечной концентрации. Для этого
подсчитывают количество тепла, выделяющееся при разбавлении
кислоты от 100% до определенной концентрации и от 100% до конечной концентрации. Разность этих величин соответствует дифференциальной теплоте разбавления. По приведенной формуле можно вычислить и обратные величины, т. е. теплоты закрепления (дегидратации) азотной кислоты. Значения теплоты разбавления (разведения) азотной кислоты водой приведены в приложении VII.
 Теплота образования жидкой азотной кислоты из элементов, т. е.
 Н + N + 30 = HN03
 составляет 41 400 кал/моль [18]; следовательно, реакция образования азотной кислоты экзотермическая. Теплота испарения азотной кислоты равна 148,5 ккал/кг [19], теплота плавления
39,7 ккал/кг.
 Реакция образования азотной кислоты из окислов азота (N0)
представляется следующими уравнениями, по которым обычно производят технические расчеты:
окисление окиси азота
 2NO + 02 = 2N02 + 27020 к ал;
поглощение двуокиси водой
 3NO, + Н20 = 2НЫ0ЗЖИДК + NO -f 17150 кал.
 В этих реакциях приняты следующие стандартные тепловые
эффекты:
 -yN2 + -у 02 = N0 — 21600 кал/моль
yNt +О, = N0,-8090 „
 Н2 +“^02 = Н2ОЖИдк + 68320 ,
 S5

Максимальное количество тепла, выделяющееся при разбавлении 100%-ной азотной кислоты, составляет 7470 кал/моль
(118,5 ккал/кг).
 Таким образом, общее количество тепла в этом случае по реакции поглощения двуокиси азота составит
 3N02 ~f“ Н20 2HN03pa36 N0 4- 32090 кал.
 Температура кристаллизации. Как видно из диаграммы состояния двойной смеси НгО—HN03 (рис. 30) [33], температура кристаллизации водных растворов азотной кислоты меняется в зависимости
от содержания HNO3 в весьма широких пределах; это объясняется
тем, что в зависимости от концентрации азотной кислоты образуются гидраты различного состава.
 Из водных растворов HNO3 при их охлаждении выделяются следующие кристаллогидраты: из HNO3 • ЗН20 при температуре
 — 18° С выделяется 53,8% HN03; из HN03 • Н20 при температуре
 — 38° С выделяется 77,8% HN03.
 Критерий Прандтля [20]. На рис. 31 представлены значения критерия Прандтля для растворов азотной кислоты и его изменения в
зависимости от процентного содержания HNO3 и температуры раствора.
 3. физико-химические основы
 ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ОКИСЛОВ АЗОТА
 Как было указано, наиболее распространенным способом улавливания окислов азота из нитрозных газов является поглощение их
водой с образованием азотной кислоты. Окислы азота улавливаются в аппаратах башенного типа, где происходит два процесса—окисление и поглощение.
 Окислы азота, поступающие на поглотительную установку,
имеют различную степень окисления.
 Из всех содержащихся в нитрозных газах окислов азота в виде
NO, N02, N204 и N203 только NO не может реагировать с водой, и
чтобы перевести окись азота в азотную кислоту, она должна быть
окислена до двуокиси.
 При поглощении двуокиси и четырехокиси азота образуются
одинаковые количества азотной и азотистой кислот:
 2N02 + Н20 = HN03 + HN02,
 N204 + Н20 = UNO, + HN02.
 Поэтому практически не имеет значения, реагирует с водой двуокись или четырехокись. Реакцию образования азотной кислоты
можно представить следующими уравнениями:
 3N,03 + Н20 = 2HN03 + 4NO
 3N02 + Н20 = 2HN03 + NO.
 86
 и
 (5)
 (6)

Рис. 30. Диаграмма кристаллизации системы Н1М03— Н20.
 Рис. 31. Критерий Прандтля Рг для растворов азотной кислоты в зависимости от температуры.
 87
 (дш)(0ЫН+(9ш)0гН C0NH

Учитывая незначительные количества трехокиси азота в нитрозных газах, все технологические расчеты обычно проводят по уравнению (6). Как видно из этого уравнения, только 2/з поглощенной
двуокиси азота идет на образование азотной кислоты, а 7з выделяется в виде окиси азота.
 Образовавшаяся окись азота для дальнейшей переработки
должна быть окислена кислородом в газовой фазе до двуокиси
азота по уравнению
 Получающаяся вновь двуокись азота опять реагирует с водой,
превращаясь на 2/з в азотную кислоту, а выделившаяся окись азота
снова должна быть окислена.
 Таким образом, весь процесс поглощения распадается на ряд
последовательно протекающих реакций окисления N0 в NO2 и образования азотной кислоты из NO2.
 При поглощении нитрозных газов водой нельзя все количество
NO2 превратить в азотную кислоту, как бы много циклов поглощения ни было предусмотрено, так как в каждом цикле всегда 7з
окислов азота будет выделяться в виде N0 в газовую фазу.
 Как видно из приведенного ниже уравнения, для поглощения
двуокиси азота и окисления окиси азота при переработке их в азотную кислоту на 98% теоретически необходимо иметь четыре цикла:
 Так как каждый цикл процесса поглощения приводит к выделению 7з окиси азота, то, пользуясь правилом геометрической прогрессии, можно определить общее количество окиси азота, которое
должно быть окислено в процессе поглощения:
 Таким образом, практически в поглотительной системе должно
окислиться окиси азота в 1,5 раза больше поступающего количества N0, а поэтому и расход кислорода увеличивается в 1,5 раза
против предусмотренного по уравнению
 Следовательно, объем поглотительной системы должен быть рассчитан на окисление не только первоначально имеющейся в газе
окиси азота, но также и на дополнительное количество, получающееся в результате проведения реакции поглощения.
 4. 	ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ПОГЛОЩЕНИЯ
 На процесс поглощения, а в основном на окисление N0 в N02
влияют многие факторы и, в частности, оптимальные условия работы системы и ее объем.
 2N0 + 02 = 2N02.
 2
 3
 2/1\ 2 / 1 \2 2 / 1 \ 3
 + т(т) +т(т) +т(т) =0,985 или 98,5%.
 2N0 + 02 = 2N02.
 88

Основными факторами, определяющими необходимый реакционный объем системы, являются:
 1) состав нитрозных газов, поступающих на поглощение;
 2) температурный режим процесса;
 3) давление в системе;
 4) концентрация получаемой кислоты;
 5) содержание кислорода в газе;
 6) число ступеней поглощения;
 7) выход по абсорбции, т. е. степень превращения окислов азота
в азотную кислоту, и
 8) характер насадки и плотность орошения.
 В технике для оценки и сравнения поглотительных систем пользуются понятием об удельном объеме. Под удельным объемом поглотительной установки понимают свободный - внутренний объем
системы (выраженный в кубических метрах), приходящийся на
тонну 100%-ной азотной кислоты, получаемой в сутки.
 Рассмотрим кратко факторы, влияющие на процесс поглощения.
 Влияние состава нитрозных газов. Реакция окисления N0 в NO2
наиболее медленная из всех реакций, протекающих при переработке нитрозных газов в азотную кислоту; поэтому она определяет
скорость всего процесса поглощения.
 Из уравнения скорости реакции окисления N0 в N02, имеющего выражение
 z = ka2e,
 следует, что скорость реакции зависит от концентрации окиси азота
а2 и от концентрации кислорода в (k — коэффициент пропорциональности).
 Таким образом, при уменьшении концентрации окиси азота
в газовой смеси скорость окисления резко уменьшается, поэтому,
чем слабее нитрозные газы, тем больший требуется объем для окисления содержащейся в смеси окиси азота.
 Ввиду изложенного ясно, что поступающие на поглотительную
систему нитрозные газы, имеющие окислы азота высшей окисленности, потребуют меньший объем для получения такого же выхода
по абсорбции.
 Вебб [21] приводит следующие данные о необходимом удельном
объеме в зависимости от концентрации нитрозных газов: для получения одного и того же количества азотной кислоты при газе, содержащем 10—15% N02, удельный объем поглотительной системы составляет 5—6 м3; для газов, содержащих 1% N02, этот объем возрастает до 196 м3.
 Температурный режим. Основные реакции, происходящие при
образовании азотной кислоты из окислов азота, экзотермические,
за исключением реакции разложения азотистой кислоты, которая
при концентрациях азотной кислоты выше 20% практически не образуется; поэтому понижение температуры благоприятно влияет
на процесс поглощения и сдвигает равновесие реакции в сторону
образования азотной кислоты.

Изменение свободного удельного объема поглотительной системы в зависимости от температуры процесса указано на рис. 32.
Как показывает кривая, понижение температуры процесса поглощения с 40 до 30°С позволяет сократить необходимый реакционный
объем системы более чем в 1,5 раза, что означает возможность повышения производительности системы на такую же величину, а понижение температуры процесса с 40 до 10° увеличивает производительность установки более чем в три раза и, кроме того, позволяет
также получать азотную кислоту большей крепости.
 Влияние давления в системе. При работе поглотительных систем
на давлении, близком к атмосферному, скорость реакции поглощения двуокиси водой значительно превосходит скорость реакции
окисления окиси азота, поэтому процесс поглощения определяется
последней реакцией, которая протекает наиболее медленно.
 Как известно, скорость реакции окисления N0 в NO2 прямо пропорциональна квадрату давления, а время, необходимое для окисления N0 до определенной степени, обратно пропорционально этой
величине. Так как реакционный объем системы определяется временем, необходимым для проведения реакции, то изменение времени приводит к такому же изменению объема аппаратуры.
 Согласно законам физики, объем газовой смеси изменяется обратно пропорционально давлению; поэтому ведение процесса
окисления окиси азота под давлением позволяет уменьшить объем
системы не только за счет увеличения скорости реакции, но и за
счет фактического уменьшения объема газовой смеси.
 Из изложенного ясно, что в системах, работающих при давлениях, близких к атмосферному, необходимый объем установки будет обратно пропорционален общему давлению в третьей степени.
Это обстоятельство позволяет сделать вывод, что при увеличении
давления в системе поглощения можно сократить необходимый
башенный объем или увеличить производительность установки.
 Практически это можно выполнить путем перестановки газодувок с выхода поглотительной системы, где они создают разрежение в ней, на вход ее, где они создадут повышенное давление нитрозных газов и тем интенсифицируется процесс поглощения. По
расчетам С. И. Каргина [22] такое мероприятие позволяет увеличить на 30% производительность системы из шести башен при наличии депрессии газодувки в 1000 мм вод. ст. Влияние давления на
удельный объем поглотительной системы показано на рис. 33.
 Концентрация получаемой кислоты. В поглотительных системах,
состоящих из ряда башен, нитрозные газы проходят последовательно все башни, в которых осуществляется процесс окисления и поглощения окислов азота. Для образования азотной кислоты в последнюю по ходу газов башню подается вода; полученная в ней
кислота проходит последовательно все башни и поступает в первую.
Таким образом создается противоток нитрозных газов и водных растворов, что является основным условием для получения кислоты
возможно высокой концентрации.
 90

Однако стремление получить кислоту более высокой концентрации приводит к тому, что с повышением концентрации поглощающая способность растворов азотной кислоты резко падает.
 Концентрация кислоты начинает возрастать от последней башни
к первой, при этом процесс замедляется. Одновременно возрастает
содержание окислов азота в отходящих газах.
 Рис. 32. Изменение Л свободного удельного объема
поглотительной системы в
зависимости от температуры.
 Рис. 33. Изменение Л свободного удельного объема
поглотительной системы в
зависимости от давления.
 Практически в системах кислоту получают концентрацией
48—50%. Получение кислоты выше 50% в системах, работающих
под давлением, близким к атмосферному, экономически себя не
оправдывает, так как это связано со значительными потерями окислов азота и резким увеличением абсорбционного объема.
 На рис. 34 показано изменение удельного объема поглотительной системы от концентрации получаемой кислоты.
 Содержание кислорода в газе. В нитрозных газах, поступающих
на поглощение, обычно недостаточно кислорода для превращения
всех окислов азота в азотную кислоту, поэтому подачу и регулирование содержания кислорода в газе производят за счет ввода в
поглотительную систему атмосферного воздуха.
 Оптимальная концентрация кислорода в нитрозном газе для
наибольшей скорости окисления окиси азота считается 6,9%, однако
 91

при практическом осуществлении процесса поглощения окислов
азота существенным является не достижение максимальной скорости реакции, а проведение ее в наименьшем объеме.
 При подаче добавочного количества воздуха в поглотительную
систему концентрация окиси азота снижается за счет увеличения
общего объема газовой смеси. Следовательно, введение в систему
дополнительного воздуха, с одной стороны, ускоряет реакцию
окисления N0 в NO2, т. е. приводит к уменьшению необходимого
объема системы, с другой стороны, требует увеличения его вследствие увеличения общего объема газовой смеси.
 Рис. 34. Изменение Л свободного удельного объема
поглотительной системы в
зависимости от концентрации С получаемой кислоты.
 Рис. 35. Изменение А свободного удельного объема поглотительной системы в зависимости
от содержания С кислорода в
газе при подаче воздуха в каждую башню (1) и в первую
башню (2).
 Как видно из рис. 35, наименьший удельный объем системы будет при содержании кислорода в газе 5,2%.
 Наиболее целесообразно подавать в систему воздух равномерно
по башням, обеспечивая в них концентрацию кислорода на одном и
том же пределе (кривая У).Практически воздух подают в первую
по ходу газа башню и следят за концентрацией кислорода при выходе из последней башни. Изменение удельного поглотительного
объема в этом случае показано на рисунке кривой 2.
 Число ступеней поглощения. Из общеизвестного положения о
равновесном состоянии, которое наступает между двуокисью азота
и водным раствором азотной кислоты, следует, что чем выше кон-
 92

центрация двуокиси азота в нитрозном газе и чем ниже концентрация кислоты, тем выше степень поглощения NO2 водным раствором
азотной кислоты [23]. Ввиду этого для более полного поглощения
окислов азота осуществляют противоток газов и кислоты в нескольких ступенях; при этом последнюю башню, в которую поступают нитрозные газы с наименьшим содержанием окислов азота,
орошают более слабым раствором азотной кислоты, получаемым за счет подачи воды в
эту башню.
 На рис. 36 показана зависимость удельного объема поглотительной системы от числа
ступеней абсорбции.
 Из рисунка следует, что
чем меньше ступеней абсорбции, тем больше необходимый
удельный объем системы и, наоборот, при увеличении количества ступеней объем резко
уменьшается. Так, например,
если объем системы из шести
ступеней (башен) принять за
единицу, то для системы из четырех башен необходимый
объем ее увеличится примерно
в 4,3 раза.
 На практике поглотительные системы для поглощения
окислов азота при установках
регенерации отработанных
кислот обычно состоят из 6-
8 башен.
 Выход по абсорбции. При поглощении окислов азота водными
растворами азотной кислоты, по мере прохождения газа через систему, концентрация их постепенно снижается, вследствие чего
окисление окиси азота быстро уменьшается и для проведения процесса требуется все больше времени; поэтому стремление к более
полному поглощению окислов азота приводит к необходимости значительного увеличения объема поглотительной системы. *
 На рис. 37 показана зависимость удельного поглотительного
объема от степени превращения окислов азота в азотную кислоту,
т. е. от выхода по абсорбции. Как видно из рисунка, при степени
поглощения выше 96% удельный башенный объем системы резко
увеличивается, поэтому на практике не стремятся к полному поглощению окислов азота, а степень превращения их в азотную кислоту
ограничивают 95—96%. Только при сооружении поглотительных систем малой производительности, не требующих больших капиталь-
 Рис. 36. Изменение Л свободного удельного объема поглотительной системы в зависимости от числа п ступеней поглощения.
 93

ных затрат, степень выхода по абсорбции повышают за счет уве*
личения объема системы.
 Однако при указанной выше степени поглощения не удовлетворяются требования техники безопасности и промышленной санитарии в отношении содержания окислов азота в выбросных газах,
 поэтому в ряде случаев для соблюдения санитарных требований выбросные газы разбавляют атмосферным воздухом, инжектируя его
в специально установленные смесительные трубы.
 Для полной очистки выбросных
газов от окислов азота их необходимо разложить до азота. Этот процесс осуществляется на катализаторах (см. ниже) с применением восстановителей.
 Характер насадки и плотность
орошения. Насадка для поглотительных башен должна создавать
наилучшие условия для проведения
процесса окисления и поглощения
окислов азота. Для большей интенсивности процесса она должна обладать весьма развитой поверхностью при минимальном объеме
материала насадки, что создает
максимальный свободный объем системы. Кроме того, она должна
быть кислотоупорна, обладать достаточной механической прочностью
 Рис. 37. Изменение Д свободного удельного объема поглотительной системы в зависимости
от выхода по абсорбции.
 и создавать хорошее распределение жидкости и газа по сечению
башни, что весьма важно для нормального течения процесса по¬
 глощения, так как при отсутствии равномерного и одинакового
распределения орошающей кислоты по сечению и высоте насадки
башни нельзя добиться полного массообмена между жидкой и газовой фазами.
 Для того чтобы создать равномерное распределение жидкости
в насадке и по всей ее высоте, отношение высоты насадки к ее диаметру должно быть не более 7 [24].
 Для поглотительных систем наибольшее распространение получила насадка из керамических или фарфоровых колец, в достаточной степени удовлетворяющая указанным требованиям. В зависимости от размера колец их засыпают в башню навалом (беспорядочно засыпанная насадка) или укладывают слоями в шахматном
 94

порядке (правильно уложенная насадка). Кольца, уложенные правильными рядами, имеют меньшее сопротивление газовому потоку,
чем насыпанные навалом.
 В табл. 6 приведена характеристика керамических колец, применяемых промышленностью.
 Таблица 6
 Характеристика насадок из керамических колец
 1
 Размеры |
колец*, •
мм
 1
 Характер
 загрузки
 колец
 Удельный
свободный
объем насадки,
 %
 Удельная поверхность насадки,
м2м3
 Объемный
вес насадки
кг/м3
 10X10X1,5
 Беспорядочно
 засыпанная
 насадка
 70,0
 440,0
 | 700
 1
 15X15X2
 То же
 71,0
 330,0
 690
 25x25x3 |
 9
 1 74,0
 1 200,0
 530
 50x50x5
 п
 77,8
 91,0
 490
 юохюохю
 9
 79,6
 , 44,5
 4^
 CD
 50x50x5
 Правильно
 уложенная
 насадка
 71,7
 ИЗ
 i
 1
 650
 80X80X8
 То же
 72,0
 80,0
 670
 юохюохю
 „
 73,5
 57,8
 582
 120X120X10
 „
 ! 77,7
 ; 47,8
 | 491
 150x150x15
 „
 73,7
 1 39,2
 ! 578
 * Высота, диаметр и толщина стенки кольца.
 Для полноты поглощения окислов азота насадка должна быть
плотно смочена кислотой. Под плотностью орошения понимают количество кислоты (в ж3), поступающее на орошение сечения (в м2)
насадки в час. Достаточной плотностью орошения считается
3—5 м3/м2 в час. Однако, в первых башнях поглотительной системы
из-за необходимости отводить значительные количества тепла с
кислотой плотность орошения доводят до 10—15 м3/м2 в час.
 5. 	СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА
И ПАРОВ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 Применяемые на установках регенерации отработанных кислот
и в цехах нитрации поглотительные системы можно разделить на
две группы.
 К первой относятся системы, предназначенные для получения
азотной кислоты из окислов азота, образующихся в процессах нит-
 95

рации и денитрации отработанных кислот; ко второй относятся системы для поглощения паров азотной кислоты, выделяющихся в
процессе нитрации, что происходит, например, при получении
нитроцеллюлозы.
 Для поглощения окислов азота предназначена система, состоящая из ряда башен, наполненных керамическими кольцами. Количество башен в системе и их размер определяются в каждом отдельном случае в зависимости от количества получаемой азотной
кислоты с учетом влияния изложенных выше факторов на работу
поглотительной системы.
 Поглотительная система окислов азота небольшой производительности при малом ее объеме состоит из одной тарельчатой
башни, разделенной на секции.
 Вторая группа систем, предназначенных для поглощения паров
азотной кислоты, обычно предусматривает три последовательно
установленные башни, насаженные керамическими кольцами. Другой тип таких систем — безнасадочный горизонтальный абсорбер,
разделенный перегородками на секции, в которых происходит поглощение азотной кислоты с помощью ряда последовательных жидкостных завес.
 Поглотительные системы, применяемые при установках регенерации отработанных кислот, обычно проектируются на работу при
давлении, близком к атмосферному.
 Рассмотрим более подробно каждый тип вышеуказанных поглотительных систем.
 Системы для поглощения окислов азота
 Схема технологического процесса поглощения окислов азота с
применением насадочных башен показана на рис. 38.
 Система поглощения состоит из последовательно установленных
башен 1, изготовленных из нержавеющей стали, насаженных керамическими кольцами, предназначенными для развития поверхности
поглощения. Нитрозные газы поступают в первую башню и проходят последовательно все башни.
 В башнях происходит окисление окиси азота до двуокиси, образование из двуокиси азотной кислоты, конденсация паров азотной
кислоты, поступающих вместе с нитрозными газами, и поглощение
азотной кислоты. Тепло, выделяющееся при экзотермических процессах, отводится кислотой, подаваемой на орошение башен.
 При каждой башне установлен циркуляционный центробежный
насос 2, который откачивает кислоту из нижней части поглотительной башни, являющейся сборником орошающей кислоты, через горизонтально расположенные трубчатые холодильники 3 и снова
подает на орошение.
 При помощи распределительного устройства кислота равномерно разбрызгивается по насадке и стекает вниз; при этом она
охлаждает нитрозные газы и поглощает азотную кислоту. Избыток
 96

кислоты, получившийся за счет образования азотной кислоты из
окислов азота и конденсации паров азотной кислоты, переливается
из башни в башню по переливной трубе. Кислота переливается в
направлении, противоположном ходу нитрозных газов. За переливаемой кислотой наблюдают через смотровые стекла 13, установленные на переточных трубопроводах.
 Рис. 38. Схема технологического процесса поглощения окислов азота в
 насадочных башнях:
 1 — поглотительные башни; 2— центробежные насосы; 3—холодильники;
4 — напорный бачок воды; 5 — ротаметр; 6 — брызгоотделитель; 7 — газодувка; 8 — инжекционное сопло; 9 — смесительная труба; 10 — приемник
азотной кислоты; 11 — эпруветка; 12 — концентратомер; 13 — смотровое
 стекло.
 В последнюю по ходу газа башню из напорного бачка 4 через
ротаметр 5 подается вода в количестве, необходимом для процесса поглощения окислов азота.
 На поглотительной системе получается азотная кислота крепостью 48—50%, которая в виде продукции откачивается насосом
из первой башни. Наименьшую концентрацию кислота имеет в последней, по ходу газа башне, и по мере перетекания из башни в
башню навстречу движению нитрозных газов ее концентрация повышается. Нитрозные газы, освобожденные от окислов азота на
95—98%, поступают в брызгоотделитель 6, где оседают увлеченные газом брызги азотной кислоты, и с помощью газодувки 7 через инжекционное сопло 8 и смесительную трубу 9 выбрасываются в атмосферу. В смесительной трубе происходит разбавление
воздухом выхлопных газов, чтобы снизить агрессивное действие их
на окружающие сооружения и природу. Кратность разбавления
выбросных газов атмосферным воздухом достигает 5—7.
 7 	Зак. 1162
 97

Температурный режим процесса поглощения в башнях поддерживается на одном, желательно наиболее низком уровне, не превышающем 30—35° С. Это достигается тем, что холодильники для
охлаждения циркулирующих в башнях кислот имеют различную
поверхность охлаждения, соответствующую количеству тепла, выделяющегося в башнях.
 На рис. 39 представлена технологическая схема другой установки, в которой применена поглотительная башня тарельчатого
типа, состоящая из шести секций, каждая из которых имеет тарелку с барботажным колпаком, образующим по всей окружности
щель для прохода газа.
 Нитрозные газы с помощью газодувки поступают в нижнюю
часть башни 1, барботируют через кислоту на тарелках, образуя в
башне пену и брызги, создающие поверхность поглощения, и выходят сверху через эжекционное сопло 2 и смесительную трубу 3 в атмосферу.
 На первую от верха башни тарелку подается вода, которая,
перетекая с тарелки на тарелку, соприкасается с нитрозными газами и образует 45—50%-ную азотную кислоту, выходящую из нижней части башни и направляемую в хранилище. На второй и
третьей тарелках, считая от верха башни, уложены змеевики из
труб, предназначенные для отвода реакционного тепла при помощи воды.
 Для охлаждения кислоты, образующейся па четвертой, пятой и
шестой тарелках, имеются выносные трубчатые секционные холодильники 4. С этих тарелок башни азотная кислота самотеком поступает в холодильники, а затем при помощи насоса 5 подается
обратно на соответствующую тарелку башни. Избыток азотной кислоты с каждой тарелки через трубу самотеком переливается на лежащую ниже тарелку, а с последней — в днище башни, откуда выводится в виде готового продукта.
 Поглотительные системы с применением тарельчатых башен более компактны и занимают меньше места, чем системы с рядом ба
шен, имеющих насадку. Такие системы были распространены в Германии для цехов небольшой производительности.
 Недостатки тарельчатых башен — засорение щели для прохождения газа через тарелки, что приводит к неравномерному распределению нитрозного газа по сечению башни, и ухудшение образования факела пены при изменении подачи газа на поглощение, необходимость которого возникает при практической работе установок.
 Расходные коэффициенты на поглотительных системах колеблются в широких пределах в зависимости от состава газов, поступающих на поглощение, и объема системы.
 На установках регенерации отработанных кислот поглотительные системы на получение одной тонны 50%-ной азотной кислоты
в сутки расходуют (в пересчете на 100%-ную кислоту) воды
при 23° С 100—150 мг и электроэнергии 75—120 квт< час.
 98

Рис. 39. Схема технологического процесса поглощения окислов азота в
 тарельчатой башне:
 1 — поглотительная башня; 2—инжскционное сопло; 3 — смесительная
труба; 4 — холодильники; 5 — центробежные насосы; 6 — газодувка; 7 —
напорный бачок воды; 8 — ротаметр.
 7*
 99

Системы для поглощения паров азотной кислоты
 Пары азотной кислоты поглощаются в системе, состоящей из
трех последовательно установленных башен с насадкой из керамических колец. Газы, выделяющиеся в процессе нитрации и содержащие в 1 мъ 10—15 г азотной кислоты, 0,4 г окислов азота и 0,1 г
серной кислоты, с помощью газодувки 1 (рис. 40) направляются в
 Рис. 40. Схема технологического процесса поглощения паров азотной кислоты в башнях:
 1 — газодувка; I? — поглотительные башни; 3 — циклоп; 4 — эжекцнонное
сопло; 5 — смесительная труба; 6' — центробежные насосы; 7 —ротаметр;
8 — напорный бак; 9 — эпруветка; 10 — приемник азотной кислоты.
 первую башню 2 поглотительной системы. В башнях газы в значительной степени освобождаются от паров азотной кислоты и через
циклон 3, эжекционное сопло 4 и смесительную трубу 5 выбрасываются в атмосферу. Каждая башня непрерывно орошается кислотой,
циркулирующей с помощью насоса 6.
 В последнюю по ходу газа башню через ротаметр 7 из напорного
бака 8 подается вода. Избыток образовавшейся кислоты перетекает
по трубам последовательно через башни и выводится из первой
башни в виде готовой продукции.
 Количество подаваемой в систему воды регулируется по показаниям плотномера таким образом, чтобы концентрация HNO3
в первой башне поддерживалась на уровне 50%.
 100

Сечение поглотительных башен системы определяется исходя из
фиктивной скорости газовоздушной смеси, не превышающей
0,5 м/сек. Высота башни принимается конструктивно. Ввиду небольшого количества тепла, выделяющегося при конденсации паров
азотной кислоты в системах поглощения, холодильники для циркулирующей кислоты не предусматриваются. Вся аппаратура системы
поглощения изготовляется из нержавеющей стали, смесительная
труба — из алюминия.
 На рис. 41 показана технологическая схема другой системы для
поглощения паров азотной кислоты в горизонтальном абсорбере
безнасадочного типа. Газы с помощью газодувки 1 направляются в
абсорбер 2 и через эжекционное сопло 3 и смесительную трубу 4
выбрасываются в атмосферу.
 Рис. 41. Схема технологического процесса поглощения паров азотной кислоты в горизонтальном абсорбере:
 1 — газодувка; 2 — абсорбер; 3 — эжекционное сопло; 4 — смесительная
труба; 5 — центробежные насосы; 6 — циркуляционные баки; 7—приемник
азотной кислоты; 8 — эпруветка; 9 — брызгоотделитель; 10 — ротаметр;
 11 —напорный бак.
 Абсорбер представляет собой трубу, установленную с уклоном
в сторону стока жидкости. Внутри труба разделена на шесть секций. В каждой секции установлены особые распылители, с помощью
которых слабая азотная кислота, подаваемая насосами 5, образует сплошные жидкостные пленки толщиной около 1 мм, представляющими собой поверхность поглощения диаметром, равным диаметру абсорбера. Жидкость из каждой секции абсорбера стекает
в сторону уклона абсорбера в карманы и по трубам сливается в
циркуляционные баки, 6, из которых насосами 5 вновь подается в
 101

сопла на распыление. Таким образом, жидкость в каждой секции
совершает непрерывное движение по замкнутому циклу. В систему
поглощения вода из напорного бака 11 через ротаметр 10 подается
в циркуляционный бак, установленный у шестой секции абсорбера.
Все циркуляционные баки соединены переточными трубами. Многократная циркуляция одной и той же кислоты последовательно
через все секции повышает ее концентрацию до 50%, из их первого
циркуляционного бака кислота выходит в виде готовой продукции.
 Скорость газа в абсорбере 4,5—5 м/сек.
 К недостаткам работы абсорбера следует отнести трудность
регулирования распылительных сопел, в результате чего нарушается полнота жидкостной завесы и абсорбер ухудшает свою работу.
 В системах поглощения паров азотной кислоты степень поглощения составляет около 92%.
 Для получения одной тонны азотной кислоты (в пересчете на
100%-ную кислоту) расходуется воды 2,5—3 м3, электроэнергии
300—800 кет • ч.
 6. 	МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
ПОГЛОЩЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА
 В качестве примера рассчитаем установку для поглощения
окислов азота, выделяющихся при денитрации отработанной кислоты производства нитроцеллюлозы. Воспользуемся для этого данными по составу и количеству газов, поступающих на поглощение,
определенными в результате расчета процесса денитрации
(см. стр. 44).
 Расчет составим на получение примерно 5 т в сутки моногидрата азотной кислоты, что соответствует переработке 6 т отработанной
кислоты в час.
 Часовое количество газов, поступающее на поглощение:
 Газы Вес, кг/час Объем, нм2, час
 N02 85,8 (1,865 моль/час) 41,76
 N0 46,8 (1,508 „ ) 33,72
 N2 112,9 (4,033 „ ) 90,36
 С02 30,1 (0,684 „ ) 15,30
 02 30,4 (0,949 . ) 21,24
 HN03 10,0 (0,158 ) 3,60
 Н20 0,2 (0,012 , ) 0,30
 Итого . . . 316,2 (9,209 . ) 206,28
 Примем степень поглощения паров азотной кислоты равной 1, а
степень поглощения окислов азота 0,98.
 102

Расчетная часовая производительность системы составит:
 За счет паров HN03 10,00 кг
 . . окислов азота (1,865 + 1,508) 63 • 0,98 — 208,25 кг
 Итого. . . 218,25 кг
 Расчет необходимого подсоса воздуха. Как было указано выше,
наименьший удельный объем системы будет при содержании кислорода в газе 5,2%. Примем это содержание кислорода в газах, покидающих поглотительную установку, при этом окислы азота уходят
из системы в виде N0.
 Для образования азотной кислоты кислород расходуется по
реакциям:
 2 	NO* + ~ 02 + Н,0 = 2HN03; (7)
 2 NO + 1 y 02 + Н20 - 2HN03. (8)
 Количество NO, уходящего из системы, (41,76 + 33,72) -0,02 =
= 1,51 нм3/час.
 41,76. 0,5
 Расходуется кислорода: по реакции (7) ~ =10,44 нАГ/час
 33,72 - 1,51
 и по реакции (8) • 1,5 = 24,16 нм3/час; всего расходуется
 кислорода 34,6 нм31час.
 Влаги в нитрозных газах, покидающих поглотительную систему
при 30° С и полном насыщении, исходя из парциального давления,
31,548-100
 содержится ^ =4,15% общего объема.
 Определим объем подсасываемого в систему воздуха, обозначив
его через х. В нитрозных газах, уходящих из системы, содержится,
нм3/час:
 N0 1,51
 02 21 ,24-34,60-1 0,21л: — — 13,36 + 0,21*
 N2 90,36 + 0,79.v
 С02 15,30
 Объем подсасываемого воздуха х найдем из уравнения
 15,30 4-1,51+ 90,36 + 0,79л: — 13,36 + 0,21*
 100 —(4,15 +5,2) = 5,2
 откуда *=118,44 нм?] час, в том числе:
 Кислорода 118,44 • 0,21 =24,88 нм3/час
 Азота 118,44-0,79 = 93,56 »
 103

Количество влаги с подсасываемым воздухом при относительной его влажности 0,8 и температуре 20° С
 "8-44 ' |7’391 • °'8 = 2,20 нм31час.
 760— 17,391*0,8
 Количество и состав газов, поступающих на поглощение:
 Газы
 Вес,
 кг/нас
 Объем, нм21час
 N02 . .
 . 85,8
 (1,865 моль/час)
 41,76
 (12,78
 об.
 %)
 NO . . .
 46,8
 (1,508
 >
 33,72
 (10,32
 п
 )
 N2 . . .
 . 229,9
 (8,210
 )
 183,92
 (56,26
 п
 )
 со2 . .
 . зол
 (0,684
 >
 15,30
 ( 4,68
 п
 )
 о2 . . .
 65,8
 (2,060
 >
 46,12
 (14,10
 „
 )
 HN03. .
 . 10,0
 (0,158
 )
 3,60
 ( 1,10
 п
 )
 Н20 . .
 2,0
 (0,110
 )
 2,50
 ( 0,76
 „
 )
 Итого .
 470,4 (14,595
 . )
 326,92
 (100,00
 п
 >
 Выбор поглотительной системы. Руководствуясь литературными
данными [21], принимаем линейную скорвсть нитрозных газов в поглотительной башне 0,2 м/сек. Считаем, что поглотительная система
работает при постоянной температуре 30°.
 Объем газов, поступающих на поглощение,
 W =
 326,92 • 303
273
 363м:11шс.
 Кольца для насадки в башне берем размерами 50X50X5 мм.
Диаметр поглотительной башни с учетом свободного объема
насадки
 = /i
 363
 3600 . 0,778 • 0,785 • 0,2
 0,9 м.
 Задаемся отношением высоты насадки к ее диаметру 6: 1, отсюда высота равна 5,4 м.
 Принимаем расстояния от насадки до крышки башни и от решетки до уровня жидкости в башне равными одному метру, тогда
объем реакционного пространства.
 К = 0,785 • 0,92(5,4 • 0,778+1 + 1) = 4 ж3.
 Материальный расчет поглощения
 Расчет окисления окиси азота ведем графическим методом,
определяя значения а — степени окисления N0 по рис. 42 [32],
 в
 в зависимости от У=~ (отношение концентрации Ог к N0) и мо-
 104

дуля К%а2х, где К % —константа скорости реакции, соответствующая концентрациям, выраженным в об. %, и времени в секундах
(значения ее берутся по табл. 7);
 т—время нахождения газа в башне, сек\
а — половина начального содержания N0 в газе, об. %.
 Таблица 7
 Значения константы скорости К 0/0 реакции окисления окиси азота
при давлении 1 ата и различной температуре
 Температура,
 °С
 Константа
скорости, К у
 1 Температура,
°С
 Константа
скорости, К у
 0
 0,00693
 200
 0,000871
 30
 0,00428
 , 240
 0,000683
 60
 0,00292
 300
 0,000513
 100
 0,00195
 ;! 340
 *0,000434
 140
 0,00135
 390
 0,000366
 Чтобы определить степень превращения NO2 в азотную кислоту
и состав газа при равновесии, воспользуемся следующим уравнением равновесия при поглощении нитрозных газов водными растворами азотной кислоты, предложенным Д. А. Чернобаевым [25]:
 Х +
 ЗЛ\ К
 .2/3
 х2;3+-
 з/<
 1/3
 X
 ф=±-(с + За)Р,
 где X — хР (х — содержание N0 в нитрозном газе при равновесии, моль\ Р — давление, ата)\
 К\—константа равновесия реакции полимеризации
2N02 ^ N204;
 К—константа равновесия реакции 3N02-fH20^ 2HNO3 + NO;
с — число молей N02-fN204 в одном моле газа, поступающего
на поглощение;
 а — число молей N0 в одном моле газа, поступающего на поглощение.
 Для решения этого уравнения Д. А. Чернобаевым вычислены
значения — (с-f За) Р при различных значениях X, концентрации
 азотной кислоты при температуре 30° С (приложение XXI).
 Практически технологические расчеты удобнее вести не в молях,
а в объемных процентах, т. е. в долях моля, увеличенных в 100 раз.
Поэтому в таблицах приложений XXI и XXII приведены значения
 — (с + За) Р и X, умноженные каждое на 100.
 3
 105

Материальный расчет первой башни
 а. Окисление N0. Время прохождения газа в башне
 4 	• 3600 • 273
 ' ~ 326,92 • 303 = ^ сек-
Для определения а находим:
 а =
 NO
 2
 10,32
 2 = 5,16% ;
 в = О* = 14,10%;
 в _ 14,10
 ^ ~ а ~ 5,16 ~
 К% а2 т * 0,00428.5,162 • 40 = 4,5.
 По рис. 42 этим значениям у и К. 0/о а2 т соответствует степень
окисления окиси азота « = 0,93.
 Рис. 42. График для определения а — степени окисления окиси азота в зависимости от модуля Ка2т при различных значениях
 106

Количество и состав газа после окисления:
 Г азы
N02.
NO .
 02.
 мо ль', час
 1,865 4- 1,508 • 0,93: - 3,267(23,52%)
. . 1,508 (1—0,93) — 0,106 (0,76%)
 1,508 • 0,93
 2,060-
 1,359
 N2. .
 со2.
 HN03
Н20 .
 8,210
 0,684
 0,158
 0,110
 Итого . . . 13,894
 б. Поглощение NO2. Для определения степени превращения N02 в азотную кислоту и состава газа найдем значение равновесия смеси при 100 а = 0,76 об. %’; 100 с = 23,52 об. %; Р=1 йта\
 (с + За) Р • 100 = -у (23,52 + 3.0,76) = 8,6.
 Пользуясь приложением XXI, находим, что при поглощении
 100
 50%-ной кислотой и температуре 30°С значению ~ (с4-3а) Р = 8,6
отвечает следующая величина 100х:
 8,600 — 7,995
 100х = 5 -f- j 202 = 5,48 об» /о •
 Следовательно, при равновесии смеси содержание окиси азота
100 * = 5,48 об. %.
 5,48 	— 0,76
 Степень превращения N02 в азотную кислоту Pi= 'о 5 23 52 =
 0,40-3
 = 0,40; степень поглощения р = —"— =0,60, или 60,0%.
 Определим количество и состав газов, уходящих во вторую
башню после поглощения:
 Газы моль I час
 N02 3,267 - 0,4 = 1,307
 3,267 • 0,6
 NO 0,106 - = 0,759 (6,04%)
 3
 02 1,359 (10,80%)
 N2 8,210
 С02 . . . . 0,684
 HN03 0,009
 Н20 0,238
 Итого. . . 12,566
 107

Содержание паров азотной кислоты и воды в газах, уходящих
из первой башни, определено исходя из парциальных давлений их
над 50%-ной азотной - кислотой при температуре 30° согласно
приложению IV:
 12,319-0,56
 HN03 = —60 15 - = 0,009 моль/час\
 ^ 12,319-14,4
 Н20 = 7б0_ 15 = 0,238 моль час.
 Определим концентрацию азотной кислоты во второй башне;
для этого составим баланс боды в системе.
 На разбавление получаемой в системе 50%-ной HNO3 расходуется воды 218,25 кг/час; по реакциям образования азотной кис-
 208,25-18
 лоты из окислов азота расходуется воды —~ =29,75 кг!час;
 с нитрозными газами поступает воды 2,0 кг/час.
 Без учета компенсации водяных паров, уносимых выхлопными
газами, количество которых определим в процессе расчета, в систему необходимо подать воды 218,25 + 29,75 — 2,0 = 246,0 кг/час.
В первой башне на образование азотной кислоты расходуется
82,34-18
 воды—— =11,76 кг/час; из второй башни в первую переходит
 воды 246,0 + 0,238- 18 — (29,75 — 11,76) =232,29 кг/час.
 В первой башне получается азотная кислота за счет окислов
азота 3,267 • 0,40 • 63 = 82,34 кг/час и конденсации паров азотной
кислоты (0,158—0,009) 63 = 9,43 кг/час; итого 82,34 + 9,43 =
 = 91,77 кг/час.
 Всего на установке получается азотной кислоты 218,25 кг/час;
следовательно, азотной кислоты из второй башни переходит
218,25—91,77= 126,48 кг/час.
 Концентрация азотной кислоты во второй башне составит
 126,48 	- 100
 126,48 	4- 232,29 =35%*
 Материальный расчет второй башни
 а) Окисление N0. Аналогично расчету первой башни имеем:
а = =3,02%; в = 10,80%;
 Т
 в 10,80
 = а ~ 3,02
 4 	• 3600 • 273
12,566 - 22,4 - 303
 = 3,58;
 = 46 сек;
 К% а2~ = 0,00428 • 3.022 - 46 = 1,8.
 По рис. 42 этим значениям у и К%а2т соответствует а = 0,84.
 108

Количество и состав газа после окисления:
 Г азы
 моль/час
 no2. .
 NO . .
 О,. . .
 • .
 0 0,759-0,84
 . 1,359— = 1,040
 2
 N*. . .
 8,210
 СОа . .
 0,684
 HNOg .
 0,009
 Н20 . .
 (15,8%)
(0,99%)
 Итого. . . 12,247
 б) Поглощение N02. Для расчета поглощения имеем
100а = 0,99%;, 100с = 15,80%; Р= 1.
 Концентрация азотной кислоты во второй башне составляет
 35%. Тогда найдем значение равновесия смеси: — (15,80 + 3 • 0,99) =
 О
 = 6,257.
 Пользуясь приложением XXI и интерполируя для 35%-ной
HN03, найдем, что указанному значению равновесия отвечает сле-
 а 0А7 с 747
 дующая величина 100*: 100* = 5 + - 1— =5,483.
 1»055
 Степень превращения N02 в азотную кислоту
 5,483 — 0,99
0,5 • 15,80
 0,57;
 степень поглощения
 Р
 0,57
 2
 = 0,855, или 85,5%.
 Определим количество и состав газов, уходящих в третью башню
после поглощения:
 Газы моль/час
 N03 1 ,945 • 0,145 = 0,282
 1,945-0,855
 N0 0,121+ — 0,675
 О
 02 1,040
 N2 8,210
 С02 0,684
 Н20 0,320
 (6.02%)
 (9,30%)
 Итого. . . 11,211
 109

Вследствие малой упругости паров азотной кислоты во второй
башне, считаем, что они в ней поглотились полностью. Содержание
паров воды в газах, уходящих из второй башни, определено исходя
из парциального давления их над 35%-ной HN03 при 30°С:
 „ ~ 10,894-21,7 Лооп
 Н.,0 = = 0,320 моль час.
 760 — 21,8
 Определим концентрацию азотной кислоты в третьей башне.
 Во второй башне получается азотной кислоты за счет окислов
азота 1,945 • 0,57 • 63 = 69,87 кг/час и конденсации паров азотной
кислоты 0,009*63 = 0,57 кг/час\ итого 69,87 + 0,57 = 70,44 кг!час.
 Из третьей башни переходит кислоты 126,48—70,44 = 56,04/сг/час.
Во второй башне на образование азотной кислоты расходуется
 69,87-18 ппо ,
 воды =9,98 кг час;
 63-2
 из третьей башни переходит воды
 246,0 	+ 0,320* 18 — (29,75—11,76—9,98) =243,75 кг!час.
 Концентрация азотной кислоты в третьей башне
 56,04 • 100
56,04 + 243,75
 = 19,0%.
 Материальный расчет третьей башни
а) Окисление N0. Аналогично предыдущему:
а — =3,01%, в = 9,3%;
 в
 9,3
 = 3,1;
 = 51 сек\
 11,211 • 22,4 - 303
 /С0/а2т --= 0,00428 - 3,012 * 51 = 2,0.
 а 3,01
 4 • 3600 • 273
 По рис. 42 этим значением у и К %а2т соответствует а = 0,82.
Количество и состав газов после окисления:
 Г азы
 моль/час
 N02
 0,282 + 0,675 • 0,82 = 0,835
 (7,64%)
 NO
 0,675(1 — 0,82) = 0,122
 (1,12%)
 0,675 • 0,82
 1 Щ40 — — — 0,764
 Ns
 2
 8,210
 co3
 HoO
 110
 Итого. . . 10,935

б) Поглощение NO2. Для расчета поглощения имеем
100а =1,12%; 100с = 7,64%; Р= 1; значение равновесия смеси
 у (7,64 + 3- 1,12) =3,666.
 Пользуясь приложением XXI и интерполируя для 19%-ной HNO3,
найдем, что указанному значению равновесия смеси отвечает следующая величина ЮОх:
 если' 100л:=3, то — (с + За) Р = 3,145;
если 100л;=4, то ^ (с + За) Р = 4,162;
 следовательно, 100л: = 3 + —^-^=3,51.
 4,162-3,145
 Степень превращения NO2 в азотную кислоту
р 3.51-1,12 = 0 626
 0,5-7,64
 степень поглощения
 0 0,626 -3 П пи пи о/
 Р = == 0,94, или 94%.
 Определим количество и состав газов, уходящих в четвертую
башню после поглощения:
 Газы моль/час
 N02 0,835 • 0,06— 0,050
 NO 0,122 + 0,835 ' 0,94 = 0,384 (3,67%)
 3
 02 		 0,764 (7,30%)
 N2 8,210
 С02 0,684
 Н20 0,380
 Итого. . . 10,472
 Содержание паров воды в газах, уходящих из третьей башни,
определено исходя из парциального давления их над 19%-ной HNO3
при 30° С:
 Н20 =
 10,092 . 27,6
760 — 27,6
 = 0,380 моль/час.
 В третьей башне получается азотная кислота из окислов азота
0,835 • 0,626 • 63 = 32,89 кг/час и переходит в нее кислоты из четвертой башни 56,04—32,89 = 23,15 кг/час. В третьей башне на образо-
 111

вание азотной кислоты расходуется воды
 32,89 • 18
63 • 2
 = 4,70 кг/час;
 из четвертой башни переходит воды 246,0 + 0,380*18 —(29,75—
11,76—9,98—4,70) =249,53 кг/час.
 Концентрация азотной кислоты в четвертой башне
 г3’15 100 - 8.5%
 23,15+249,53
 Материальный расчет четвертой башни
 а) Окисление N0. Аналогично предыдущему:
а = = 1,835/ц;
 в = 7,30%;
 в_ _ 7,30
 а 1,835
 4-3600 • 273
10,472 - 22,4 • 303
 = 56 сек;
 К%а*т = 0,00428 * 1,8352 • 56 = 0,82.
 По рис. 42 этим значениям у и К 0 а2т соответствует а = 0,73.
Количество и состав газов после окисления:
 Г азы
 моль]час
 N02
 0,050 -- 0,384 - 0,73 ;
 - 0,330
 (3,20%)
 NO
 0,384 (1 —0,73)
 = 0,104
 (1,00%)
 Оо
 Л 0,384-0,73
 0,764
 2
 0,624
 n2
 8,210
 СОо
 0,684
 Н30
 0,380
 Итого. . .
 10,332
 б) Поглощение NO2. Для расчета поглощения имеем
100а = 1,00% ; 100с = 3,20%; Р = 1; значение равновесия смеси
 — (3,20 + 3- 1,00) =2,067.
 3
 112

Пользуясь приложением XXI и интерполируя для 8,5%-ной
HN03, найдем, что указанному значению отвечает следующая величина lOOx:
 если 100л: = 2, то -7- (с + За) Р = 2,046;
з
 если 100л: =
 следовательно, 100х = 24-
Степень превращения
Pi =
 3, то — (с + За) Р = 3,053,
 3 ^
 2,067-2,046
 = 2,02.
 3,053 — 2,046
N02 в азотную кислоту
2,02—1,00
 0,5 • 3,20
 = 0,638;
 степень поглощения
 Q 0,638-3 ЛПГГ. ЛГ 7П/
 Р = - =0,95/ или 95,7%.
 Определим количество и состав газов, уходящих в пятую
башню после поглощения:
 Газы
 моль,'час
 no2
 NO
 0,330-0,957
’ 3
 (2,069-6)
 02
 ^ 0,624
 (6,15 96)
 Na
 8,210
 С02
 0,684
 н2о
 Итого. . . 10,163
 Содержание паров воды в газах, уходящих из четвертой башни,
определено исходя из парциального давления их над водой при
 on о г. 9,741-31,548 п лоо /
 30 С: =0,422 моль час.
 760—31,548
 В четвертой башне получается азотная кислота из окислов азота
0,330-0,638-63=13,29 кг/час и переходит в нее кислоты из пятой
башни 23,15—13,29 = 9,86 кг/час.
 В четвертой башне на образование азотной кислоты расходуется
 13,29 • 18 , ПА , „ *
 воды - =1,90 кг/час; переходит воды из пятой башни
 Ои * Z
 246,0 	+ 0,422- 18—(29,75—11,76—9,98—4,70—1,90) =252,19 кг/час.
 Концентрация азотной кислоты в пятой башне 9>86‘102_ =3 8%.
F 9,86+252,19
 8 	Зак. 1162
 ИЗ

Материальный расчет пятой башни
 а) Окисление N0. Аналогично предыдущему:
а= —2— = 1,03%;
s = 6,15%;
 г в 6,15 0,
 1 	~ ~а ~ 1,03 ’
 т
 4 	• 3600 • 273
10,163 • 22,4 • 303
 = 57 сек\
 K%a2z = 0,00428 • 1,032 • 57 = 0,26.
 По рис. 42 этим значениям у и К% а2л соответствует и = 0,60.
Количество и состав газов после окисления:
 Газы
 моль! час
 no2
 NO .
 Оо .
 N■2 •
СО*
 н,о
 0,014 4- 0,209 • 0,6 0,139
 . 0,209 • (1 —0,6) = 0,081
 0,209 • 0,6
 0,624-— — — 0,562
 8,210
 0,684
 0,422
 Итого. . . 10,101
 (1,38%)
 (0,83%)
 б) Поглощение NO2. Для расчета поглощения имеем
1С0а = 0,83%,; 100с == 1,38 %; Р= 1; значение равновесия смеси
 — (1,38 + 3-0.83) = 1,290.
 3
 Пользуясь приложением XXI и экстраполируя для 3,8%-ной
HNO3, найдем, что указанному значению отвечает следующая величина 100*:
 если 100* «1, то ^ (с + За) Р = 1,016;
 3
 если 100* — 2, то — (с + За) Р = 2,019;
 3
 следовательно, 100*= 1 +
 1,290-1,016
 2,019—1,016
 1,273.
 114

Степень превращения NO2 в азотную кислоту
 1,273 — 0,83
0,5 • 1,38
 0,642;
 степень поглощения
 Р= ——— =0,963 или 96,3/о.
 Определим количество и состав газов, уходящих в шестую
башню после поглощения:
 Газы
 моль/час
 N03
 0,139 • 0,037 — 0,005
 NO
 0,139 • 0,963
 и
 (1,29*6)
 о2
 0,562
 (5,62*6)
 No
 8,210
 со*..... .
 • 0,684
 Н20
 0,415
 -
 Итого. . . 10,005
 Здесь
 9,590 ■ 31,548
/60-31,548
 = 0,415 моль!час.
 В пятой башне получается азотная кислота из окислов азота
0,139*0,642-63 = 5,61 кг/час и переходит в нее кислоты из шестой
башни 9,86 — 5,61=4,25 кг/час.
 В пятой башне на образование азотной кислоты расходуется
 воды
 5,61 • 18 поп ,
 =0,80 кг час; из
 63-2
 шестой башни переходит воды
 246,0 	+ 0,415 *18- (29,75—11,76—9,98—4,70—1,90—0,80) =
= 252,86 кг/час.
 Концентрация азотной кислоты в шестой башне
 4,25 * 100
4,25 +252,86
 1,7%.
 Материальный расчет шестой башни
 а) Окисление N0. Аналогично предыдущему:
 1,29
 а
 = 0,645%;
 в = 5,62 %; .
 Т =
 5,62
 0,645
 = 8,7;
 115

т —
 4 • 3600 . 273
10,005 • 22,4 • 303
 = 58 сек;
 K%ci2i = 0,00428 • 0,6452 • 58 = 0,10.
 По рис. 42 этим значениям у и К% а2т соответствует а = 0,5.
Количество и состав газов после окисления:
 Г азы
 мольЫас
 no2
 (0,71%)
 NO
 (0,65%)
 О.,
 „ „„ 0,129 0,5
. . 0,562 — 0,530
 С02
 И „О
 Итого. . . 9,973
 I Поглощение
 NO2. Для расчета поглощения
 имеем 100а
 = 0,65%; 100с = 0,71 %; Р = 1; значение равновесия смеси — (0,71 +
 3
 + 3-0,65) =0,887.
 Пользуясь приложением XXI и экстраполируя для 1,7%-ной
HN03, найдем, что указанному значению отвечает следующая величина ЮОх:
 если 100л: = 0,5, то ^ (с + За) Р= 0,505;
 если 1 ООдс = 1, то — (с + 3d) Р = 1,007;
 3
 1ЛЛ л г , 0,887 — 0,505 л 00
 следовательно, 100л = 0,5+ = 0,88.
 (1,007—0,505)2
 Степень превращения NO2 в азотную кислоту
 0,88 — 0,65
 ?1 =
 0,5 • 0,71
 = 0,648;
 степень поглощения
 р = ■ =0,972 или 97,2%.
 116

Определим количество и состав газов, уходящих в седьмую
башню после поглощения:
 Г азы
 мольЫас
 N02
 NO
 0,070-0,972
 (0,87%)
 02
 (5,39%)
 N2
 СО
 н2о
 Итого. . . 9,924
 Здесь
 9,512 . 31,548
760 — 31,548
 = 0,412 моль/час.
 В шестой башне получается азотная кислота из окислов азота
0,070*0,648*63 = 2,90 кг/час и переходит в нее кислоты из седьмой
башни 4,25—2,90=1,35 кг/час.
 В шестой башне на образование азотной кислоты расходуется
 воды
 2,90 • 18
63 • 2
 = 0,41 кг/час; из седьмой
 башни переходит волы
 246,0 	+ 0,412 • 18— (29,75-11,76—9,98—4,70—1,90 — 0,80 — 0,41) =
= 253,21 кг/час;
 .*■ .. „ * 1,35-100
 Концентрация азотной кислоты в седьмой башне —
 1 1,35 + 253,21
 = 0,5%.
 Материальный расчет седьмой башни
 а) Окисление N0. Аналогично предыдущему:
 а= = 0,435“о;
 2
 в = 5,39%;
 5,39
 0,435
 12,2;
 4 	• 3600 • 273
 9,924 • 22,4 • 303
 = 59 сек\
 К., а2 = 0,00428 • 0,4352 • 59 = 0,048.
 у0
 117

Это значение К %а2т выходит за пределы графика, поэтому
«(степень окисления N0) определяем по формуле [25]
 К% zae
 а =» ;
 1 + Ка в
 0,00428 • 59 • 0,435 • 5,39 Л 0-
 а = =0,3/.
 1 : 0,00428 • 59 • 0,435 • 5,39
 Количество и состав газов посла окисления:
 Г азы
 мольЫаг.
 NOo
 (0,34%)
 NO /
 0,086 (1—0,37) - 0,054
 (0,54%)
 О, ......
 0,086 • 0,37
2
 No
 СОо. . . . .
 Н*0
 0,412
 Итого. . . 9,908
 б) Поглощение N02. Для расчета поглощения имеем 100а =
 = 0,54%; 100с = 0,34%; Р= 1; значение равновесия смеси — (0,34 +
 3
 + 3 • 0,54) =0,653.
 Пользуясь приложением XXI и экстраполируя для 0,5%-ной
HN03, найдем, что указанному значению отвечает следующая величина \00х:
 если ЮОа' - 0,5, то —(с + За) Р = 0.502;
3
 если 100* = 1, то ^ (с + За) Р = 1,002;
 О
 1ЛП Л г , 0,653-0,502
 следовательно, 100л: = 0,5 + =0,65.
 . (1,002 — 0,502)2
 Степень превращения N02 в азотную кислоту
 0,65 — 0,54
0,5 • 0,34
 0,65;
 степень поглощения
 3 = .°'65' 3 = 0,975 или 97,5%.
 118
 2

Определим количество и состав газов, уходящих из системы
поглощения:
 Г азы
 мсиь/час
 NO.
 0,034 • 0,025-^0,001
 (0,01 %)
 NO
 0,034-0,975
1 3
 (0,66%)
 Оо
 (5,20 И)
 N.
 (83,06%)
 со2
 0,684
 (6,92 °о)
 11./)
 (4,15%)
 Итого. . . 9,884 (100,0096)
 Здесь
 9,474-31,548 ,
 П.,0— =0,410 моль час.
 760- 31,548 '
 В седьмой башне из окислов азога получается азотной кислоты
0,034 • 0,63 • 63= 1,35 кг/час. Необходимо подать воды в систему
 246,00 	+ 0,410 • 18 = 253,38 кг/час.
 Результаты материального расчета представлены в табл. 8.
 Определение свободного башенного объема.
 Выход азотной кислоты из окислов азота на поглотительной системе составляет 0,20825 *24 = 5 т/сутки.
 Общий свободный объем системы, состоящей из семи башен,
17 = 4-7 = 28 м\
 Свободный объем системы из 1 т 100%-ной азотной кислоты в
сутки составляет
 Тепловой расчет поглощения
 Тепло, выделяющееся в поглотительных системах при окислении окиси азота, поглощении двуокиси азота, а также конденсации
паров азотной кислоты, отводится раствором азотной кислоты,
который циркулирует в системе. Это тепло снимается в холодильниках кислоты, которые располагаются внутри или снаружи поглотительных башен.
 В качестве примера приведем тепловой расчет первой и второй
башен, пользуясь данными приведенного выше материального расчета поглощения.
 119

Таблица 8
 Сводная таблица материального расчета
 Номер
 башни
 Выход моногидрата азотной
кислоты, кг/час
 Расход воды, кг/час
 Концент¬
 рация
 азотной
 кислоты,
 %
 Окисление
 N0,
 °/о
 Поглощение N0?,
 ^6
 по реакции
 при
 конден¬
 сации
 всего
 но реакции
 на разбавление
 всего
 1
 82,34
 9,43
 91,77
 11,76
 —
 11,76
 50
 93
 60,0
 2
 69,87
 0,57
 70,44
 9,98
 —
 9,98
 35
 84
 85,5
 3
 32,89
 —
 32,89
 4,70
 —
 4,70
 19
 82
 94,0
 4
 13,29
 —
 13,29
 1,90
 —
 1,90
 8,5
 73
 95,7
 5
 5,61
 —
 5,61
 0,80
 —
 0,80
 3,8
 60
 96,3
 6
 2,90
 —
 2,90
 0,41
 —
 0,41
 1,7
 50
 97,2
 7
 1,35
 —
 1,35
 0,20
 218,25
 218,45
 0,5
 37
 97,5
 Итого
 208,25
 10,00
 218,25
 29,75
 218,25
 248,0
 —
 —
 —

Тепловой расчет первой поглотительной башни
 По данным материального расчета процесса поглощения составим тепловой баланс в первой башне в час.
 Приход тепла:
 1) 	с нитрозными газами, поступающими в систему при 30° С,
приходит тепла Q\\
 Газы ккал/час
 N02 85,8-0,20 -30= 514
 NO 46,8-0,238-30= 334
 N2 112,9-0,248-30= 840
 С02 30,1-0,20 -30= 181
 02 30,4-0,219-30= 200
 HN03 10,0-0,422-30= 127
 Н20 0,2-609 = 122
 Итого . . . 2318
 Здесь 609 — теплосодержание паров воды, определенное по формуле
 / = 0,47/ + 595 ккал/кг;
 2) 	с дополнительным воздухом, поступающим в систему при
20° С, приходит тепла Q2:
 ккал/час
 N2 . 117,0 -0,248-20= 580
 02 35,40-0,219-20= 155
 Н20 1,8-604 =1087
 Итого . . . 1822
 3) при окислении N0 по реакции 2N0 + 02 = 2N02 + 27020 кал
выделится следующее количество тепла:
 п 1,508-0,93 Лр.ЛОЛ юп/11 !
 Q3 = 2/020 == 18941 ккал!час\
 4) в результате образования азотной кислоты по реакции
 3N02 + Н20 = 2HN03 + NO + 17150 кал
 выделится следующее количество тепла:
 q4 =
 3,267 • 0,4
 -17 150 = 11 204 ккал/час;
 2
 121

5) в первой башне из паров конденсируется 9,43 кг/час азотной
кислоты, которая разбавляется до 50% НЫОз*, при этом выделится
следующее количество тепла:
 Q5 = 9,43 (95,2 + 148,5) =2300 ккал/час;
 6) теплота растворения азотной кислоты. Всего в первой башне
образуется 100%-ной азотной кислоты 91,77 кг/час, эта кислота растворяется в 35%-ной HN03, поступающей из второй башни, содержащей 126,48 кг HNO3. Следовательно, при растворении получаемой в башне кислоты в кислоте, поступающей из второй башни,
выделится тепла.
 Qe = 91,77 • 95,2— 126,48 (111 ,5- 95,2) = 6675 ккал/час,
 где 111,5 — теплота разведения 35%-ной HN03;
 7) тепло, приносимое 35%-ной HN03 из второй башни,
 Q7 = 358,77 • 0,742 • 32,7 = 8740 ккал/час,
 где 32,7- температура кислоты, вытекающей из второй башни.
Общий приход тепла в башне
 <2общ = 2318+1822+18941 + 11204 + 2300 + 6675 + 8740 =
 = 52 000 ккал/час.
 Расход тепла:
 1) 	с нитрозными газами, уходящими во вторую башню:
 Газы ккал/час
 N02 1,307 . 46 - 0,20 - 30 = 360
 NO 0,759-30.0,238.30 = 162
 N2 8,210 • 28 • 0,248 • 30 - 1710
 С02 30,1 . 0,20 • 30= 181
 02 1,359 • 32 • 0,219 • 30 = 286
 HN03 0,009 -63 • 0,422 • 30 = 8
 Н20 . . 0,238 • 18 • 609 -- 2548
 И т о г о (Qj ) . . . 5255
 2) 	с продукционной 50%-ной азотной кислотой
 Qn = 218,25 - 2 • 0,686 - 34,1 = 10 180 ккал/час.
 Общий расход тепла в башне
 Qi + Qn=5255 + 10180=15435 ккал/час.
 Приравняв приход тепла расходу, определим количество тепла,
которое необходимо отнять циркулирующей кислотой,
 52 000—15435 = 36565 ккал/час.
 Примем, что на орошение башни подается 5 м3/час кислоты;
тогда температура циркулирующей кислоты, повысится на
 36565 — 8 2° С
 5 	1300 0,686 ~~ ’
 122

Тепловой расчет второй поглотительной башни
Приход тепла:
 1) с нитрозными газами, поступающими во вторую башню,
 Qi = 5255 ккал/час;
 2) при окислении N0 выделится тепла
 Q2= 0,759 ' 0,84 27020 = 8620 ккал/час;
 3) при образовании азотной кислоты выделится тепла
 Q3 = 1 »945^0,57 1 7)50 = 9500 ккал/час;
 4) во второй башне из паров конденсируется 0,57 кг/час азотной
кислоты, которая разбавляется до 35%-ной HN03, при этом
 Q4 = 0,57 (148,5 + 111,5) = 148 ккал/час;
 5) теплота растворения азотной кислоты. Всего во второй
башне образуется 100%-ной HN03 70,44 кг/час; эта кислота растворяется в 19%-ной HN03, поступающей из третьей башни, содержащей 56,04 кг HN03. Следовательно, при растворении получаемой в
башне кислоты в кислоте, поступающей из третьей башни, выделится тепла
 Q5 = 70,44 -111,5- 56,04 (118,5-111,5)= 7460 ккал/час,
 где 118,5 — теплота разведения 19%-ной HN03 — принимается как
для сильно разбавленного раствора;
 6) тепло, приносимое 19%-ной HN03 из третьей башни,
 Qe = 299,79 • 0,815 • 32 = 7800 ккал/час,
 где 32 — температура кислоты, вытекающей из третьей башни.
Общий приход тепла в башне составит
 Qocmx = 5255 + 8620 + 9500 +148 + 7460+ 7800 = 38 783 ккал/час.
 Расход тепла:
 1) с нитрозными газами, уходящими в третью башню:
 Газы ккал1час
 N02 0,282-46.0,20 -30 = 78
 NO 0,675-30.0,238.30 = 145
 N2 8,210 • 28 • 0,248 • 30 = 1710
 С02 30,1 - 0,20 - 30 = 181
 02 1,040 - 32 ■ 0,219 - 30 = 218
 Н20 . 0,320 - 18 - 609 = 3508
 Итого (Qi) . . . 5840
 123

2) с кислотой, поступающей в первую башню,
 Qii = 8740 ккал/час.
 Общий расход тепла в башне
 Q общ = Qi + Qn = 5840 + 8740 =14 580 ккал/час.
 Приравняв приход тепла расходу, определим количество тепла,
которое необходимо отнять циркулирующей кислотой, т. е.
38783—14580 = 24203 ккал/час, при этом температура циркулирую-
 24203
 щей кислоты повысится на =5,4°С.
 5.1210-0,742
 7. 	АППАРАТУРА ПОГЛОТИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Насадочные башни
 Поглотительные башни с насадкой из керамических колец в настоящее время изготовляются из листов нержавеющей стали марки
1Х18Н9Т, сваренных электросваркой.
 В зависимости от необходимого объема поглотительной системы башни бывают самых различных размеров. Толщина стенок
корпуса определяется расчетом. При большом диаметре башни для
придания корпусу жесткости снаружи делают ребра жесткости.
Башни устанавливаются на фундаментах, в которых при большом
диаметре башен имеются проходы для наблюдения за сварными
швами в днище.
 На рис. 43 представлена одна из конструкций поглотительной
башни с насадкой. Основными элементами башни являются металлический корпус 1, колосниковая решетка 2, поддерживающая насадку из керамических колец 3, и распределитель 4 для равномерного орошения насадки кислотой.
 1 Для башен небольшого диаметра порядка 1 м колосниковую
решетку изготовляют из полосовой стали и сваривают, как показано
на рис. 44. В этом случае решетка с помощью косынок крепится к
корпусу башни.
 Другой тип колосниковой решетки показан на рис. 45. Перфорированный стальной лист сворачивается в виде корзины и приваривается к корпусу и днищу башни. В данном случае корзина выполняет, главным образом, функцию распределителя газа, так как основная нагрузка от колец передается на днище башни. Нитрозные
газы попадают в кольцевое сечение, образованное стенкой башни и
корзиной, распределяются по всему сечению башни и через отверстия в листе попадают в насадку.
 124

Рис. 43. Поглотительная башня
с насадкой:
 1 — корпус; 2— колосниковая
решетка; 3 —насадка; 4 — распределитель; 5 — указатель
уровня.
 Рис. 44. Колосниковая решетка
из полосовой стали на сварке.
 Рис. 45. Деталь колосниковой
решетки:
 1 — перфорированный лист; 2—
керамические кольца.
 125

Для башен диаметром 2—3 м колосниковую решетку делают
из секций, изготовленных из полосовой стали и стянутых болтами
(рис. 46). Расстояние между пластинами решетки фиксируют с помощью отрезков труб, одетых на болты; при этом решетку укладывают на металлические балки, которые опираются на стойки из
труб. Количество стоек определяется размерами колосниковой решетки.
 Другой тип колосниковой
решетки, также предназначенной для распределения газа,
показан на рис. 47. Она выполнена в виде крестовины, основание которой присоединяется к штуцеру входа газа. Нитрозные газы, попадая в полость крестовины, распределяются по ее сечению и попадают
в насадку через отверстия,
имеющиеся в ее стенках. Насадка опирается на дно башни.
 Распределитель газов в широкой его части перекрывается
легкой прутковой решеткой.
 В поглотительных башнях
насадку из керамических колец обычно располагают послойно, чередуя кольца различных диаметров, при этом
считается, что слой более мелких колец выполняет функцию
распределения газа более равномерно по сечению башни.
 Жидкость, стекающая вниз по насадке, имеет тенденцию растекаться по конусу от центра к периферии насадки, поэтому внутри
башни по высоте к корпусу привариваются полукольца с наклоном,
которые отрывают кислоту, попавшую на стенки, и направляют ее
к середине башни.
 На равномерное и одинаковое распределение орошающей жидкости по высоте насадки влияет способ засыпки насадки. В литературе [26] имеется указание на способы заполнения башен кольцами:
засыпка способом, показанным на рис. 48, а, способствует стеканию
орошения к центру башни; засыпка способом, показанным на
рис. 48,6, приводит к растеканию орошения к стенкам; способ, показанный на рис. 48, в, дает лучшие результаты по сравнению с
первыми двумя способами.
 Рис. 46. Колосниковая решетка
из полосовой стали на болтах.
 Разбрызгиватель
 Для равномерной подачи орошающей кислоты в башне применяются разбрызгиватели самых разнообразных конструкций, как-то:
 126

Рис. 47. Колосниковая решетка:
 1 — стенка с отверстиями; 2- -стопка; 3— решетка; 4 керамические кольца.
 а 5 8
 Рис. 48. Способы засыпки насадки:
 / — слой, засыпанный из центра башни; 2--
слой, засыпанный от стенок башни; 3 —
допочнительная засыпка до горизонтального
уровня.
 127

распределительные плиты, желоба, а также брызгалки, представляющие собой сосуд, снабженный большим числом отверстий небольшого диаметра.
 Однако наиболее широкое распространение получил разбрызгиватель, показанный на рис. 49. Он представляет собой ряд тарелок 1 уменьшающихся размеров, вставленных одна в другую и скрепленных ребрами 2 с трубкой 3.
 Рис. 49. Разбрызгиватель:
 1 — тарелка; 2 — ребра; 3 — трубка.
 Кислота, поступающая в разбрызгиватель, распределяется по
концентрическим отверстиям, образуя соответствующее количество
колец из жидкости. Количество тарелок в разбрызгивателе зависит
от диаметра башни: чем больше диаметр, тем больше тарелок.
 В качестве примера рассчитаем разбрызгиватель, показанный
на рисунке.
 128

Исходные данные:
 Производительность разбрызгивателя, м3/час 10
 Диаметр башни, м 1,8
 Число тарелок 3
 Напор на первую тарелку, м 2
 Соотношение плотностей орошения у периферии и центра . . 3:4
 Разобьем сечение поглотительной башни на кольца одинаковой
ширины, исходя из числа принятых тарелок. Площадь колец будет:
 /4 = 0,785 • 0,62 = 0,282 ж2;
f2 = 0,785(1,22—0,62) =0,848 ж2;
 F3 = 0,785 (1,82— 1,22) = 1,413 ж2.
 Составим график плотностей орошения, исходя из принятого отношения плотностей (рис. 50).
 Ось кольцо Ось кольцо Ось кольца
 орошения орошлния орошения
 в 1
 0 &
 5 1
 4 1
J5 §
 2 1
'I
 ш т &
 00 300 1
 7
 Расстояние от оси башни до оси кольца орошения, мм
 Рис. 50. График плотностей орошения.
 Определим плотность орошения, выраженную в долях, пользуясь
графиком плотностей орошения:
 Р\= 3-1,413 = 4,24 долей;
р2 = 3,5 0,848 = 2,97 »
 Рг= 4-0,282=1,13 »
 Всего . . . 8,34 »
 9 	Зак. 1162
 129

Определим количество кислоты, поступающей на кольцевые сечения башни:
 Qi =
 Q?=
 Q3=
 10 • ч,24
 8.34
 10 • 2,97
 8.34
 10 • 1,13
 8.34
 = 5,1 мг/час,
 = з,5 ;
 = 1,4 *
 Проверим плотности орошения для каждого кольцевого сечения
башни:
 Я1
 щ- = 3’6
 Я 2 =
Яз =
 3,5
 0,848
 = 4,1
 1,4
 0,282
 = 4,9
 Как видно из полученных данных, плотность орошения достаточна для смачиваемости насадки.
 Определим скорость истечения кислоты из щелей разбрызгивателя, пользуясь формулой
 V ■= V 2 gH .
 Напор Н для первой тарелки равен 2 м; следовательно,
 Vx = У 2 • 9,81 • 2 =6,26 м/сек
 Примем расстояние между трубками тарелок 70 мм; тогда
V%= V 2 • 9,81 • 2,07 =6,37 м/сек
tf3 = V 2 -9,81 . 2,7Г= 6,48
 Площадь сечения трубок разбрызгивателя определим по формуле
 3 ср 3600 v 9
 где ф — коэффициент истечения, равный 0,6;
 /з —
 1 Л
 0,6 • 3600 • 6,48
 = 0,0001 м2.
 Трубки соединяются между собой тремя ребрами толщиной 3 мм,
площадь сечения которых составляет 0,000027 м2.
 130

Необходимое сечение для прохода жидкости 0,0001+0,000027=
=0,000127 м2\ отсюда диаметр трубки
 —
 0,000127
 0,785
 =0,0127 м;
 принимаем трубку диаметром 17/13 мм:
 3,5
 0,6 • 3600 • 6,37
 = 0,000255 м2;
 площадь сечения трубки диаметром 17 мм
 0,785 • 0,0172 = 0,000227 ма.
 Необходимое сечение для прохода жидкости на вторую тарелку
0,000255+0,000227 + 0,000027 = 0,000509 м2; тогда
 ^2 = 0,0255 м;
 принимаем трубку диаметром 30/26 мм;
 f i =
 5,1
 0,6 • 3500 • 6,48
 =0,000364 м2;
 площадь сечения трубки диаметром 30 мм составит 0,785 • 0,0302=
=0,000707 м2.
 Необходимое сечение для прохода жидкости на первую тарелку
0,000364+0,000707+0,000027 = 0,001098 м2; тогда
 d\ — 0,0374 м;
 принимаем трубку диаметром 42/38 мм.
 Зададимся диаметром тарелок: D| = 160 мм, Z?2=80 мм, £>з=
= 20 мм и найдем углы их наклона к горизонтали.
 Угол, образуемый тарелкой с горизонталью, определим из формулы траектории тела, брошенного под углом к горизонту:
 у = xtga —
 g*2
 2»2 COS2 а *
 где у — ордината точек истечения струи;
х — абсцисса точек падения струи;
v — скорость истечения кислоты из щели, м/сек;
а — угол вылета струи.
 Первая тарелка. Принимаем угол наклона тарелки 40°; тогда
при скорости истечения жидкости, равной 6,26 м/сек, уравнение для
построения графика кривых орошения примет вид
 1/=0,839л:+0,214л:2.
 9*
 131

Определим значения у в зависимости от х для тарелки радиусом
0,08 м и запишем в следующем виде:
 Расстояние точек траек-
 тории струи от оси
разбрызгивателя, м
 0,20
 0,30
 0,40
 0,50
 0,60
 0,70
 X, м
 0,12
 0,22
 0,32
 0,42
 0,52
 0,62
 У, М
 0,104
 0,195; 0,283
 0,390
 0,494
 0,602
 Как видно, струя жидкости, направленная в середину кольца
орошения, соответствует расстоянию от тарелки до насадки, равному 658 мм.
 Вторая тарелка. Для этой тарелки подберем угол наклона с таким расчетом, чтобы при скорости истечения жидкости 6,37 м/сек
струя была направлена в середину кольца орошения с тарелки радиусом 0,04 м, расположенной на 50 мм ниже первой тарелки.
 Зададимся углом наклона тарелки 54°; тогда уравнение для построение графика кривых орошения примет вид
 у =1,376*+ 0,348*2.
 Результаты определений значения у в зависимости от * для тарелки радиусом 0,04 м запишем в следующем виде.
 Расстояние точек траектории
 струи от оси разбрызгивателя, м
 0,10
 0,20
 0,30
 0,40
 0,45
 X, м
 0,06
 0,16
 0,26
 0,36
 0,401
 у, м
 0,084
 0,230
 0,382
 0,540
 0,608
 Третья тарелка. Подберем угол наклона этой тарелки таким образом, чтобы при скорости истечения жидкости 6,48 м/сек струя
была направлена в середину кольца орошения с тарелки радиусом
0,01 м, расположенной на 52 мм ниже второй тарелки.
 Зададимся углом наклона тарелки 75°; тогда уравнение для построения графика кривых орошения
 у = 3,73*+1,75*2.
 Определим значения у в зависимости от * для тарелки радиусом
0,01 м и результаты запишем:
 Расстояние точек траектории
от оси струи разбрызгивателя, м
 X, м
 у, м
 0,1
 0,09
 0,350
 0,15
 0,14
 0,556
 График кривых орошения, составленный на основании расчетных данных, показан на рис. 51.
 132

Тарельчатые башни
 Тарельчатая башня (рис. 52) представляет собой вертикальный
цилиндрический корпус 1 диаметром 2300 и высотой 8200 мм, изготовленный из нержавеющей стали. Вся башня разделена на шесть
секций горизонтальными тарелками 2; каждая тарелка снабжена
барботажным колпаком 3 с зубцами в нижней части. Под каждым
колпаком имеется 1-мм шель для прохода газа. Через зубцы колпаков, погруженные в слой жидкости, находящейся на тарелке,
барботирует газ, который образует поверхность в виде брызг и
пены.
 Каждая тарелка имеет переливную трубу 4 диаметром 50 мм,
по которой кислота стекает с тарелки на тарелку. Переливные трубы имеют гидравлические затворы.
 Газы поступают в башню через штуцер 5 с двумя разветвлениями и, поднимаясь вверх, проходят все шесть секций башни.
 На верхнюю тарелку через штуцер в крышке подается вода,
которая стекает вниз по переливным трубам, поглощая двуокись
азота. Для охлаждения кислоты на четвертой и пятой тарелках
уложены змеевики 6 из труб диаметром 32 мм, по которым протекает вода. На остальных тарелках имеются штуцера для выхода
кислоты на охлаждение в выносных холодильниках и брызгалки 7
для возвращения кислоты в башню.
 133

'выход газа
 вход воды
 Рис. 52. Тарельчатая башня:
 /—корпус; 2 — тарелка; 3 — барботажный колпак; 4 — переливная труба;
5 — штуцер входа газа; 6 — змеевик; 7 — брызгалка; 8 — смотровое стекло.
 134

В крышке и каждой секции башни сделаны смотровые стекла 8
для наблюдения за разбрызгиванием кислоты. В нижней части башни имеется указатель уровня, пользуясь которым готовую кислоту
периодически или непрерывно выводят из башни.
 Башня подвешивается к междуэтажному перекрытию или к специальным металлическим конструкциям с помощью опорных колец,
имеющихся на ее корпусе.
 Башня работает под напором 1000—1500 мм вод. ст. создаваемым газодувкой.
 Безнасадочный абсорбер
 Конструктивно абсорбер представляет собой трубу диаметром
1800 мм и длиной 27 м, изготовленную из 3-мм стали марки
1Х18Н9Т. Внутри абсорбера имеется шесть секций орошения.
 На рис. 53 показана одна секция абсорбера, в которой установлены четыре разбрызгивающих сопла 1 диаметром 32 мм. Против
 Рис. 53. Секция безнасадочного абсорбера:
 1— разбрызгивающее сопло; 2 — диск; 3 — растяжка; 4 — карман; 5 — смотровое
 стекло.
 сопел имеются хорошо отполированные диски 2 диаметром 120 мм,
которые крепятся к корпусу растяжками 3. Центр диска располагается против центра отверстия сопла на расстоянии 3—4 мм, которое регулируется при помощи стержня с нарезкой.
 Расстояние между двумя соседними дисками одной секции 0,5 м,
расстояние между секциями 4,5 м.
 Для стока жидкости из каждой секции к нижней части корпуса
абсорбера приварены карманы 4. Для наблюдения за исправной
работой разбрызгивающих сопел абсорбер снабжен 36-ю смотровыми стеклами 5, расположенными по обе стороны аппарата.
 135

Безнасадочный абсорбер устанавливается с уклоном 0,025 к горизонту и монтируется на металлоконструкцию из швеллеров,
имеющую площадку для обслуживания абсорбера, расположенного на высоте 3 м под открытым небом.
 Холодильник для слабой азотной кислоты
 При получении азотной кислоты выделяется значительное количество тепла, поэтому его отвод имеет важное значение в поглотительных системах.
 Азотную кислоту, орошающую поглотительные башни, охлаждают водой в выносных холодильниках. Чтобы не создавать излишнего давления в холодильниках, их обычно устанавливают на выходе кислоты из башен перед циркуляционными насосами. Применяются холодильники различных конструкций, но наиболее широкое распространение получили секционные кожухотрубчатые холодильники.
 Один из таких холодильников показан на рис. 54 и представляет собой стальную трубу 1 диаметром 95/102 мм с двумя трубными решетками 2, в которых развальцованы семь труб 3 диамет-
 Рис. 54. Холодильник для слабой азотной кислоты:
 / корпус; 2 — трубная решетка; 3 — труба; 4 — манжет из нержавеющей стали.
 ром 21/25 мм из стали 1Х18Н9Т. Длина труб 4000 мм. С каждой
стороны холодильника имеется конусообразная крышка со штуцером для входа или выхода кислоты. Охлаждающая вода поступает
в межтрубное пространство и движется противотоком по направлению кислоты.
 136

Поверхность охлаждения одного холодильника составляет 2 ж2.
К каждой башне устанавливается по нескольку таких холодильников в зависимости от количества тепла, выделяющегося в башне.
 Для примера рассчитаем необходимое количество холодильников для первой поглотительной башни исходя из тепловой нагрузки, определенной в тепловом расчете поглотительной системы
(см. стр. 119).
 Примем следующие исходные данные для расчета: из башни
необходимо отвести 36565 ккал/час; кислота при циркуляции нагревается на 8,2°С; на орошение подается кислоты 5 м3/час\ средняя
температура кислоты 30° С; температура охлаждающей воды 23° С;
конечная температура воды 25° С. К поглотительной башне холодильники включают последовательно.
 Площадь сечения труб холодильника 0,785 • 0,0212 • 7 = 0,0024 ж2;
площадь сечения межтрубного пространства 0,785(0,0952—0,0252Х
 36565
 Х7) =0,00365 ж2; расход охлаждающей воды =
 ' н 1000 (25-23)
 = 18,3 м3/час.
 Необходимая поверхность холодильника F выражается уравнением (см. стр. 58 и далее)
 F =
 КМ
 м*
 Коэффициент теплопередачи определяем по формуле
 К = ккал/м2 • час • °С.
 15 1
 + “Т“ +
 0С| Л 3.2
 где ai и аг — коэффициенты теплоотдачи от азотной кислоты к
стенке и от стенки к воде;
б — толщина стенки трубы в ж;
 ^ = 14 ккал/м -ч *° С — теплопроводность стали
1Х18Н9Т.
 Среднюю разность температур для противотока определяем как
среднелогарифмическую:
 34,1 °С кислота > 25,9°С
 25°С < вода- 23°С,
 отсюда
 =
 9,1—2,9
 2,3 1 g
 9,1
 2,9
 = 5,5°С.
 137

Вычислим коэффициент теплоотдачи от стенки к воде. Скорость
воды в межтрубном пространстве
 w =
 18,3
 3600 - 0,00365
 = 1,4 м/сек.
 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде аг определим по
формуле [10] (см. стр. 59).
 Эквивалентный диаметр для кожухотрубного холодильника
определяем по формуле
 d
 экв
 4S
 tz dHn
 М,
 где S — площадь сечения межтрубного пространства;
du — наружный диаметр труб;
п — число труб;
 ^экв
 4 • 0,00365
 3,14 - 0.025 • 7
 = 0,0265 м.
 Значение критерия Рейнольдса как для воды, так и для кислоты
получается более 10 000, поэтому коэффициент f в расчетную формулу не вводим.
 Тогда
 а2 = 1360 • 1,40’8 • 0,0265-°’2 = 3672 ккал/м2 • нас • °С.
 Скорость кислоты в холодильнике
 WK
 5
 3600 - 0,0024
 = 0,58 м/сек.
 Вычислим коэффициент теплоотдачи от азотной кислоты к стенке по той же формуле
 а! = 1005 • 0,58°*8 • 0,021 -°*2 =1413 ккал/м2 • час • °С.
 Коэффициент теплопередачи при чистой стенке
 К0= =893 ккал/м2 • час • °С.
 0 1 0,002 1 _
 1413 + 14 + 3672
 Учитывая шламование труб, коэффициент использования поверхности теплообмена принимаем равным 0,8; тогда расчетный
коэффициент теплопередачи К=0,8-893 = 715 ккал/м2 • час *°С.
Необходимая поверхность теплообмена
 F =
 О
 км
 36565
715 • 5,5
 = 9,3 М2.
 138

Поверхность охлаждения одного холодильника принятых размеров составляет 2 ж2. К поглотительной башне необходимо устано9 3
 вить =5 холодильников.
 Холодильники устанавливаются последовательно в одну секцию
и крепятся на каркасе из угольников из углеродистой стали.
 Смесительная труба
 Смесительные трубы предназначаются для разбавления атмосферным воздухом выхлопных газов поглотительных систем, что
позволяет выдержать санитарную норму содержания окислов азота
в этих газах; при этом снижается агрессивное воздействие нитрозных газов на окружающую территорию.
 На рис. 55 показана установка алюминиевой смесительной трубы 1 и эжекционного сопла 2 для разбавления 1500 м?!час газов,
выбрасываемых в атмосферу. Труба состоит из смесительной камеры диаметром 390 мм и диффузора из трех элементов длиной по
450 мм. Внизу труба имеет козырек 3 для сбора конденсата, образующегося на ее внутренних стенках, и штуцер 4 для отвода конденсата. Эжекционное сопло изготовляется из нержавеющей стали
и крепится к газоходу, идущему от газодувки; диаметр сопла 90 мм.
 Приведем пример расчета смесительной трубы и эжекционного
сопла указанных размеров.
 Примем следующие исходные данные:
 Количество выхлопных газов Q, поступающих в
 смесительную трубу 1500 мг1час;
 Располагаемый Н\ напор при выходе из сопла . 260 кг/м2\
 Коэффициент подмешивания Р 5;
 Удельный вес выхлопных газов у 1,15 кг/м3
 Расчет проведем по методу П. Н. Каменева [27]:
 1) 	скорость v\ газа в сопле найдем из формулы для динамического давления газа
 *4
 -/
 Н -III- •
 260 • 2 • 9,81
 1,15
 = 66,7 м/сек;
 2) секундный расход газа через сопло
 Qi— —-— = 0,42 мъ/сек\
 3600
 3) количество воздуха, подсасываемого смесительной трубой,
при коэффициенте подмешивания р = 5
 Q2 = 5-0,42 = 2,1 мъ/сек\
 139

Рис. 55. Смесительная труба и эжекционное сопло:
 1 	— смесительная труба; 2 — эжекционное сопло; 3 — козырек; 4 — штуцер длч
спуска конденсата.

4) количество смеси, поступающей в трубу,
 Q3=Qi + Q2 = 0,42 + 2,1 =2,52 мг/сек\
 5) диаметр отверстия сопла при скорости 66,7 м/сек
 <4= 1/ — =0,0895 м)
 У 0,785 - 66,7
 примем диаметр сопла 90 мм, тогда действительная скорость газа
в сопле
 vv =
 0,42
0,785 • 0,092
 = 66 м/сек;
 6) определим осредненную скорость и3 в начале смешивающихся потоков из условий постоянства количеств движений по формуле
 ^/ + Р 02 = (1 + Р)^з>
 где v2 — скорость подмешиваемого потока (в начале смесительной
камеры).
 Наивыгоднейшее отношение п скорости v2 к скорости а3 при коэффициенте подмешивания р = 5 и коэффициенте полезного действия диффузора г] = 0,75 составит 0,707 [27, стр. 339, табл. 6], т. е.
 —— =0,707; следовательно, 66 + 5 • 0,707 и3 = (1+5) а3, откуда
и3 = 26,8 м/сек;
 7) наивыгоднейшая скорость подмешиваемого потока в начале
смесительной камеры составит
 ^2 = 0,707 • 26,8= 18,9 м/сек;
 8) определим диаметр смесительной камеры на входе газа:
площадь подмешиваемого потока
 -5*_ = -2— =0,111 м2;
 v4 18,9
 площадь смесительной камеры 0,785 • 0,092+0,111 =0,11736 м2;
диаметр смесительной камеры
 d,
 - /-V
 1736
 785
 - = 0, 387 м;
 принимаем диаметр смесительной трубы на входе газового потока
390 мм.
 Согласно исследованиям П. Н. Каменева для газов, когда их
можно считать несжимаемыми, наивыгоднейшая форма смесительной камеры — цилиндрическая.
 141

Для трубы при коэффициенте подмешивания р = 5 и коэффициенте полезного действия т] = 0,75 рекомендуется отношение [27]
 — - 4,3,
 a,
 где dz — диаметр смесительной трубы у диффузора;
d\ —диаметр сопла.
 Проверим этот диаметр: d% = 90 • 4,3 = 387 мм. Принимаем смесительную камеру цилиндрической формы диаметром 390 мм;
 9) 	определим длину смесительной камеры. Для хорошей работы
смесительной трубы необходимо полнее перемешивание потоков в
ее смесительной камере. Этому условию в достаточной степени для
практического применения удовлетворяет длина смесительной камеры, рассчитанная по следующей эмпирической формуле:
 /кем = 9-+-12 (d3 — dL) = 10 (390 — 90) = 3000 мм.
 Составим баланс энергии при установившейся работе смесительной трубы:
 а) Кинетическая энергия, которой обладает струя газа, выходящая из сопла,
 Ох 7 = 0,42 —• 1,15 =107 кгм;
 2g ‘ ’ . 2 • 9,81
 б) Кинетическая энергия, которой обладает подмешиваемый
поток в начале смесительной камеры,
 Q2 -2— т = 2,1 —8’92-1,15 = 44 кгм;
 42 2g 1 2-9,81
 в) Кинетическая энергия, которая отвечает осредненной скорости в начале смесительной камеры,
 Q3 7 = 2,52 28'8-- 1,15 =106 кгм;
 3 2g 1 2-9,81
 г) Минимальные потери энергии при смешении потоков воздуха
и газа А = 107 + 44—106=45 кгм;
 д) Потери энергии при внезапном расширении смеси потоков
от осредненной скорости оз до скорости в конце смесительной камеры
 2,52
 0,785 • 0,39:
 - =21,2 м/сек;
 £ = Qs- 7 = 2,52 —28~2811’2)а- 1,15 =4,5 кгм;
 142

е) Потери энергии при входе подсасываемого потока в смесительную камеру при коэффициенте местного сопротивления ф = 0,3.
 = Q2 СР —2— т — 2,1 • 0,3 l8,9i 1,15= 13 кгм;
 ж) Потери энергии на трение по длине смесительной камеры
 r=Q3Rl,
 где R = 0,9 кг/м2 — потеря давления на трение на 1 пог. м трубы [64];
 1 = 3 м — длина смесительной камеры;
тогда
 Г=2,52 • 0,9 • 3=6,8 кем;
 з) Потери энергии в диффузоре трубы при коэффициенте полезного действия, равном 0,75,
 Д = Qs О — Ч) -g- т = 2,52 (1 - 0,75) 221э2281- 1,15 = 16,5 кгм;
 и) Общие потери
 Л -f- Б-ЬВ-ЬГ-ЬД = 454,5-f- 13 4- 6,8 -Ь16,5 = 85,8 кгм.
 Следовательно, кинетическая энергия, которая может быть затрачена в диффузоре, 107—85,8 = 21,2 кгм.
 Определим диаметр d4 выхлопного отверстия диффузора смесительной трубы. Скорость газов в выхлопном отверстии диффузора,
 V ^
 исходя из условия 21,2 = Q3 —-— у,
 *>4
 21,2 . 2 ■ 9,81
2,52 • 1,15
 = 12,0 м/сек;
 отсюда диаметр
 d,=
 0,785 у4
 2,52
 0,785 • 12,0
 = 0,516 м;
 принимаем диаметр выхлопного отверстия диффузора 515 мм.
 Определим динамическое давление в выхлопном отверстии диффузора
 Я2= 1,15 =8,5 кг/м2.
 2 2 g ' 2-9,81 ’ '
 Динамическое давление в конце смесительной камеры
 Я3= у= —21,22- 1,15 =26,5 кг/м2.
 3 2g ‘ 2-9,81
 143

Определим размеры диффузора, принимая его длину 1350 мм и
считая его состоящим из трех равных элементов, сечения которых
подберем таким образом, чтобы падения динамического давления
на длине каждого элемента были одинаковыми; это падение на
 И3 — Н2 26,5-8,5 с Л , 9
 каждый элемент составит — 1 = =6,0 кг/м2.
 3 3
 Определим диаметр широкого сечения первого элемента. Динамическое давление в этом сечении 26,5—6,0 = 20,5 кг/м2\ скорость
газа
 20,5 ■ 2 . 9,81
1,15
 = 18,7 м/сек\
 отсюда диаметр первого элемента
 d'
 2,52
 0,785 • 18,7
 0,415 М.
 Определим диаметр широкого сечения второго элемента. Динамическое давление в этом сечении 20,5—6,0=14,5 кг/м2; скорость
газа
 v
 //
 14,5 • 2 • 9,81
1,15
 = 15,7 м!сек\
 отсюда диаметр второго элемента
 d" =
 l/—^
 у 0,785
 0,445 м.
 Определим диаметр широкого сечения третьего элемента. Динамическое давление в этом сечении будет 14,5—6,0 = 8,5 кг/м2\ скорость газа
 v
 пг
 8,5 2 . 9,81
1,15
 = 12,0 м/сек,
 отсюда диаметр третьего элемента
 df"
 2,52
 0,785 • 12,0
 0,516 -на¬
 принимаем диаметр выхлопного отверстия диффузора 515 мм.
 При указанных размерах диффузора углы между образующими
его отдельных элементов соответственно составят: 3°10', 3°48'
и 8°52'.
 Общая высота смесительной трубы 3000 + 3*450 = 4350 мм.
 144

Газодувка
 Для транспортировки нитрозных газов через систему поглощения применяют газодувки. В зависимости от принятой схемы газодувки устанавливают либо перед системой поглощения, когда в ней
требуется создавать повышенное против атмосферного давление,
либо в конце ее. В последнем случае система работает под разрежением. Во всех случаях, когда это возможно, предпочтение следует
отдавать установке газодувок перед системой поглощения, учитывая положительное влияние давления на процесс поглощения.
 Обычно на системах предусматриваются две газодувки, одна из
которых резервная. Установка газодувок на параллельную работу
не рекомендуется, так как индивидуальность их характеристик не
всегда позволяет получить суммарную производительность.
 Транспортируемые в поглотительных системах нитрозные газы
содержат увлекаемые потоком мельчайшие брызги кислоты, которые под влиянием центробежной силы отделяются в газодувках,
корпуса которых поэтому должны снабжаться штуцером для выхода конденсата.
 При монтаже газодувок на фундаментах следует обеспечивать
сток конденсата с учетом разрежения, имеющегося в корпусе газодувки.
 В системах поглощения применяются газодувки, характеристики
которых приведены в табл. 9.
 Таблица 9
 Характеристика газодувок
 Тип газодувки
 Производите л ь-
ность,
мъ1час
 Полный
напор,
мм вод.
cm.
 Число
оборотов
в минуту
 Потреб¬
 ляемая
 мощность,
 квт^ас
 Мощность
 электродви¬
 гателя,
 кет
 ТПЗ-30-0,13
 1500
 1350
 8500
 9,1
 14
 ГПМЗ-1М № 8к
 3700
 1290
 2940
 23
 28
 КП-ЗМ № 12/11к
двухступенчатая
 8000
 1570
 1500
 47
 75
 ГПМЗ-ЗМ № 7
 18000
 1230
 2940
 125
 160
 8. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОГЛОТИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
 Правильно выбранный при проектировании объем поглотительной системы и соблюдение оптимальных условий эксплуатации позволяют. достаточно полно поглощать окислы азота и выдерживать
санитарные нормы по выбросу их в атмосферу.
 Ведение процесса поглощения окислов азота в основном сводится к регулированию подачи воды в систему в зависимости от концентрации азотной кислоты, получаемой в системе.
 10 	Зак. 1162
 145

Соблюдение правильного движения кислоты и газов в системе
является одной из важнейших технологических операций; без этого
нельзя создать условия для эффективного соприкосновения газов с
жидкостью, при котором образуется азотная кислота. Поэтому одна
из задач обслуживающего персонала — наблюдение за правильным
и достаточно плотным орошением насадки башен кислотой путем
проверки работы распределителей кислоты.
 Как было сказано, одним из факторов, влияющих на полноту
поглощения, является поддержание температурного режима, поэтому при эксплуатации систем температуру следует поддерживать на
возможно более низком уровне путем достаточно полной подачи
воды в холодильники для охлаждения орошающих кислот.
 Весьма важно регулировать содержание кислорода в нитрозных газах в пределах 5,2%, если не во всех башнях, то во всяком
случае на выходе их из системы при работе на давлении, близком
к атмосферному.
 На системах, работающих под разрежением, необходимо проверять герметичность системы и ликвидировать излишние подсосы
воздуха.
 Одно из условий правильной работы поглотительной системы — соблюдение санитарной нормы содержания окислов азота в
выхлопных газах (не выше 0,1% по объему); этому в значительной
степени способствует правильная работа разбавительной трубы,
поэтому при эксплуатации необходимо следить за правильным центрированием эжекционного сопла по отношению к разбавительной
трубе и проверять кратность разбавления нитрозных газов атмосферным воздухом.
 9. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ПОГЛОЩЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА
 Процесс поглощения окислов азота в поглотительных башнях
обладает большой инерционностью и зависит от многих факторов.
 Ручное управление относительно сложно и требует обслуживающего персонала высокой квалификации, и все же при этом
не удается получать продукционную кислоту стабильной концентрации и соблюдать оптимальные условия ведения технологического
процесса; поэтому необходимо применять автоматическое регулирование процесса поглощения окислов азота. Основное назначение
автоматики в данном случае заключается в получении необходимой
постоянной концентрации кислоты при минимальных потерях окислов азота в отходящих газах.
 На рис. 56 показана принципиальная схема автоматического регулирования поглотительной системы, состоящей из шести башен.
Как видно из схемы, для автоматизации системы применяются три
основных контура регулирования, не связанных между собой.
 Первый контур—регулирование концентрации продукционной кислоты—осуществляется по показаниям пьезометрического проточного
концентратомера типа КМ-1, устанавливаемого на циркуляционном
 146

Рис. 56. Принципиальная схема автоматического регулирования поглотительной системы:
 нг — нитрозные газы; в — вода; к — кислота.

трубопроводе первой башни. Принцип действия этого прибора основан на пьезометрическом методе измерения плотности жидкости при
постоянном уровне ее в приборе.
 Значение плотности контролируемой азотной кислоты определяется по изменению разности гидростатического давления сжатого
воздуха в пьезометрических трубах, одна из которых опущена в
контролируемую кислоту, а другая — в эталонную кислоту с заданной постоянной плотностью. Эта разность гидростатического
давления прямо пропорциональна плотности измеряемой кислоты.
 Корпус концентратомера КМ-1 представляет собой цилиндрический сосуд из нержавеющей стали диаметром 300 и высотой
1038 мм с двумя патрубками — один для входа, другой для выхода
измеряемой кислоты. Внутри сосуд разделен перегородкой, служащей для поддержания уровня жидкости в приборе постоянным.
Вверху корпуса расположен эталонный сосуд, наполненный азотной кислотой заданной концентрации, с эталонной пьезометрической
трубкой, конец которой погружен в эталонную кислоту на глубину
500 мм. В контролируемую азотную кислоту опускается измерительная пьезометрическая трубка, которая полностью изолируется от
эталонной кислоты.
 Концентратомер типа КМ-1 —прибор проточного типа. Слой
жидкости, находящийся выше выходного отверстия имеющейся в
приборе дополнительной трубки, создает одинаковые дополнительные давления как в измерительной, так и в пьезометрической трубке эталонного сосуда. Эти давления взаимно уравновешиваются на
дифманометре, что обеспечивает независимость показаний.
 Концентратомер в комплекте с измерителем давления типа
ЭМИД-7-32 используется как для регистрации, так и для регулирования концентрации продукционной кислоты путем изменения количества кислоты, подаваемой в первую башню циркуляционным
насосом, установленным при второй башне. Для этого на отводе от
циркуляционной линии второй башни установлен регулирующий
клапан с пневмоприводом, ход плунжера которого регулируется в
зависимости от показаний концентратомера КМ-1. Таким образом,
этот клапан является исполнительным механизмом контура регулирования концентрации продукционной кислоты; он обычно типа
КЯ системы ВО изготовления завода «Моснефтекип».
 Второй контур—регулирование уровня кислоты в первой башне— осуществляется поплавковым регулятором уровня типа
РУКЦ-ШК (устанавливается снаружи башни) либо типа РУПШ-16
(внутри башни). Этот регулятор уровня действует на клапан выдачи продукционной кислоты, устанавливаемый на отводе циркуляционной линии первой башни; здесь также применяется клапан
типа КЯ.
 Принцип работы регулятора этого типа основан на слежении поплавка за измеряемым уровнем жидкости.
 Представленный на рис. 57 регулятор уровня РУПШ-16 завода
«Леннефтекип» состоит из шарового поплавка 5 со штангой 4, за-
 148

крепленной на оси 3, проходящей через штуцерное устройство 1.
На другом конце оси при помощи зубчатой муфты 7 закреплен рычаг 8 с грузом 10 и серьгой-поводком 6, который является звеном
рычажной системы, соединяющей ось 3 со штоком пневматического
реле 9 типа ПР-7 — управляющего элемента пропорционального
действия.
 Рис. 57. Регулятор уровня РУПШ-16:
 / — штуцерное устройство; 2 — резьбовая бобышка; 3 — ось;
4 — штанга; 5 — шаровой поплавок; 6 — серьга-поводок; 7 —
зубчатая муфта; 8 — рычаг; 9 — пневматическое реле типа
ПР-7; 10 — груз.
 Изменение положения поплавка, следящего за уровнем, воспринимается рычажным устройством, вызывающим поворот оси 3 и перемещение штока пневмореле. Длина хода штока определяет величину давления сжатого воздуха на выходе пневмореле, направляемого на пневматический регулирующий клапан; воздух, воздействуя
на исполнительный орган клапана, перемещает его и тем самым изменяет сечение для прохода жидкости. Диапазон изменения регулируемого уровня 0—365 мм.
 Третий контур регулирует уровень кислоты во второй башне;
учитывая переходное запаздывание данного контура и его значи-
 149

тельную постоянную времени, регулирование производят также регулятором типа РУПШ-16 с пневмореле типа ПР-7, позволяющим
получать пропорциональное регулирование, но с применением блока предварения системы АУС типа БП-28В Московского завода
«Тизприбор». Это позволяет подавать воду в установку по суммарному показателю как пропорционально величине отклонения уровня
во второй башне, так и по скорости изменения этого уровня.
 Регулятор уровня во второй башне управляет регулирующим
мембранным клапаном, установленным на трубопроводе подачи
воды в шестую башню. Этот клапан также типа КЯ системы ВО.
Для уменьшения времени запаздывания в системе необходимо,
чтобы сечение труб на переливных линиях между башнями были
достаточной пропускной способности.
 В общем комплексе всей системы регулирование протекает следующим образом: при изменении концентрации продукционной кислоты регулирующий клапан концентратомера изменяет приток более слабой кислоты из второй башни в первую; регулятор уровня
первой башни изменяет количество выдаваемой готовой азотной
кислоты, а регулятор уровня во второй башне изменяет расход
воды, поступающей в систему, поддерживая заданные уровни в пяти
башнях.
 Для автоматического регулирования подачи дополнительного
кислорода в систему в зависимости от его содержания в газах, выбрасываемых в атмосферу, используется магнитный газоанализатор
на кислород типа МГК-2 в комплекте с электронным автоматическим регулирующим потенциометром типа ЭПД-32, воздействующим на заслонку с пневматическим мембранным приводом типа
ЯЗП ВЗ. Эта заслонка регулирует подачу свежего воздуха в первую башню поглотительной системы. Газоанализатор типа МГК-2
изготовляется Лисичанским филиалом ОКБА химической промышленности.
 Для определения закисленности охлаждающей воды на выходном трубопроводе, после холодильников азотной кислоты устанавливается сигнализатор кислотности типа СЭ-1 (сигнализатор электропроводности воды), который воздействует на задвижки с электроприводом. Задвижка, установленная на сети оборотной воды, закрывается, а задвижка на трубе кислой канализации открывается.
Таким образом, при появлении в воде кислоты она выводится из
системы оборотного водоснабжения и сбрасываетсяш канализацию;
при этом подаются звуковой и световой сигналы.
 Кроме перечисленных устройств, для автоматического регулирования процесса поглощения на системах поглощения предусматривается дистанционный контроль: а) температуры газа, поступающего в систему, и температуры этого газа в последней башне;
б) давления газа после газодувок и разрежения до системы и после нее; в) расхода воды, поступающей в систему; г) уровней в хранилищах готовой продукции.
 Температуры контролируются термометрами сопротивления
типа ТСП-280 или ТСМ-239 в комплекте с вторичным прибором
 150

типа ЭМД с контактным устройством для сигнализации. В местах
установки термометров сопротивления необходимо предусматривать защитные гильзы из нержавеющей стали. Контроль давления
ввиду малой его величины (до 600—1500 мм вод. ст.) производится
дифманометрами.
 Расход воды измеряется дистанционным пневматическим ротаметром типа РПД или электрическим типа РЭД в комплекте с вторичными приборами типа МС, а для электрических ротаметров —
типа ЭПИД.
 Уровни в хранилищах контролируются электронным индикатором уровня типа ЭИУ-1, работающим с вторичным прибором типа
ЭПД, ЭПВ, ЭПП или им подобным.
 Все приборы для автоматического регулирования и контроля
монтируются на центральном щите в отдельном помещении.
 10. УСТАНОВКИ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ВЫХЛОПНЫХ
НИТРОЗНЫХ ГАЗОВ
 Обезвреживание выхлопных нитрозных газов после поглотительных систем одна из важных проблем при эксплуатации этих установок.
 Действующая санитарная норма содержания окислов азота в
выхлопных газах (не более 0,1 об. %) требует весьма больших
объемов башен или значительных количеств воздуха для разбавления газов. Намечаемая норма ужесточения до 0,05%, по-видимому, не сможет быть достигнута известными химическими или физическими рентабельными методами.
 Существующие химические способы поглощения окислов азота
из хвостовых газов поглотительных систем требуют больших материальных затрат как на капитальное строительство, так и на
эксплуатацию, и в то же время не обеспечивают достаточно полной
очистки газов; поэтому инженерная мысль стала работать над уничтожением окислов азота в выхлопных нитрозных газах без их утилизации.
 По литературным данным [28], лучший способ разложения окислов азота — восстановление их до азота на медном или платиновом катализаторе с помощью водорода. Способ восстановления
окислов азота водородом не вызывает сомнений с технической стороны, но из-за нерентабельности и опасности производства он в современных условиях не применяется.
 На рис. 58 представлена схема установки по разложению окислов азота, в которой опасный и дорогостоящий водород заменен дешевым природным газом. В этой установке углеводороды, содержащиеся в природном газе, при поступлении на разогретый до
850—950° С катализатор разлагаются на Н2 и СО, которые, реагируя с окислами азота, восстанавливают их до чистого азота.
 151

Нитрозные газы после поглотительной системы с помощью вентилятора 1 из нержавеющей стали направляются в подогреватель 2,
где подогреваются до 150° С, и далее в смеситель 3, где смешиваются с природным газом. Подача природного газа автоматически
 Рис. 58. Технологическая схема установки по разложению окислов азота:
 1 — вентилятор; 2 — подогреватель; 3 — смеситель; 4 — реактор: 5 — котел-утилизатор; 6 — автоматический регулятор.
 регулируется по температуре в реакторе. Из смесителя газовая
смесь направляется в реактор 4, который представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд, футерованный внутри огнеупорным кирпичом; он имеет колосниковую решетку, закрытую сверху
жароупорной проволочной сеткой, на которую насыпан слой катализатора. При медном или кобальтовом катализаторе можно получать содержание окислов азота на выхлопе менее чем 0,05%.
 Однако лучшим катализатором для очистки газа считается платина. При платиновом катализаторе окислы азота почти полностью
уничтожаются.
 Из реактора газы поступают в подогреватель для подогрева
нитрозных газов и затем направляются для получения пара в котелутилизатор 5 любой экономически целесообразной конструкции.

Глава IV
 КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
 В результате проведения процессов денитрации отработанных
смесей и концентрирования азотной кислоты получаются значительные количества разбавленной серной кислоты крепостью 68—
70%. Так, например, для концентрирования азотной кислоты
крепостью 50% на одну тонну получаемой 100%,-ной кислоты расходуется до 4 т моногидрата серной кислоты. Дли проведения
только процесса денитрации отработанной кислотной смеси, содержащей 12% азотной кислоты и 20% серной кислоты, затрачивается
до 15 т моногидрата серной кислоты в пересчете на тонну 100%-ной
азотной кислоты.
 Для того, чтобы снова вернуть серную кислоту в процесс денитрации, укрепить азотную кислоту или выпустить серную кислоту
в виде товарной продукции, ее подвергают концентрированию до
92—95%.
 Процесс концентрирования серной кислоты заключается в удалении из нее части воды нагреванием. В зависимости от того, как
передается тепло серной кислоте, существуют два способа: по первому способу кислота нагревается через стенку аппарата, по второму—тепло передается непосредственным соприкосновением горячих газов с концентрируемой кислотой. В первом способе процесс-
концентрирования ведут при атмосферном давлении или при вакууме, во втором — процесс проводится с помощью барботажа или
путем дробления кислоты на капли при больших скоростях потока
горячего газа.
 2. 	ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
 Прежде чем ознакомиться с физико-химическими основами процесса концентрирования серной кислоты, рассмотрим некоторые
основные свойства серной кислоты.
 Плотность. Зависимость плотности водных растворов серной
кислоты от температуры и концентрации показана на рис. 59.
 153

С повышением температуры плотность серной кислоты уменьшается; с увеличением содержания H2S04 плотность увеличивается и,
достигает максимума при 98,3%; в интервале 98,3 — 100%, плотность несколько снижается. При дальнейшем насыщении S03 плотность вновь увеличивается.
 й,г/см3
 Рис. 59. Зависимость плотности d растворов серной кислоты от температуры t и концентрации (обозначения
см. на рис. 25).
 Значения плотности водных растворов серной кислоты при 20°С
приведены в приложении VIII.
 Теплоемкость. С повышением концентрации растворов серной
кислоты теплоемкость уменьшается и при 100%-ной H2S04 достигает минимума. Зависимость теплоемкости от температуры показана на рис. 60.
 164

Для большего удобства и точности тепловые расчеты рекомендуется вести, пользуясь значениями теплосодержаний, соответствующих количеству тепла, необходимого для нагревания 1 кг
серной кислоты от 0°С до данной температуры. Теплосодержание
растворов серной кислоты при некоторых температурах указано
в приложении X.
 £,Нал/г °С
 1.0
 0.9
 0.8
 0.7
 0.6
 0.5
 ОМ
 0.3
 1
 100
 'бес
 :%Ь.
 ио
 I
 /
 90
 Г
 Л-
 к.
 /
 г
 у
 80
 —
 /
 /
 70
 -к
 1
 к-
 —
 60
 --
 —
 —
 50
 к
 V
 1
 г-"
 .—
 —
 Р
 \
 1
 (—
 40
 rt
 /
 ✓
 ж
 —
 1
 и
 —
 т
 >
 ш
 —
 —
 ■ —
 и-
 ■—
 10
 ■ —
 --
 —
 —
 —
 100
 бес
 |
 7Л
 |
 IZS
 оч
 мо -го о го цо во 80
 1201: °с
 Рис. 60. Зависимость теплоемкости с растворов серной
кислоты от температуры t (обозначения см. на рис. 25).
 Теплопроводность растворов серной кислоты показана на
рис. 61. Как видно из рисунка, теплопроводность увеличивается с
повышением температуры и уменьшается с повышением концентрации раствора.
 Вязкость. Зависимость вязкости водных растворов серной кислоты и олеума от температуры и содержания H2SO4 показана нй
рис. 62. С увеличением температуры вязкость уменьшается, с увеличением концентрации вязкость увеличивается и имеет максимум
при 84,5%-ной H2S04. В интервале 84,5 до 91%-ной H2S04 вязкость
несколько снижается. Следующий максимум вязкости раствор сер-
 155

,\,ккап/м час °С
 Рис. 61. Зависимость теплопроводности X растворов серной кислоты от температуры t (обозначения см. иа
рис. 25).
 )L, СПЗ
 Рис. 62. Зависимость вязкости р. растворов серной,
кислоты и олеума от температуры t и концентрации
(обозначения см. иа рис. 25).

ной кислоты имеет при 100%-ной H2SO4. Вязкость олеума увеличивается с увеличением содержания SO3.
 Числовые значения вязкости в зависимости от температуры приведены в приложении XII.
 Кинематическая вязкость. Значения кинематической вязкости
растворов серной кислоты и зависимость ее от крепости кислоты и
температуры показаны на рис. 63; с увеличением температуры и
снижением концентрации серной кислоты кинематическая вязкость
уменьшается.
 V,мг/час
 Рис. 63. Зависимость кинематической вязкости v растворов серной кислоты и олеума от температуры ( и концентрации.
 Температура кипения растворов серной кислоты и общее давление паров. Температура кипения водных растворов серной кислоты
повышается с увеличением концентрации. Она достигает максимума при 98,3%-ной H2S04, а затем понижается. Общее давление
паров над растворами серной кислоты (рис. 64) с повышением концентрации водных растворов понижается и при 98,3%-ной H2SO4
достигает минимума.
 Температура кипения олеума уменьшается с увеличением содержания S03.
 Значения температур кипения водных растворов серной кислоты приведены в приложении VIII, а значения общего давления—
в приложении XI.
 157

Рис. 64. Общее давление р паров над растворами серной
кислоты (обозначения см. на рис. 25).

Электропроводность. Удельная электропроводность растворов
серной кислоты, как видно из рис. 65 [41], с повышением концентрации до 30% увеличивается, затем резко снижается и имеет минимум при содержании 84%. Следующий минимум она имеет при
100%-ной H2S04.
 В этом пределе концентрации при температуре 18°С кривая
электропроводности показывает максимум при крепости H2SO4
92%; поэтому измерять посредством электропроводности концентрацию серной кислоты в пределах 90—94% при низких температурах не представляется возможным. Между тем, измерение в этом
интервале представляет большой практический интерес, так как
большинство установок концентрирования серной кислоты выпускает купоросное масло в пределах указанной выше крепости.
 М,0МчСМ'1
 Рис. 65. Удельная электропроводность к серной кислоты и олеума в зависимости от их
концентрации (при 18°С).
 Исследования Г. М. Фиалко [37] показали, что при нагревании
кислоты крепостью 90—94% до 80—90° С максимум в этом пределе
концентраций на кривой электропроводности исчезает. Кривые
изменения электропроводности для серной кислоты крепостью
'89—94% при температурах от 18 до 100°С приведены на рис. 66 [37].
 Удельная электропроводность растворов серной кислоты при
18°С указана в приложении XIII.
 Теплота разбавления. Тепло, выделяемое при разбавлении серной кислоты водой, пропорционально числу молей прибавляемой
воды. Теплота разбавления определяется по формуле
 п _ п- 17860
У — л + 1,7983 ’
 где Q — количество тепла, ккал/кг-моль H2SO4,
 п — отношение числа кг-молей Н20 к числу кг-молей H2S04.
 159

к Ю^ом'}см'}
 Рис. 66. Удельная электропроводность к серной кислоты крепостью 89—94% в зависимости от ее концентрации С при разных температурах (для каждой из кривых 1—9 на ординате
показаны пределы удельной электропроводности под соответствующей цифрой).
 160

В технических расчетах процесса концентрирования серной кислоты имеют дело с так называемой дифференциальной теплотой
разбавления, т. е. с теплотой изменения концентрации серной кислоты. Эта теплота определяется как разность теплот разбавления
конечной и исходной кислот.
 По приведенной формуле можно вычислять и обратные величины, т. е. теплоты закрепления (дегидратации) кислоты. Теплота
разбавления (разведения) серной кислоты водой приведена в приложении XIV.
 Теплота образования. Теплоту образования H2SO4 из SO2, 02
и Н2О по реакции
 S02 -f -J- 02 + Н20 = H,S04 + q
 z ЖИДК
 можно подсчитать по значениям теплот образования, пользуясь
законом, установленным русским ученым Г. И. Гессом.
 Тепловой эффект образования H2SO4 из элементов определяется следующим уравнением [18]:
 5Ромб + 202 +Н2 = H2S04 + 191400 ккал/кг-моль,
 ЖИДК
 а теплоты образования SO2 и Н2О уравнениями:
 5Ромб + 02 = S02 +- 70960 ккал/кг-моль;
 Н2 + -j-02 = Н20 +- 68320 ккал/кг-моль.
 Таким образом, теплота образования H2S04 из S02, О2 и Н2О
составит 191400—(70960 + 68320) =+52120 ккал/кг-моль H2SO4.
 Следовательно, реакция образования серной кислоты экзотермическая и ее теплота с обратным знаком учитывается при разложении серной кислоты, происходящем при концентрирований серной кислоты.
 Температура кристаллизации водных растворов серной кислоты
и олеума меняется в зависимости от содержания SO3. Это обстоятельство должно учитываться при решении вопросов, связанных с
хранением и транспортированием серной кислоты. При охлаждении
водных растворов H2SO4 выделяются следующие кристаллогидраты [38]:
 Состав кристаллогидрата .... H2S04 • 4Н20
Температура кристаллизации, °С ■ —25,8
 Содержание H2S04, % 57,63
 H2S04 • 2НаО
— 39,6
73,15
 H2S04 • Н20
+ 8,3
84,5
 Числовые значения температур кристаллизации растворов серной кислоты приведены в приложении VIII.
 161

Критерий Прандтля. На рис. 67 представлены значения критерия Прандтля для растворов серной кислоты и его изменение в
зависимости от процентного содержания H2S04 и температуры
раствора.
 Рг
 Рис. 67. Критерий Прандтля Рг для растворов серной кислоты (обозначения см. на рис. 25).
 3. 	ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
 СЕРНОЙ кислоты
 Разбавленные растворы серной кислоты можно концентрировать простым упариванием ввиду того, что при кипении смеси серной кислоты и воды образуются пары с содержанием серной кислоты меньше, чем в жидкости. Эта разность между содержанием
H2SO4 в жидкой и газовой фазах с повышением концентрации
серной кислоты уменьшается и, как видно из рис. 68 [38], при концентрации в 98,3% превращается в нуль (точка М). В этой точке
(338,8°С), кривая температур кипения раствора серной кислоты
имеет экстремум и, следовательно, по второму закону Д. П. Коновалова состав пара и жидкости одинаков.
 Таким образом, вследствие образования азеотропной смеси теоретически концентрация серной кислоты может быть повышена
простым упариванием до крепости 98,3%; практически же концентрацию серной кислоты доводят не более чем до 96%.
 162

Количество воды, которое необходимо удалить при концентрировании серной кислоты, определяется выражением
 °=в(т-т>
 где В — количество получаемой крепкой серной кислоты в моногидрате;
 anb — содержания H2SO4 в слабой и крепкой кислотах в долях
единицы.
 Рис. 68. Диаграмма кипения водных растворов H2SO4 при 1 ата.
 Так, например, чтобы получить 1 т купоросного масла крепостью
95% (в пересчете на моногидрат) из слабой 67%-ной серной кислоты, необходимо выпарить воды:
 G = Ч~о7б7 бТэг) = 0,44 ш'
 При концентрировании серной кислоты расход тепла складывается из следующих статей:
 Qi — расход тепла на нагревание кислоты, определяемый как
разность теплосодержаний получаемого купоросного масла и исходной кислоты, поступающей на концентрирование;
 Q2 — расход тепла на выделение воды из кислоты, определяемый как разность тепловых эффектов разбавления исходной и конечной кислот;
 Q3 — расход тепла на испарение удаляемой воды, численно равный скрытой теплоте парообразования;
 Q4 — расход тепла на испарение части самой H2SO4; теплота
испарения безводной серной кислоты равна 122,12 ккал/кг
H2S04 [8];
 163

Раскисление серной кислоты
 Показатели
 При
 б е 1130 Л
 нафталин
 внешний
 обогрев
 непосредст¬
 венное
 соприкосно¬
 вение
 внешний
 обогрев
 непосредст¬
 венное
 соприкос¬
 новение
 Содержание H2SO4:
 в исходной кислоте, %
 54,8
 55,2
 53,8
 —
 после упарки, % • •
 90,4
 90,25
 90,5
 —
 Содержание органиче¬
 ского вещества в ис¬
 ходной кислоте *, % .
 1,79
 1,79
 1,93
 —
 Температура упарки, °С
 270
 225
 270
 Степень раскисления
 H2S04, %
 0,1
 4,4
 0,55
 * Выражено через отношение углерода С к моногидрату H2SO4.
 Q5 — расход тепла на разложение части H2S04, происходящее
при концентрировании серной кислоты; он численно равен (с обратным знаком) тепловому эффекту образования H2S04 из сернистого газа, воды и кислорода;
 Qq — расход тепла с отходящими газами и потери тепла в окружающую среду.
 4. 	РАСКИСЛЕНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ПРИ ЕЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИИ
 Серная кислота, поступающая на концентрирование, обычно содержит примеси тех продуктов, в производстве которых она была
применена. Так, серная кислота, полученная после концентрирования слабой азотной кислоты, содержит до 0,03% окислов азота и
азотной кислоты. В серной кислоте, полученной после денитрации
отработанных кислотных смесей (производств нитрования предельных, непредельных и ароматических углеводородов, а также их
производных), содержатся нитросоединения и смолы.
 При концентрировании серной кислоты примеси в отдельных
случаях вызывают значительное раскисление серной кислоты до
S02, что приводит к большим потерям серной кислоты при ее
упарке.
 164

Таблица 10
 при различных условиях
 меси
 этиловый спирт
 изопропиловый
 спирт
 Техническая кислота производства этилового
спирта
 Техническая кислота производства дифенилолпропана
 внеш¬
 ний
 обогрев
 непосредствен мое
соприкосновение
 внеш¬
 ний
 обогрев
 непо¬
 средст¬
 венное
 сопри¬
 коснове¬
 ние
 внеш¬
 ний
 обогрев
 непо¬
 средст¬
 венное
 сопри¬
 коснове¬
 ние
 внеш¬
 ний
 обогрев
 непо¬
 средст¬
 венное
 сопри¬
 косно¬
 вение
 55,1
 55,0
 56,2
 56,2
 53,8
 62,95
 77,15
 92,2
 90,2
 91,1
 87,41
 91,6
 —
 80,85
 93,47
 1,85
 1,85
 2,34
 2,34
 2,3
 2,9
 1,47
 270
 225
 270
 225
 270
 i -
 192
 225
 8,97
 14,6
 18,78
 1
 39,6
 7,21
 I
 12,14
 22,5
 Можно предположить, что раскисление в основном идет за счет
углерода по уравнению
 2H2S04 + С -> С02 + 2S02 + 2НА
 поэтому даже при концентрировании сравнительно чистых, свободных от органических примесей растворов серной кислоты частицы
несгоревшего топлива могут привести к значительному разложению
серной кислоты.
 Раскисление при концентрировании серной кислоты в отдельных
случаях сопровождается обильным вспениванием кислоты, что
осложняет процесс концентрирования.
 В табл. 10 приводятся данные [39] о степени раскисления
серной кислоты в зависимости от характера присутствующих в ней
органических примесей и условий проведения упарки серной кислоты — внешнего обогрева через стенку или непосредственного
соприкосновения.
 Как видно из приведенных данных, бензол раскисляет H2SO4
незначительно, этиловый спирт — значительно, а изопропиловый —
весьма интенсивно. Органические примеси в серной кислоте, полученной от производства дифенилолпропана, настолько сильно
раскисляют серную кислоту^ что технически концентрировать такую кислоту нецелесообразно.
 165

В этих случаях при невозможности снижения содержания органических примесей путем более тщательного отстаивания или экстрагирования должна быть проверена возможность использования
таких кислот для производства минеральных удобрений. К числу
таких производств можно отнести цехи, производящие суперфосфат и сульфат аммония. В этих производствах расходуются значительные количества серной кислоты и некоторая добавка загрязненных кислот может быть допущена без ухудшения качества
удобрений.
 В литературе [40] имеются указания, что такое использование
кислот допустимо при содержании в них органических примесей не
более 3%. При больших количествах примесей частицы фосфорита или апатита обволакиваются, что препятствует реакции с серной кислотой. В этом случае кислоты наиболее целесообразно
регенерировать разложением путем нагрева в присутствии восстановителей. Серная кислота восстанавливается до SO2, и затем SO2
перерабатывается в олеум по контактному способу.
 Установки, работающие по такому принципу, нашли практическое применение в Германии. В Советском Союзе такие установки
широкого распространения не получили.
 5. 	УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
 Современные установки для концентрирования серной кислоты,
имеющие промышленное значение, бывают двух видов: с внешним
обогревом и с непосредственным соприкосновением греющих газов
с кислотой.
 К числу установок с внешним обогревом относятся котлы или так
называемые реторты; это установки типа Бюшинга, Паулинга и
Фришера, а также Майснера, где кислота обогревается через
стенку в аппарате колонного типа, установки вакуум-аппаратов
типа Симонсона—Мантиуса, а также типа Дюпон с так называемой
стекающей пленкой-
 К установкам, в которых греющие газы непосредственно соприкасаются с концентрируемой кислотой, относятся установки Кесслера, широко распространенные аппараты барботажного типа
Хемико, а также трубы Вентури, в которых кислота дробится на
капли с помощью потока горячего газа.
 Оба вида — внешний обогрев и непосредственное соприкосновение греющих газов с кислотой — имеют как положительные, так и
отрицательные стороны, которые должны учитываться при выборе
характера производства в каждом отдельном конкретном случае.
 Преимущество установок первого вида — отсутствие или весьма
малое содержание тумана серной кислоты, выбрасываемого в атмосферу, преимущество установок второго вида — лучшее использование тепла.
 Установки первого вида применяются при концентрировании
относительно малых количеств серной кислоты и особенно кислот,
 166

загрязненных примесями; установки второго вида—для переработки значительного количества кислоты.
 В Германии построены [44] установки преимущественно с внешним обогревом, тогда как в США серную кислоту концентрируют в
установках, главным образом, второго типа.
 В Советском Союзе в начальный период развития промышленности имелись установки как первого, так и второго вида, но
в связи с бурным ростом промышленности, потребляющей серную
кислоту и имеющую ее отходы, установки первого вида были вытеснены концентраторами барботажного типа, которые в настоящее
время являются основными установками для концентрирования
серной кислоты.
 В последнее время в промышленности начали внедряться установки с концентраторами серной кислоты типа трубы Вентури.
Производительность этих аппаратов большая, чем аппаратов барботажного типа при относительно меньших капитальных затратах
на их сооружение; заложенный в них принцип концентрирования
весьма перспективен и позволяет конструировать аппараты практически неограниченных мощностей.
 Здесь мы не будем подробно рассматривать все промышленные
установки концентрирования серной кислоты. Они довольно подробно описаны в учебной [8, 41] и специальной технической [42,43]
литературе; мы дадим описание лишь тех промышленных установок, которые не упоминаются в указанных источниках, а также тех
усовершенствований, которые в настоящее время применяются в
цехах по концентрированию серной кислоты.
 6. 	УСТАНОВКИ С ВНЕШНИМ ОБОГРЕВОМ КИСЛОТЫ
Установки с ретортами
 Наиболее типична для концентрирования серной кислоты с
применением реторт и дефлегматорных колонн установка типа
Паулинга. Принципиальные схемы других производств этого типа,
как, например, Бюшинга, Фришера и др., аналогичны и отличаются
лишь деталями аппаратуры.
 Схема технологического процесса установки Паулинга для концентрирования серной кислоты представлена на рис. 69. Слабая
серная кислота из напорного бака 1 поступает в верхнюю часть
дефлегматора 2, в котором, стекая сверху вниз, встречает на своем
пути горячие пары серной кислоты, выделяющиеся в реторте 3 при
кипении 96%,-ной серной кислоты, и повышает свою концентрацию.
Реторта обогревается снаружи газом, поступающим из топки 4
при температуре 1050° С; температура газа, выходящего из установки, 450—470° С.
 Пары воды, выделяющиеся в процессе концентрирования, поступают в конденсатор 5, где они конденсируются, смешиваясь с
холодной водой, и уходят в канализацию. Купоросное масло, полу-
 167

чённое в реторте, самотеком перетекает для охлаждения в холодильник 6.
 Приводим краткие сведения об основной аппаратуре одной из
установок Паулинга.
 Рис. 69. Схема технологического процесса концентрирования серной кислоты
 Паулинга:
 У— напорный бак слабой серной кислоты; 2 — дефлегматор; 3— реторта; 4—топка; 5 — конденсатор; 6 — холодильник; 7 — гидравлический затвор; 8 — дополнительная колонна отходящих газов для подогрева кислоты; 9 — дымосос; 10 —
шламоотстойники; 11 — сборник купоросного масла; 12 — центробежные насосы;
13 — вакуум-насос; 14 — нейтрализатор; 15 — промыватель.
 Топка цилиндрической формы диаметром 3070 и высотой
4930 мм; кладка из огнеупорного кирпича и заключена в стальной
кожух. Генераторный газ подается в печь через четыре форсунки,
которые создают тангенциальное направление струи газа.
 Реторта диаметром 2000 и высотой 2200 мм емкостью 5,4 и*3 и
омываемой кислотой поверхностью 14,5 м2; материал котла —
термически и химически стойкий чугун толщиной 45 мм, содержащий кремний и некоторое количество марганца. Внутренние стенки
котла в верхней части футерованы плитами из ферросилида для
предупреждения разъедания стенок котла на границе фаз пар —
жидкость.
 Дефлегматор состоит из пяти чугунных царг диаметром 610 мм,
каждая высотой 800 мм\ они футерованы кислотоупорными керамическими материалами. Дефлегматор имеет насадку из колец
Рашига, расположенную на колосниковой решетке из ферросилида.
 168

Конденсатор имеет диаметр 465 и высоту 1560 мм. Верхний
часть конденсатора изготовлена из свинца, нижняя — из гомогенно
освинцованной стали. Конденсатор имеет насадку из колец Рашига
50x50 мм, которая располагается на колосниковой решетке из
ферросилида. Под конденсатором размещается свинцовый приемник диаметром 400 и высотой 500 мм, являющийся гидравлическим
затвором.
 Холодильник для купоросного масла поверхностью охлаждения
5,5 м2 изготовлен из двух чугунных чашеобразных сосудов, вставленных один в другой. Кислота протекает между стенками сосудов,
а вода омывает стенки как наружного, так и внутреннего сосудов.
 Установка Паулинга как и вообще все установки, в которых
тепло горячих газов передается через стенку, характерна относительно большим расходом тепла на тонну получаемой концентрированной кислоты. Так, по имеющимся у нас данным [44] о работе
установок Паулинга, расход условного топлива составляет ПО—
130 кг на тонну получаемой серной кислоты крепостью 96%, при
упарке ее от 71%, при этом она поступает в установку при температуре 70° С.
 Для повышения процента использования тепла и производительности концентрационных агрегатов проводится ряд мероприятий.
Например, предусматривается возврат части отходящих дымовых
газов обратно в топку, что позволит на 18—20%, повысить использование тепла. Однако более эффективным для повышения степени
использования тепла оказались предварительный подогрев и концентрирование слабой серной кислоты в так называемой колонне
отходящих газов.
 Таким образом, обычная схема концентрирования типа Паулинга дополняется колонной, установленной после дефлегматора, для
предварительного подогрева и концентрирования серной кислоты.
Колонна собирается из ферросилидовых царг, а низ ее, являющийся циркуляционным сборником и одновременно питателем реторты,
выполнен в виде стальной футерованной царги. Колонна заполнена
фарфоровыми кольцами на высоту 2100 мм. Над вводом кислоты
имеется слой колец в 250 мм, который служит брызгоуловителем.
 Необходимая плотность орошения кислотой этой колонны достигается путем циркуляции (с помощью насоса) части кислоты,
поступающей на упарку.
 Дымовые газы специальным дымососом отсасываются из-под
котла, продавливаются через колонну и при температуре 125—
130° С выбрасываются в атмосферу.
 Если одновременно частично возвращать отходящие дымовые
газы в топку, а остальные пропускать через дополнительную колонну для кислоты, то расход топлива для концентрирования серной кислоты можно довести примерно до 80 кг условного топлива
на одну тонну получаемой серной кислоты, а потерю тепла с отходящими газами — до уровня этих потерь в установках с непосредственным соприкосновением греющих газов с кислотой.
 169

Ниже приводятся расходные коэффициенты по установке Паулинга с использованием возврата части отходящих газов обратно
в топку и применением дополнительной колонны:
 Генераторный газ (1300 ккал), ж3 130—450
 Электроэнергия, кет • нас 4—5
 Вода, ж3:
 для охлаждения кислоты 11 —12
 для орошения конденсатора 12—13
 Ввиду того, что вода, отходящая от холодильников, вторично
используется для орошения конденсаторов, фактический расход
воды составляет 12—13 ж3.
 Указанные выше расходные коэффициенты относятся к одной
тонне моногидрата серной кислоты крепостью 96% при питании
установки 70%-ной H2S04 при температуре 70—100°С.
 Однако, несмотря на ряд проведенных мероприятий по лучшему
использованию тепла и увеличению производительности, установки
с применением реторт остаются малопроизводительными, способными концентрировать в сутки до 15—18 т серной кислоты.
 Несмотря на достоинства этих установок, заключающиеся в возможности получения весьма крепкой серной кислоты и отсутствии
необходимости в очистке выхлопных газов от кислотного тумана,
они не получили широкого распространения в СССР. Этот тип
установок может быть применен в случае необходимости концентрирования небольших количеств серной кислоты для получения
кислоты высокой концентрации (до 98%).
 Установки ретортного типа получили широкое распространение
в Германии [44].
 Установка с колоннами
 При концентрировании в ретортах серной кислоты до 96% крепости и выше они сильно изнашиваются из-за высокой температуры кипения кислоты (выше 300°С). Кроме того, при высокой
температуре кипения увеличиваются и потери серной кислоты на
ее испарение и разложение.
 Эти недостатки устранены в установке с применением колонн
типа Майснера, в которых концентрирование серной кислоты производится под вакуумом. Технологическая схема концентрирования
серной кислоты по Майснеру показана на рис. 70.
 Слабая серная кислота после денитрации или концентрирования
слабой азотной кислоты через промежуточный барометрический
сосуд 1 засасывается в колонну концентрирования серной кислоты
2, вверху-которой имеется дефлегматор. В колонне создается вакуум порядка 710—725 мм рт.ст. при помощи вакуум-насоса 5,
установленного в конце системы. Пары из колонны 2 поступают в
конденсатор 4 и далее в нейтрализатор 5, который питается
щелочью из бака 6. Конденсат из конденсатора 4 после нагрева
 170

холодной слабой серной кислоты в йодогревателе 7 и отбросна^
жидкость из нейтрализатора 5 через затвор 8 вместе с водой из
холодильника купоросного масла 9 сбрасываются в канализацию
 Горячая спадая
серная кислота
 Купоросное масло
 10 11
 i L7-L_
 Рис. 70. Схема технологического процесса концентрирования серной кислоты
 Майснера:
 1 — барометрический сосуд; 2— колонна; 3— вакуум-насос; 4 — конденсатор;
J—нейтрализатор; 6 — бак для щелочи; 7 — подогреватель; 8 — гидравлический
затвор; 9 — холодильник купоросного масла; 10 — центробежный насос; 11—сборник купоросного масла; 12 — промежуточный бак; 13 — буферный бак.
 В колонне поддерживается температура 215—220° С и получается серная кислота крепостью 95—97 %„ которая выходит из
нижней части колонны и поступает в холодильник 9 на охлаждение.
 Колонна 2, в которой происходит процесс концентрирования
серной кислоты (рис. 71), собрана из четырех ферросилидовых
царг внутренним диаметром 992 и высотой 900 мм с тарелками.
Каждая царга окружена металлической ванной, изготовленной из
цинка и свинца (по 50%) и нагреваемой змеевиками, через которые пропускается водяной пар давлением 60—64 атм и температурой 265—280° С. Установленный вверху колонны дефлегматор состоит из трех царг высотой 450 мм, каждая из которых имеет тарелку с колпаком и переливной патрубок.
 Производительность колонны 10 т/сутки H2S04 при питании
установки кислотой обычной температуры. При подаче на установку слабой серной кислоты температурой 150—160° С производительность колонны повышается до 14 т/сутки моногидрата H2SO4.
 171

Рис. 71. Колонна для концентрирования серной кислоты:
 1 — царга колонны; 2 — царга
дефлегматора; 3 — крышка; 4—
колпак; 5 — металлическая ванна; 6 — нагревательные змеевики; 7 — алюминиевое кольцо;
8 — поддон из свинца.

В установке Майснера на получение одной тонны серной кислоты крепостью 96%, (в пересчете на моногидрат) расходуется
примерно 525 кг пара давлением 60—64 атм.
 Преимущество установки Майснера по сравнению с ретортной
упаркой Паулинга— большая ее компактность. Так, например,
площадь, занимаемая колоннами Майснера, не более 40% площади,
требующейся для установки Паулинга той же мощности.
 Способ Майснера получил распространение в Германии, однако
на одной известной нам установке при ее эксплуатации выявились
трудности, заключавшиеся в растрескивании ферросилидовых царг
и нарушении уплотнений между царгами. К недостаткам этой установки следует отнести также применение водяного пара высокого
давления, что вызывает необходимость строительства котельной.
 В Советском Союзе установки типа Майснера применения не
нашли.
 Установка с нагревательными трубами
 Проблема устранения неплотностей и ликвидации причин, вызывающих растрескивание ферросилида в указанных выше концентраторах колонного типа, нашла свое решение в установках с применением нагревательных труб и метода стекающей пленки в установках типа Дюпон.
 Схема технологического процесса такой установки представлена на рис. 72.
 Слабая серная кислота, поступающая на концентрирование,
направляется в подогреватель 1, в котором она нагревается до температуры кипения и затем поступает в распределитель 2, из которого распределяется по трубам 4, где и происходит основной
процесс концентрирования серной кислоты. Трубы обогреваются
при помощи рубашек водяным паром давлением 19—20 атм, которое достаточно для концентрирования серной кислоты до крепости
92—94%,.
 Серная кислота смачивает стенки труб и в виде пленки стекает
по внутренней их поверхности.
 Концентрированная кислота, покидая трубы из ферросилида,
стекает вниз по свинцовым трубам с водяными рубашками, в которых она охлаждается от 170 до 30—60° С в зависимости от температуры воды, поступающей на охлаждение. Концы свинцовых труб
погружены в вакуум-бак 5, являющийся гидравлическим затвором
системы.
 Для конденсации паров воды и создания необходимого вакуума
(остаточное давление 25—30 мм рт. ст.) в установке предусматривается барометрический конденсатор 6. Несконденсировавшиеся
газы и воздух удаляются из системы при помощи двухступенчатого
эжектора 7, присоединяемого к барометрическому конденсатору.
 Концентрационный агрегат производительностью до 50 т/сутки
состоит из четырех секций; каждая представляет собой установку
 173

двух ферросилидовых труб внутренним диаметром 200 и длиной
каждая 3600 мм, смонтированных вертикально одна над другой.
Трубы имеют рубашку для обогрева паром. Общая поверхность
нагрева труб около 16 м2.
 Рис. 72. Схема технологического
процесса концентрирования серной кислоты в нагревательных
трубах:
 1 — подогреватель; 2 — распределитель; 3 — сепаратор; 4 —
нагревательные трубы; 5 — вакуум-бак; 6 — конденсатор; 7-
двухступенчатый эжектор.
 Подогреватель слабой кислоты состоит из двух таких же труб
также с паровыми рубашками; их суммарная поверхность нагрева 4 м2.
 Общий коэффициент теплопередачи как в трубах со
стекающей пленкой кислоты, так и в подогревателе 365—
390 ккал/м2 • нас • °С.
 174

Распределитель представляет собой стальной, футерованный
свинцом, бак диаметром 1200 мм. Для равномерного растекания
кислоты по трубам распределитель оборудован специальными перегородками и желобами, позволяющими получить однородную пленку в трубах.
 Оборудование установки смонтировано с учетом механических
и термических напряжений ферросилида, т. е. либо на катках, либо
на пружинных подвесках. По литературным данным [45], для получения купоросного масла крепостью 90,5—92,5% при питании установки кислотой 75,5—76,5% расходуется на тонну моногидрата:
 Водяного пара давлением 19—20 а гм. кг 720
 Воды, м3 30
 Электроэнергии, кет • час 0,5
 Потери серной кислоты при концентрировании составляют
0,3—0,5% количества кислоты, поступающей на упарку. Кислотность воды, выпускаемой из барометрического конденсатора, составляет около 0,01 %' H2S04.
 Эта установка по производительности средняя и довольно
проста по устройству, но имеет тот недостаток, что с течением времени на трубах появляются загрязнения, снижающие теплопередачу, поэтому система должна периодически промываться горячей
водой.
 Такая установка для концентрирования серной кислоты имела
распространение в США. Концентратор серной кислоты, действующий по этому принципу, применялся и для концентрирования азотной кислоты при атмосферном давлении. В этом случае коэффициент теплопередачи был примерно вдвое больше этого коэффициента, получавшегося при концентрировании серной кислоты.
 Установки вакуум-концентраторов
 Вакуум-концентраторы были одними из наиболее ранних аппаратов, в которых производилось концентрирование серной кислоты
под вакуумом. В промышленности известны вакуумные установки
нескольких типов; некоторые из них вследствие малой производительности и периодического действия потеряли свое промышленное
значение.
 Однако в результате усовершенствования конструкций и применения способа непрерывного концентрирования серной кислоты
вакуум-концентраторы продолжают применяться в промышленности. Особое значение они приобретают при необходимости концентрировать кислоты, загрязненные органическими примесями.
 Как было указано выше, разложение серной кислоты, загрязненной органическими примесями, увеличивается с повышением
температуры, под вакуумом же температура кипения серной кислоты значительно снижается; при остаточном давлении в
10 мм рт.ст. купоросное масло крепостью 95% кипит при температуре около 170° С.
 175

На рис. 73 приведена схема технологического процесса концентрирования серной кислоты в две ступени в вакуум-аппаратах.
 Слабая серная кислота концентрацией 68% при температуре
38° С насосом 4 подается в аппарат первой ступени 1, в котором
поддерживается остаточное давление в 50 мм рт. ст. Сконцентрированная до 82% серная кислота поступает в аппарат второй ступени 2, в котором поддерживается остаточное давление в 10 мм рт. ст.
 Пир
 Рис. 73. Схема технологического процесса концентрирования серной кислоты в
 в вакуум-аппаратах:
 7 и 2 — аппараты первой и второй ступени; 3 — холодильник купоросного масла;
4 — центробежные насосы; 5 — конденсаторы; 6 — двухступенчатый паровой
эжектор с промежуточным конденсатором; 7 — барометрический сосуд; 8 — вакуум-усилитель.
 В аппарате второй ступени серная кислота концентрируется до 93%.
и при температуре 160° С стекает в холодильник 3.
 В выпарных аппаратах нагревательной поверхностью являются
горизонтальные трубы, расположенные отдельными секциями. По
трубам сверху вниз поступает насыщенный водяной пар давлением
10 атм, за счет тепла которого и происходит концентрирование серной кислоты. Работа этих аппаратов основана на свободной циркуляции кислоты, поэтому общий коэффициент теплопередачи в них
в зависимости от загрязнения нагревательных труб 135—
400 ккал/м2 • час • °С.
 176

Необходимый вакуум в обеих ступенях установки создается
водой в конденсаторе смешения 5, а также пароводяным двухступенчатым эжектором 6.
 Устройство вакуум-концентратора, конденсатора и другой аппаратуры достаточно подробно изложено в технической литературе
[42, 46] и здесь не приводится.
 Ниже приводятся расходные коэффициенты на тонну моногидрата одной из установок вакуум-концентраторов Симонсона-Мантиуса, работающей по вышеуказанной схеме; ее производительность 136 т/сутки серной кислоты при концентрировании ее от 68
до 93% (в пересчете на моногидрат):
 Водяной пар 10 атм, кг 1050
 Вода при 24° С, м3 50
 Электроэнергия, кет • час 0,2
 При работе на чистой серной кислоте, получающейся после процесса денитрации, потери составляют 0,4—0,5% количества кислоты, поступающей на упарку.
 Вода из конденсатора и двухступенчатого эжектора, идущая в
барометрический сосуд 7, содержит до 0,03% H2S04 и поэтому
перед сбросом в водоем должна быть нейтрализована.
 Основной недостаток вакуум-концентраторов — сравнительно
быстрое загрязнение нагревательных элементов, снижающее производительность аппарата. Кроме того, нагревательные элементы
из ферросилида при высокой температуре дают трещины, что приводит к большим простоям аппарата.
 Вакуум-концентраторы применяются в США, но в Советском
Союзе распространения не получили.
 7. 	УСТАНОВКИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ НАГРЕВОМ КИСЛОТЫ
Установка Кесслера
 При концентрировании серной кислоты путем непосредственного соприкосновения с горячими газами значительно облегчается
передача тепла. В этом процессе концентрируемая кислота не
доводится до точки кипения, что является одной из положительных сторон таких установок.
 Развитая поверхность контакта газа и кислоты обеспечивает
интенсивные процессы массо- и теплопередачи.
 Одними из наиболее ранних аппаратов для концентрирования
серной кислоты соприкосновением с горячими газами были полые
башни (башни Гайара). Горячие газы из топки поступали в нижнюю часть башни, а сверху в нее вбрызгивалась серная кислота,
которая падала навстречу горячим газам и упаривалась.
 Производительность башни Гайара диаметром 2,6 и высотой
16 м составляла 50 т в сутки серной кислоты при упарке ее с 65 до
93—94%..
 12 	Зак. 1162
 177

Вследствие возникновения местных потоков газа в полой башне
и неравномерного распределения кислоты по всему ее объему,
ухудшающих взаимодействие газа с кислотой, этот способ концентрирования серной кислоты не получил широкого применения.
 Другим типом установки для концентрирования горячими газами является аппарат Кесслера, им было оборудовано большинство заводов, эксплуатировавшихся ранее в СССР.
 Технологическая схема концентрирования серной кислоты с
применением аппарата Кесслера представлена на рис. 74; в нее
входят следующие аппараты: топка, сатуратор, рекуператор, башня, электрофильтр и вентилятор.
 Рис. 74. Схема технологического процесса концентрирования серной кислоты в
 аппаратах Кесслера:
 1— напорный бак; 2— контрольная коробка; 3 — рекуператор; 4 — сатуратор;
5 — топка; 6 — холодильник; 7 — электрофильтр; 8 — поглотительная башня;
9 — вентилятор; 10 — центробежные насосы; 11 — сборник купоросного масла;
12 — сборник слабой серной кислоты.
 Слабая серная кислота из напорного бака 1 через контрольную
коробку 2 поступает в верхнюю часть рекуператора 3, имеющего
насадку. Подогретая и несколько упаренная кислота стекает в сатуратор 4, где соприкасается с горячими газами, идущими
навстречу ей из топки 5. Концентрирование серной кислоты в основном происходит в сатураторе, из которого кислота выходит крепостью 92—93%, и поступает в холодильник 6.
 Дымовые газы, полученные в результате сжигания топлива,
поступают в сатуратор при температуре 1000—1100° С, а выходят
из рекуператора с температурой 140—150° С.
 178

Для очистки газов от тумана и паров серной кислоты они проходят электрофильтр 7, а затем поступают на охлаждение в поглотительную башню 8, откуда вентилятором 9 выбрасываются в
атмосферу.
 Устройство аппарата Кесслера подробно описано в литературе
[42] и поэтому здесь не приводится.
 При концентрировании серной кислоты с 68 до 93% на установке Кесслера на тонну моногидрата расходуется:
 Топлива (мазут), кг 60
 Электроэнергии, кет-час 13,5
 Волы при 20° С, Л!3 10
 Пара, кг 20
 Потери серной кислоты с отходящими газами составляют
1,5-2%.
 Установки Кесслера могут работать на любом местном виде
топлива: газообразном, жидком и твердом, что является их положительным свойством. К числу их недостатков следует отнести
необходимость периодической чистки рекуператора с выгрузкой
насадки.
 Эти аппараты имеют небольшую производительность (порядка
20—25 т в сутки), поэтому в СССР вследствие все увеличивающегося масштаба производства такие установки распространения не
получили и были заменены более производительными аппаратами
барботажного типа. Установки Кесслера были распространены
главным образом в Англии.
 Установка с барботажным концентратором
 В аппаратах этого типа концентрирование производится путем
барботажа горячих газов через упариваемую кислоту. При барботаже в концентраторах взаимодействие горячих газов с упариваемой кислотой происходит как в слое кислоты, так и в зоне брызг,
где на поверхности капель происходит хорошая теплопередача.
 Аппараты подобного типа применяются с 1931 г. С этого времени они получили в СССР широкую известность и считаются
наиболее удобными и экономичными для концентрирования серной
кислоты.
 Со времени промышленного применения барботажных аппаратов в них внесены значительные усовершенствования, направленные на улучшение конструкции отдельных узлов и увеличение
производительности.
 Остановимся подробнее на барботажном концентраторе современного типа, применяемом в промышленности.
 Схема технологического процесса концентрирования серной
кислоты с применением концентраторов барботажного типа представлена на рис. 75.
 12*
 179

. Слабая серная кислота крепостью 68—70% при температуре
140—160° С по трубопроводу из ферросилида поступает в напорный
бак /, в котором благодаря небольшому переливу создается
постоянный уровень кислоты, обеспечивающий равномерную
подачу ее на концентрирование. Из напорного бака кислота через
регулирующий клапан поступает в расходомер 2 и далее в третью
камеру концентратора 3. Избыток кислоты из напорного бака
перетекает в холодильник 4 и затем в хранилище.
 Рис. 75. Схема технологического процесса концентрирования серной кислоты в
барботажном концентраторе:
 / — напорный бак; 2 — расходомер; 3 — концентратор; 4 и 5 — холодильники
слабой серной кислоты и купоросного масла; 6 — топка; 7 — воздуходувка;
8 — электрофильтр; 9 — сборник купоросного масла; 10 — центробежный насос.
 В третьей камере концентратора серная кислота подогревается
и несколько укрепляется за счет барботажа газов, поступающих
из топки.
 Концентратор разделен на три камеры перегородками с вмонтированными барботажпыми коленами из ферросилида, в которых
имеются отверстия для перелива кислоты. Через эти отверстия
кислота перетекает из третьей камеры в первую, откуда укрепленная до крепости 92,5—95%, при температуре 220—250°С поступает
в холодильник 5. Концентрирование серной кислоты в барботажном концентраторе происходит за счет барботажа топочных газов,
получаемых в топке 6.
 180

Основной вид топлива для этих установок — мазут, однако в
последнее время, вследствие бурного роста производства газа в
стране, последний стал широко применяться в концентраторах барботажного типа.
 Газ из магистрали через регулирующий клапан поступает в газовую горелку на фронте топки. Газ сжигается за счет воздуха,
подаваемого в топку с помощью высоконапорной воздуходувки 7,
обычно работающей на несколько концентрационных агрегатов.
 Температура в топке около 1100—1200°С, однако при такой
температуре топочные газы не могут быть направлены в концентратор из-за быстрого износа и выхода из строя барботажных
груб, установленных в первой камере концентратора, поэтому в
конце топки газы разбавляются воздухом и охлаждаются до температуры 850—900° С. Воздух поступает по двум каналам, устроенным в кладке топки.
 В конце топки в верхней ее части имеется соединенный с концентратором газоход, при помощи которого топочные газы распределяются по барботажным трубам концентратора. Разводка газохода предусматривает подачу топочных газов как в первую, так и
во вторую камеры концентратора.
 Такая схема подачи газов в концентратор несколько выравнивает давление газа в камерах и позволяет вести процесс концентрирования серной кислоты с меньшим туманообразованием (см.
ниже).
 Топочные газы, поступающие в первую камеру, барботируют
через кислоту и в результате эффективной теплопередачи отдают
тепло кислоте и одновременно насыщаются парами воды. Пройдя
первую и вторую камеры концентратора, газы поступают в третью,
в которой они также барботируют через кислоту и дополнительно
насыщаются парами воды; наконец, охлажденные до 150—160°С
газы вместе с парами воды, брызгами и туманом серной кислоты
поступают в электрофильтр 8 на очистку. Вместе с газами в электрофильтр в виде брызг и тумана уносится до 10%. общего количества серной кислоты, поступающего на концентрирование. Уловленная в электрофильтре кислота в виде конденсата крепостью
примерно 70%, при температуре около 150° С возвращается в первую камеру концентратора.
 8. 	АППАРАТУРА УСТАНОВКИ С БАРБОТАЖНЫМ КОНЦЕНТРАТОРОМ
 Топка
 Топка барботажного концентратора (рис. 76) представляет
собой цилиндр наружным диаметром 3000 и длиной 6000 мм из
стали толщиной 10 мм. Внутри цилиндр выложен 5-мм листовым
асбестом и имеет футеровку, состоящую из трех слоев общей толщиной 440 мм. Футеровочные слои распределяются следующим
 181

ос
 to
 Рис. 76. Топка барботажного концентратора:
 / — стальной кожух; 2 — асбест; 3 — красный кирпич; 4 — огнеупорный кирпич; 5 — канал для вторичного воздуха; 6 — газомазутная форсунка; 7 — смотровое окно; 8 — задвижка для воздуха; 9 — лебедка для поднятия клапана; 10 — гильза для
 термопары.

образом: внешний слой футеровки, ближайший к стальному кожуху, сделан из красного кирпича в четверть — 65 мм, средний
толщиной в 250 мм выполнен из огнеупорного кирпича, внутренний
слой из огнеупорного кирпича толщиной 125 мм.
 Такое распределение слоев огнеупорного кирпича позволяет
при ремонтах футеровки топки ограничиваться заменой слоя футеровки меньшей толщины, что приводит к более экономному расходованию огнеупорного кирпича.
 В кладке топки с обеих сторон сделаны каналы для подачи
воздуха на охлаждение дымовых газов, поступающих из топки в
концентратор. В старых конструкциях топка внутри разделена
перегородками на камеры, представляющими собой мелкие решетки из огнеупорного кирпича. В современных конструкциях топок
таких перегородок не устраивают из-за их быстрого разрушения,
малого влияния на процессы горения топлива и смешения горячих
газов с воздухом.
 С фронта топки устроен специальный короб, через который
поступает воздух. Подаваемый в топку воздух распределяется по
двум направлениям: 1) через завихритель поступает в основное
отверстие в центре передней стенки и затем в топочное пространство для сжигания топлива и 2) по двум боковым каналам — в
конец топки для охлаждения газов.
 Общее количество воздуха, поступающего в топку, регулируется задвижкой, установленной перед входом воздуха в топку, по
каналам воздух распределяется с помощью шиберных задвижек с
маховичками, установленных в каналах, по которым поступает
воздух.
 На коробе для подвода воздуха в топку в центральной его части
имеется штуцер, к которому присоединяются завихритель и диск
с укрепленной газомазутной горелкой. На рис. 77 показана установка такой горелки для концентратора, работающего на газе;
мазут здесь является резервным топливом.
 Газомазутная горелка представляет собой стальную трубу диаметром 219 и длиной 1180 мм, в которую поступает газ из газовой
магистрали. В конце трубы, обращенном в топку, имеется 30 щелевых отверстий размерами 35x6 мм, расположенных равномерно
по периметру трубы под углом 15° к оси трубы на расстоянии 25мм
от ее конца Газ выходит из этих отверстий и равномерно смешивается с воздухом, поступающим в топку для его сжигания.
Мазутная форсунка помещена в специальную трубу, расположенную в центре горелки, и может быть использована при работе
топки на мазуте.
 Для наблюдения за горением топлива на фронте топки имеются
смотровые окна — стальные трубы с фланцами, между которыми
зажато стекло; чтобы это стекло не лопалось под воздействием
тепла, излучаемого топкой, оно охлаждается воздухом, подводимым к нему по трубке от воздушного короба.
 Мазут, поступающий из форсунки, воспламеняют при помощи
ручного факела, для чего на фронте топки имеется откидная
 183

Рис. 77. Установка газомазутной горелки на фронте топки:
 1 — газомазутная горелка; 2 — завихритель; 3 — мазутная форсунка-
 184

дверца; ее используют также при разжигании газовой горелки с
помощью переносного запальника.
 В отличие от старых конструкций, во вновь проектируемых
топках вместо двух предусматривается один газоход для выхода
горячих газов; это конструктивное изменение значительно улучшило эксплуатацию топок и ликвидировало частый обвал футеровки в месте выхода газоходов. Конструкция газохода показана
на рис. 78.
 На газоходе установлен чугунный тройник с клапаном из хромистой стали на штанге, которая соединена стальным тросом с
ручной лебедкой, установленной на передней стенке топки. При
помощи лебедки этот клапан может подниматься или опускаться,
открывая или закрывая отверстие, направляя газы в атмосферу при
разжигании топки, для чего предусмотрена дымовая труба диаметром 500 мм.
 При длительной эксплуатации топок пусковые клапаны могут
пригорать и при аварийном открывании такого клапана лебедкой
иногда происходит обрыв троса. На одном из предприятий под
клапан был подведен холодный воздух от воздушной коробки
топки, что полностью ликвидировало ненормальности в работе
клапана.
 При работе топок на газе в случае нарушения нормального
технологического режима не исключена возможность образования
так называемых хлопков, которые в отдельных случаях могут привести к разрушениям оборудования и авариям; поэтому на выходящем из топки газоходе устанавливается предохранительный
клапан (рис. 79), представляющий собой диафрагму диаметром
500 мм, зажатую между двумя фланцами. Диафрагма изготовляется из белой жести толщиной 0,5 мм и от температурного воздействия топочных газов защищена двумя слоями асбестового
картона толщиной 5 мм.
 Для определения температуры горения в топке имеется термопара, которая вставляется в специальный штуцер, расположенный
в верхней части топки на расстоянии 1600 мм от оси штуцера, предназначенного для выхода газа из топки.
 Температура газов, выходящих из топки, замеряется термопарой, установленной в тройнике выходного газохода топки.
 При работе топок на мазуте или природном и нефтяном газе
тепловое напряжение их принимается согласно нормам [49]
200-*-250 • 103 ккал/час на 1 м3 топочного объема при коэффициенте избытка воздуха 1,15.
 Представленная на рис. 76 топка имеет топочное пространство
объемом 17 м3, которое обеспечивает получение тепла
4250* 103 ккал/час. Этого количества тепла достаточно для получения более 200 т в сутки купоросного масла при концентрировании
серной кислоты крепостью 68—69%,.
 Необходимо отметить, что указанные выше нормы теплового
напряжения топочного пространства не максимальные.
 185

5
 Рис. 78. Конструкция газохода:
 1 — тройник; 2 — клапан; 3 — шамотный камень; 4— штанга; 5 —трос;
6 — труба подвода воздуха; 7 — штуцер для термопары
 186

На некоторых заводах для защиты футеровки топки повышают
напор и увеличивают коэффициент избытка вдуваемого воздуха.
В этом случае тепловое напряжение топки достигает (300—
350) 103 ккал/час на 1 ж3 топочного объема.
 Рис. 79. Установка предохранительного клапана:
 1 — диафрагма; 2 — асбестовый картон; 3 — лючок для осмотра диафрагмы
 Концентратор
 Барботажный концентратор (рис. 80) представляет собой горизонтальный сварной цилиндр из стали толщиной 12, наружным
диаметром 3000, длиной 10500 мм. Корпус концентратора обычно
изготовляется со сферическими днищами, но работают концентраторы и с плоскими днищами, имеющими ребра жесткости.
 Внутпн пилиндп футерован кислотоупорными материалами
слоем толщиной 290 мм. Футеровка производится следующим
 187

Рис. 80. Барботажный концентратор:
 1 — стальной корпус; 2—футеровка; 3 — барботажная труба; 4 — барботажное
нал для кислоты; 6 — площадка для обслуживания; 7 — люк для чистки,
 колено; 5 — ка-
8 — перегородка.

образом: вначале металлическая поверхность корпуса, за исключением верхней его части, где расположены отверстия для люков,
окрашивается жидким раствором диабазовой замазки слоем в
5 мм; затем производится футеровка двумя слоями диабазовой
плитки толщиной 18 мм на диабазовой замазке, после чего поверхность обкладывается асбестом толщиной 10 мм. В верхней части
аппарата в местах расположения горловин и люков асбест выводится на металлическую поверхность корпуса и приклеивается;
затем производится футеровка в два слоя кислотоупорным кирпичом по 113 мм на диабазовой замазке. Футеровка же верхней части
корпуса концентратора, вокруг люков и горловин, ввиду трудности
разделки этих участков кислотоупорным кирпичом выполняется из
андезитовых камней толщиной 150 мм в два слоя.
 В описанной футеровке диабазовая плитка служит непроницаемым подслоем, поэтому при ее укладке особое внимание необходимо обратить на высококачественное выполнение швов, которые
должны быть минимальной ширины и хорошо заполнены. Асбест
является компенсатором, предохраняющим диабазовую плитку от
раздавливания кирпичом при расширении его от температурных
воздействий. Кислотоупорный кирпич является броней, защищающей корпус от агрессивной среды и температуры.
 Внутри концентратор разделен на три камеры перегородками
из кирпича Толщиной 460 мм: первая камера по ходу газов имеет
длину 3650, вторая — 2640 и третья — 2700 мм. В перегородках
камер имеется по два канала сечением 150x180 мм, через которые
упариваемая кислота поступает из третьей камеры во вторую, а
затем в первую.
 Вверху концентратора имеются штуцера для присоединения к
ним газоходов, идущих от топки к концентратору и из последнего
в электрофильтр. Внутренний диаметр штуцеров для газоходов
510 мм, диаметр штуцера для газохода, подсоединенного к электрофильтру, 1000 мм- Кроме того, вверху каждой камеры имеются
люки для ремонта и чистки аппарата диаметром 650 мм\ эти люки
закрываются андезитовыми крышками, состоящими из двух половин; сверху крышек укладывается слой кислотоупорного кирпича
насухо и затем слой в 65 мм из кислотоупорного кирпича на диабазовой замазке. Сверху люк закрывается освинцованной стальной
крышкой на болтах. В крышке люка имеются штуцера, в которые
вставляются гильзы из ферросилида для установки термометра и
манометра.
 В третьей камере имеется штуцер для гильзы диаметром 70 мм,
через которую кислота поступает в аппарат для концентрирования.
На гильзу, расположенную на 350 мм выше оси концентратора, с
внутренней стороны надевается посаженная на андезитовой замазке труба, которая погружается в кислоту; с ее помощью создается гидравлический затвор, благодаря которому газы не выбиваются из аппарата в помещение.
 В первой камере ниже оси концентратора на 285 мм имеется
штуцер для стекания купоросного масла в холодильник; диаметр
 189

гильзы, вставленной в штуцер, 200 мм. К гильзе присоединяется
труба из ферросилида (отлитая вместе с коленом), которая опускается в кислоту, находящуюся в холодильнике, и образует
гидравлический затвор, не позволяющий газам выбиваться наружу.
 Внизу первой и второй камер, в которых происходит наибольшее выделение шлама из кислоты, имеются штуцера диаметром
200 мм для окончательной очистки концентратора, которые изнутри
закрываются пробками из андезита и имеют освинцованные
заглушки.
 Все штуцера для входа и выхода кислоты, выхода газа в электрофильтр, а также люки обкладываются листовым свинцом толщиной 5 мм, который изнутри припаивается свинцом к корпусу
аппарата на полуде и плакировке, а снаружи выводится на фланец
штуцера. Штуцера входа газов из топки в концентратор свинцом
не обкладываются. Освинцовка штуцеров должна производиться
при монтаже металлического корпуса до установки его на фундамент, так как после установки концентратора выполнять свинцовопаяльные работы значительно труднее.
 Газоходы для направления газов из топки в камеру окончательного концентрирования и в камеру предварительного упаривания
сделаны из стали и футерованы огнеупорным кирпичом толщиной
125 мм. Газ из топки поступает по двум газоходам наружными
диаметрами 840 мм, имеющими линзовые компенсаторы.
 В первой камере установлены три барботажные
трубы, во второй — одна. Барботажные трубы в
первой камере изготовляются из хромистой стали
Х-28 внутренним диаметром 450 мм со стенкой толщиной 20 мм. Для лучшего распределения газа барботажная труба в нижней части имеет зубцы высотой 100 мм, в верхней — заплечное кольцо, которым
она опирается на седло из хромистой стали.
 Во второй камере барботажная труба состоит из
двух частей; верхняя часть, как и труба для первой
камеры, — из стали Х-28, нижняя часть, ввиду наличия в камере более слабой кислоты — из ферросилида (рис. 81).
 Рис. 81. Составная барботажная труба:
 1 — труба из ферросилида; 2 — труба из хромистой стали;
3 — ушко.
 По камерам концентратора газ распределяется с помощью колец различного диаметра, которые укладываются на барботажную
трубу во второй камере концентратора. Для перехода газа из
одной камеры в другую в каждой перегородке имеются по три
барботажных колена из ферросилида диаметром 400 мм с зубцами
внизу высотой 100 мм.
 При монтаже концентратора для обеспечения нормальной работы весьма важно выдержать так называемые установочные бар-
 190

ботажные уровни, т. е. расстояния от верхнего обреза зубцов
барботера до низа отверстия для перелива кислоты. Обычно при
проектировании концентратора принимают следующие размеры
этих расстояний: в первой камере 15 мм, во второй и третьей камерах по 30 мм.
 Правильность установки заданных барботажных уровней очень
удобно проверять с помощью U-образного манометра, изготовленного из резинового шланга и стеклянных наконечников, на которых
нанесены деления. Эта операция столь важна, что на нее должен
составляться акт, как на скрытые работы.
 Газоход, по которому газы из концентратора поступают в электрофильтр, обычно называют шлемовой трубой. Она изготовляется
из листовой стали толщиной 4 мм и футеруется двумя слоями диабазовой плитки по 18 мм, слоем асбеста 3 мм и кислотоупорным
кирпичом толщиной 65 мм.
 В барботажных аппаратах создается очень хороший контакт
между газом и жидкостью, поэтому их производительность зависит
только от подачи тепла, т. е. от температуры и количества поступающих в концентратор топочных газов. Однако в существующих
конструкциях аппаратов повышение температуры газов, поступающих в концентратор, ограничивается необходимостью сохранить
от разрушения барботажные трубы и футеровку, а их количество
ограничивается величиной сопротивления газовому потоку и напором воздуходувки, преодолевающим это сопротивление.
 Для повышения производительности концентраторов без увеличения их сопротивления авторами предложен высокопроизводительный концентратор, показанный на рис. 82.
 В первой камере этого концентратора установлены четыре барботажные трубы большего диаметра; количество барботажных
колен увеличено с трех до пяти; увеличено также до шести количество переливных каналов для кислоты в перегородках. Установка
дополнительных барботеров оказалась возможной благодаря изменению сечения^ концентратора без увеличения его высоты. Как
видно из рисунка, концентратору придана эллипсовидная форма, что выгодно отличает его от аппарата с круглым сечением.
 Проектная производительность такого концентратора составляет 300 т в сутки купоросного масла крепостью 95% при упарке
кислоты концентрацией 67%.
 Расход материалов на сооружение такого аппарата сократился
с 0,9 до 0,6 т на тонну купоросного масла, получаемого в сутки, по
сравнению с действующими конструкциями.
 Ниже приводится примерный расчет материального и теплового
балансов барботажного концентратора.
 Материальный и тепловой балансы концентратора в основном
сводятся к определению расхода топлива и воздуха, необходимого
для концентрирования серной кислоты. На основании балансов
определяются расходные коэффициенты для получения тонны
купоросного масла.
 191

Для составления балансов принимаем следующие исходные
данные:
 1) производительность коннентпатора 300 т/сутки моногидрата
серной кислоты концентрацией 95%;
 2) концентрация серной кислоты, поступающей на концентрирование, 67%, температура кислоты 120° С;
 3) температура купоросного масла, вытекающего из концентратора, -250° С;
 Рис. 82. Высокопроизводительный концентратор.
 4) температура топочных газов 850° С;
 5) количество конденсата, получаемого в электрофильтре, равно 10% производительности аппарата (5% за счет конденсации
паров, 5% за счет брызг);
 6) крепость конденсата 70% H2SO4, температура 130°С;
 7) потеря серной кислоты с отходящими газами 1,5%, из которых 0,1% улетает в атмосферу в виде паров и 1,4% в виде SO2,
полученого за счет разложения серной кислоты;
 8) в качестве топлива используется природный газ; для примерного расчета принимаем следующий его состав: 59,9% СН4,
17,5% С2Н6, 10,5% С3Н8, 0,16% С4Ню, 11,8% N2, прочие газы—
0,14% (всего 100%); теплота сгорания этого газа QHp=
10000 ккал/нм3.
 Материальный расчет концентратора:
 1) 	количество слабей серной кислоты, поступающее в концен-
 1 Г П/ 3UU • 1,015 АСА А I
 тратор, с учетом 1,5% потерь —— =454,4 т/сутки или
 18920 кг!час;
 192

2) из электрофильтра возвращается конденсат в количестве
—Q—7- >! = 42,9 т/сутки или 1785 кг)час;
 3) при концентрировании серная кислота разлагается по формуле
 H2S04-> SO2+V2 О2 + Н2О —52120 ккал/кг-моль;
 всего серной кислоты разлагается 1,4%, т. е. 300*0,014 = 4,2 т/сутки
или 175 кг/час.
 При разложении серной кислоты образуются:
 S02 = —gg—- = 114,2 кг/час,
 02 = =28,6 кг/час,
 Н20 = ~~~9818 =^2,2 кг/час;
 4) уносится с газами паров серной кислоты 300*0,001 =
= 0,3 т/сутки или 12,5 кг/час;
 5) в концентраторе выпаривается вода без учета воды, образующейся в результате разложения серной кислоты: 454,4 + 42,9 —
 —(~б~95~ "^00 * 0,015+ 15+ 7 ^ = 140 т/сутки или 5830 кг/час\
 6) Выход купоросного масла ^^- = 316 т/сутки или 13158 кг/час
П2500 кг/час моногидрата).
 Тепловой расчет концентратора. Составим расчет горения газа
и определим расход воздуха для горения и разбавления дымовых
газов. Расчет проведем для 1 нмъ газа, пользуясь нормативным
методом теплового расчета котельных агрегатов [49].
 1. Теоретическое количество воздуха для сжигания 1 нм3 сухого
газа определяется формулой
 V- 0,047б[0,5СО + 0,5Н2 + 1,5H,S + ]£( m + + jCmH„ -
 — 02] нмг/нмъ,
 Для заданного состава природного газа теоретическое количество воздуха
 V°= 0,047б[(1 + +)59,9 + ( 2 + 4-) 17-5 +( 3 + т) 10>5 + ( 4 +
+ -4°-) 0.16 ] = 11,17 нм31нм3.
 13 	Зак. 1162
 193

Действительный расход воздуха при избытке, равном 2,
 V = 11,17 • 2 = 22,34 нм3/нм3.
 . 2. Теоретический объем азота определяется формулой
 У«М2 = 0,79У° + -^нм*/нм\
 тогда
 V°N2 = 0,79 • 11,17 + = 8,94 нм3/нм3.
 3. 	Объем трехатомных газов (CO2 + SO2) определяется формулой
 I/ RO, - 0.01 (С02 + СО + H4s + £ щСтНп ) нм3/нм3,
 тогда V С02 =0,01(59,9 + 2* 17,5 + 3* 10,5+4*0,16) = 1,27 нм3/нм3.
 4. 	Теоретический объем водяных паров определяется формулой
 y°Heo=°,0l(H2S + Н2 +£-J-.CmH„+0,124rfr.TJ1)+0,0161 V® нм3/нм3,
 где drTJI — влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к
1 нм3 сухого газа, г/нм3.
 Из природных газов, подаваемых на большие расстояния, влага
удаляется, и влагосодержание газов можно считать отвечающим
насыщению при 10° С, т. е. 10,1 г/нм3 сухого газа.
 Теоретический объем водяных паров 1/н2о° = 0,01 (2-59,9 + 3-17,5 +
+ 4 • 10,5 + 5-0,16 + 0,124-10,1) +0,0161 • 11,17 = 2,35 нм3/нм3.
 В формуле для определения объема водяных паров влагосодержание воздуха d принято равным 10 г на килограмм сухого воздуха. Если по заданию влагосодержание воздуха существенно
отличается от указанного, то объем водяных паров, определенный
по этой формуле, должен быть изменен на A Vh2O = 0,0016 а V0 (d —
—10) нм3/нм3.
 5. 	Количество дымовых газов и их состав на 1 нм3 газа при принятом избытке воздуха:
 Г азы Объем, нм3
 С02 1,27 (5,3%)
 N2 8,94+11,17-0,79=17,76 (74,4%)
 02 11,17*0,21=2,35 (9,7%)
 Н20 . 2,35+11,17*0,0161 = 2,53 (10,6%)
 Итого ... 23,91 (1.00,0%)
 194

6. 	Полезное тепловыделение в топке определяется формулой
 QT = Q„P —+ Q„,
 где Q„p = 10 000 ккал/нм? — теплота сгорания газа;
 Цъ = 1 %'— потеря тепла от химической неполноты горения;
 Цъ = 3%!— потери тепла в окружающую среду;
 Qb — тепло, вносимое в топку воздухом,
 QB = aV°CtXB;
 здесь С = 0,315 ккал/нм3 — теплоемкость воздуха;
 ^хп = 20° С — температура воздуха, поступающего в топку;
 QB = 2 • 11,17* 0,315 • 20= 140 ккал/нм*\ следовательно
 QT = 10000 3 -f-140 = 9740 ккал/нм? .
 7. 	Температуру продуктов сгорания определим пользуясь значениями их теплосодержаний при определенной температуре. Результаты вычислений приведены в табл. 11.
 Таблица 11
 <*, с
 J°T ~ VCOa ССОа + VN2CNa +
+ VH20CH20 *к**1«*
 J°Q=VBCB ккал/нм8
 j=rr+j\
ккал/нм3
 1100
 1,27 • 587+8,94 • 369 + 2,53 * 460=5205
 11,17 • 381 = 4255
 9460
 1200
 1,27 • 649+8,94 • 405+2,53 • 509=5730
 11,17 • 419 = 4680
 10410
 Интерполируя значения теплосодержаний, определяем, что температура газов в топке равна 1130° С.
 8. 	Для снижения температуры дымовых газов до 850° С в конце
топки они разбавляются холодным воздухом. Расход воздуха для
охлаждения газов определяется уравнением:
 , A(CT'tT' -Cr"tr")
 ^ Г " . с * i * ’
 '-•В в tB
 где Л = 23,91 нм3/нм3 — объем дымовых газов;
 #/=1130° С — температура газов до смешения;
 С/— теплоемкость газов при //=1130° С, определенная по правилу смешения:
 С/=0,053 • 0,535+0,744 • 0,336 + 0,097 • 0,357 + 0,106 • 0,420=
=0,357 ккал/нм3-,
 //'=850° С —температура газов после смешения;
 Ст" — теплоемкость газов после смешения:
 13*
 195

Сг"=0,053 • 0,514 + 0,744 • 0,328 + 0,097 • 0,348 + 0,106•0,40 =
= 0,346 ккал/нмъ\
 Св"=0,339 ккал/нм?— теплоемкость воздуха при £В"=850°С;
Св'=0,315 ккал/нм?— теплоемкость воздуха при tB' = 20° С;
 23.91(0,357 - ИЗО -0,346 • 850)
0,339 • 850 — 0,315 • 20
 9,3 нмг/нмг.
 9. 	Количество и состав дымовых газов, поступающих в концентратор, с учетом дополнительного воздуха (на 1 нмъ сжигаемого
газа):
 Г азы Объем, нм3
 С02 1,27 (3,8%)
 N2 17,76+9,3‘0,79=25.И (75,4%)
 02 2,35+9,3*0,21= 4,30 (12,8%)
 Н20 . 2,53+9,3 «0,0161=2,68 (8,0%)
 Итого . . . 33,36 (100,0%)
 Теплоемкость дымовых газов, определенная вышеуказанным
образом, составит Сг=0,340 ккал/нм3.
 Тепловой баланс концентратора за один час. Воспользовавшись
данными материального и теплового расчетов, составим тепловой
баланс концентратора за один час.
 Приход тепла слагается из следующих статей:
 1) тепло, приносимое слабой 67%-ной серной кислотой, поступающей в концентратор при ^=120° С,
 Qi = 18 920 • 65,5=1 232 300 ккал/час,
 где 65,5 ккал/кг — теплосодержание 67%-ной H2SO4 при 120°С
 2) тепло, приносимое дымовыми газами, поступающими из
топки,
 Q2=33,36 • х * 0,340 • 850 = 9640.т ккал/час,
 где х — количество сжигаемого в час газа, нмъ\
 3) 	тепло, приносимое конденсатом серной кислоты, поступающим из электрофильтра при температуре 130° С,
 Q3 = 1785 • 69,5= 124 000 ккал/час,
 где 69,5 ккал/кг — теплосодержание 70%-ной H2S04 при 130°С.
 Всего приходит тепла в концентратор
Qo6m= 1 232 300 +9640л: +124 000= 1 356 300+9640л: ккал/час.
 196

Расход тепла в концентраторе слагается из следующих
статей:
 1) расход тепла с отходящим из концентратора купоросным
маслом при / = 250° С
 Qi = 13 158 • 107= 1 407 000 ккал/час,
 где 107 ккал/кг — теплосодержание 95%-ной H2S04 при 250°С;
 2) тепло, уносимое брызгами серной кислоты, увлекаемыми
газами в электрофильтр,
 Q2= 1785 • 0,5 • 84,4 = 75 300 ккал/час,
 где 84,4 ккал/кг — теплосодержание 67%-ной H2S04 при 150°;
 3) тепло, затрачиваемое на испарение серной кислоты; всего
серной кислоты испаряется:
 1785 • 0,5 - 0,7+ 12,5 = 637 кг/час;
 Qs = 637 • 122=77 700 ккал/час,
 где 122 ккал/кг — скрытая теплота парообразования H2S04;
 4) тепло, уходящее из концентратора с парами серной кислоты,
 Q4 = 637 *56,5 = 36 000 ккал/кг,
 где 56,5 ккал/кг — теплосодержание 100%-ной H2S04 при *=150°С;
 5) тепло,уносимое водяным паром, выделяющимся при упарке
и разложении H2S04. Всего выделяется воды 5862,2 кг/час (при
упарке 5830 кг/час и разложении 32,2 кг/час)\ следовательно,
 Q5 = 5862,2 • 662,9 = 3 887 200 ккал/кг,
 где 662,9 ккал/кг — теплосодержание водяного пара при 150° С;
 6) 	теплота дегидратации серной кислоты от 67%-ной до
95%-ной определяется по формуле
 а _ п • 17860
~ п + 1,7983 ’
 где п — отношение числа молей Н20 к числу молей H2S04.
 х *0,95
 Определим п для 95%-ной H2S04; в ней содержится-
 98
 = 0,0097* моля серной кислоты и х ^q05 ■ =0,0028* моля воды;
0,0028 х АО
 отсюда fi— = 0,3.
 Теплота разбавления для 95%-ной серной кислоты
 17860 0,3 осс. , 2554 ,
 q = (уз:}ГГ7983 = ^4 ккал/моль, или-Qft—=25,05 ккал/кг.
 98
 197

Рассчитанная таким же образом или взятая из приложения XIV
теплота разведения для 67%-ной H2S04 составит 109,05 ккал/кг.
 Количество серной кислоты, подвергшейся дегидратации,
18 920 • 0,67+1785 • 0,5 • 0,7= 13 288 кг/час. Теплота дегидратации
 Q6= 13288(109,05—25,05) = 1 116200 ккал/час;
 7) тепло разложения серной кислоты; при концентрировании
разлагается 175 кг/час серной кислоты; тепловой эффект:
 п 175 • 52120 ЛОЛЛ„
 У? = gg = 93 000 ккал/час;
 8) тепло, уносимое продуктами разложения серной кислоты.
В результате разложения серной кислоты образуется 114,2 кг/час
S02 и 28,6 кг/час 02. Теплоемкость S02 при 150° С равна
0,155 ккал/кг, а 02 при той же температуре равна 0,222 ккал/кг.
 Q8= (114,2.0,155 + 28,6 • 0,222) 150 = 3600 ккал/час;
 9) тепло дымовых газов, уходящих в электрофильтр при 150°С.
 В течение часа в электрофильтр поступает 33,36* нм3 газов;
 теплоемкость газов при 150° С Сг = 0,320 ккал/нм?\
 Qg = 33,36* • 0,320 • 150= 1601* ккал/час\
 10) 	потери тепла концентратором в окружающую среду. Принятый для расчета концентратор имеет форму эллипса с размерами
осей 3x4 м и общую длину 10 м\ первая камера имеет длину 4 м,
вторая и третья камеры 6 м.
 Температуру стенок концентратора принимаем для первой камеры 80° С, для второй и третьей камер 50° С.
 Периметр эллипса определяем по следующей приближенной
формуле:
 £/-я["±±+|/'£±ЕГ],
 где а и b — полуоси эллипса; тогда
 17-3,14
 [
 1,5^2
 2
 1,5а + 2а
 2
 11,1 М.
 Поверхности излучения: первой камеры F1 = ll,l*4 +
 + 3,14• 1,5• 2 = 53.8 ж2; второй и третьей камер F2= 11,1-6 +
+ 3,14-1,5-2 = 76 м2.
 Для определения суммарного коэффициента теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией воспользуемся формулой [50]
 а = 8,4 +0,06 Д t,
 где At—разность температур поверхности стенки концентратора
и окружающего воздуха.
 Принимаем температуру воздуха 20° С.
 198

Коэффициент теплоотдачи: для первой камеры составит
oil = 8,4 + 0,06 (80—20) = 12 ккал/м2 • час *°С; для второй и третьей
камер «;>,з=8,4+0,06(50—20) = 10,2 ккал/м2 • час •'’С.
 Общие потери тепла в окружающую среду
 Qio= 12 • 53,8(80-20) +10,2 • 76(50-20) =61 000 ккал/час.
 Полный расход тепла:
 <2общ = 1407000 + 75300 + 77700 + 36000 + 3887200 + 1116200 +
 + 93000 + 3600 + 1601л: + 61000 = 6757000 + 1 Шхккал/час.
 Для определения расхода топлива приравняем значения прихода и расхода тепла: 1 356 300+9640х = 6 757 000+1601*; откуда
х=671,8 нм3/час.
 Расход газа на 1 т моногидрата H2SO4
 ^ 671,8 со 0 о
 G — -10 - =53,8 нм3.
 IZ
 Определим часовое количество и состав газов, уходящих из
концентратора:
 Г азы
 Объем, нм3
 Вес, кг
 С02. .
 . . 1,27-671,8 = 853,18
 (2,86%)
 1675,9
 (4,88%)
 N,. • .
 . 25,11 671,8 =16868,90
 (56,66%)
 21086,1
 (61,38%)
 02. . .
 . 4,3 • 671,8 +
 28,6 • 22,4
 + 32 - = 2908,73
 (9,77%)
 4155,3
 (12,10%)
 so2. .
 114,2-22,4 Л„
• • —39,97
 (0,14%)
 114,2
 (0,33%)
 h2so4 .
 12,5-22,4 о о*
98 ~2’86
 (0,01%)
 12,5
 (0,03%)
 нао. .
 32,2-22,4
 . . 2,68-671,8+— +
 5830-22,4
 Н jg—— =9095,60
 (30,56%)
 7309,0
 (21,28%)
 Итого . . . 29769,24
 (100,00%)
 34353,0
 (100,00%)
 Определение расхода воздуха. Для определения расхода воздуха, необходимого для концентрирования, воспользуемся данными материального и теплового расчетов.
 На сжигание природного газа расходуется 22,34 нм3/нм3 сухого
воздуха, для разбавления топочных газов до температуры 850° С
воздуха расходуется 9,3 нм3/нм3. В течение часа в топке сжигается
671,8 нм3 газа. Расход сухого воздуха 22,34+9,3 = 31,64 нм3/нм3.
 199

Часовой расход воздуха при 20°С
 Материальный и тепловой балансы концентратора приводятся
ниже.
 Материальный баланс концентратора
 Приход:
 Газы из топки Объем, нм? Вес, кг!час
 С02 1,27-671,8=853,18 1675,9 —
 N2 25,11 -671,8=16868,9 21086,1 —
 02 4,3 -671,8=2888,71 4126,2 —
 Н20 2,68-671,8=1800,42 1446,8 —
 Итого ... 92411.21 28335 (57,7%)
 67%-ная серная кислота 18920 (38,6%)
 Конденсат из электрофильтра 1785 (3,7%)
 Всего . . . 49040 (100,0%)
 Расход:
 Вес, кг/час
 Газы в атмосферу 34353 (70.0%)
 Купоросное масло 13158 (26,9%)
 Пары серной кислоты 637 (1,3%)
 Брызги серной кислоты L . . . 892 (1,8%)
 Итого. . . 49040 (100,0%)
 Тепловой баланс концентратора
 Приход:
 ккал/час
 Со слабой серной кислотой 1232300 (15,74%)
 С дымовыми газами 9640-671,8= 6476200 (82,68%)
 С конденсатом из электрофильтра . . . 124000 (1,58%)
 Итого. . . 7832500 (100,00%)
 Расход:
 ккал/час
 С купоросным маслом 1407000 (17,96%)
 С брызгами в электрофильтр 75300 (0,96%)
 На испарение серной кислоты 77700 (1,00%)
 С парами серной кислоты в электрофильтр . . 36000 (0,46%)
 С водяным паром 3887200 (49,62%)
 Теплота дегидратации 1116200 (14,25%)
 Теплота разложения серной кислоты .... 93000 (1,18%)
 С продуктами разложения 3600 (0,05%)
 С дымовыми газами 1601-671,8= 1075500 (13,74%)
 Потери в окружающую среду . . . . . . 61000 (0,78%)
 Итого. . . 7832500 (100,00%)
 200

Холодильник купоросного масла
 Холодильник купоросного масла (рис. 83) представляет собой
прямоугольный резервуар 1 (с закругленными углами), изготовленный из стали толщиной 10 мм с поверхностью охлаждения 75 м2;
размеры корпуса: длина 4160 , ширина 1850 и высота 2250 мм.
 Рис. 83. Холодильник купоросного масла:
 1 — стальной корпус; 2 — футеровка; 3 — охлаждающий элемент; 4— перегородка.
 Внутри корпус имеет футеровку 2, состоящую из трехмиллиметровой диабазовой или андезитовой шпаклевки, кислотоупорной
плитки толщиной 20 мм, второго слоя шпаклевки толщиной 3 мм и
слоя кислотоупорного кирпича в 65 мм.
 201

Холодильник разделен перегородками 4 из кислотоупорного
кирпича, назначение которых создавать поток кислоты к низу холодильника. Внутри холодильника установлены охлаждающие элементы 3 из ферросилидовых труб, соединенные вверху чугунными
калачами для перехода охлаждающей воды из одного элемента в
другой. Охлаждающая вода поступает параллельно в две секции и
в каждой секции проходит последовательно все трубы. При выходе
воды из последнего ряда охлаждающих элементов предусматривается разрыв струи воды для наблюдения за поступлением воды
в секции холодильника, а также отбора проб для анализа на ее
кислотность.
 По выходе из секций вода собирается в коллектор и поступает
в канализацию или в сеть оборотной воды.
 Купоросное масло поступает в холодильник через ферросилидовую трубу, опущенную
почти до дна холодильника, и проходит между
охлаждающими элементами. Секция охлаждающих элементов (рис. 84) представляет
собой две ферросилидовые трубы 1 диаметром
100 мм, соединенные внизу калачом 2 с раструбами посредством свинцовой заливки 3 и заполнения раструба андезитовой или диабазовой замазкой 4.
 Эта одна из наиболее ответственных операций при монтаже холодильника производится
следующим образом: секция холодильника
устанавливается в теплом помещении на специальное приспособление и выверяется строго
по уровню; затем зазор между трубой и калачом забивается просаленным шнуровым асбестом, после чего в два приема зазор заливается
свинцом. Каждая заливка свинцом чеканится,
затем зазор окончательно замазывается кислотоупорной замазкой.
 Рис. 84. Охлаждающий элемент:
 1—труба из ферросилида; 2 — калач; 3 — свинцовая
заливка; 4 — кислотоупорная замазка; 5 — стальной
хомут.
 Каждая собранная секция холодильных элементов проверяется
на плотность гидравлическим испытанием (давление в 3 кг/см2).
После сборки всего холодильника вся водяная система вторично
подвергается гидравлическому испытанию (также при давлении
3 кг!см2).
 Холодильники с погружными ферросилидовыми элементами
сравнительно недавно получили распространение в установках
концентрирования серной кислоты для охлаждения купоросного
 202

масла. Эти холодильники требуют более тщательного монтажа и
более внимательной эксплуатации, чем ранее применявшиеся
холодильники со свинцовыми змеевиками.
 При выполнении всех необходимых требований по монтажу и
эксплуатации холодильники с ферросилидовыми охлаждающими
элементами обеспечивают надежную и безаварийную эксплуатацию.
 Для примера рассчитаем необходимую поверхность охлаждения
холодильника с погружными ферросилидовыми элементами для
охлаждения 200 т в сутки моногидрата серной кислоты в виде
купоросного масла крепостью 92,5%, поступающего из концентратора в холодильник при 220°С и охлаждаемого до 40°С; охлаждающая вода поступает при 23°С и уходит при 35°С.
 В течение часа в холодильнике должно быть отведено тепла
 Q = ~24^о°925 (^4,5 — 15) = 716 000 ккал/час,
 где 94,5 ккал/кг — теплосодержание купоросного масла при 220°С;
 15 ккал/кг — теплосодержание купоросного масла при 40°С.
 Часовой расход охлаждающей воды iqqo(35^°23) мг/час.
 Расход охлаждающей воды на 1 т моногидрата = 72 м31т-
 Необходимая поверхность холодильника
 F =
 К At
 м?
 где Q — общее количество тепла, передаваемого кислотой охлаждающей воде, ккал/час;
 К — общий коэффициент теплопередачи, ккал/м2 • час • ° С;
 A t — среднелогарифмическая разность температур, °С.
Коэффициент теплопередачи определяем по формуле (см.
стр. 58).
 К = —j р j— ккал/м2 • час • ° С,
 аг X аг
 где ai и (i2 — коэффициенты теплоотдачи от купоросного масла к
стенке и от стенки к воде.
 Холодильник предполагаем состоящим из ферросилидовых труб,
диаметром 100/126 мм по 8 труб в ряду; полезная длина труб
1650 мм.
 Среднюю разность температур для противотока определяем как
среднелогарифмическую
 220° кислота 40°С
 <
 35еС вода 23°С,
 203

отсюда
 185— 17
185
 2,3 lg —
 70°С.
 Среднюю температуру воды определяем по формуле
 / _ RtS-h" + Lt
 Гср В — R — \
 где
 тогда
 R
 220 — 40
35 — 23
 - = 15;
 , _ 15-35 — 220 70
 Гср Ь — 15—1 —
 Средняя температура купоросного масла
^ср к = 27 + 70 = 97° С.
 Вычислим коэффициент теплоотдачи для воды. Вода поступает
в холодильник по двум секциям из труб внутренним диаметром
0,1 м. Скорость воды в трубах
 W = 3600 • 0,785 • 0,12 • 2 = 1 м!сек-
 Определим режим течения воды
 Re =
 wd"(
 V-g
 1,06 • 0,1 • 1000 • 9810
0,8545 9,81
 = 123550,
 где 0,8545 спз — вязкость воды при средней температуре 27°С.
 Так как Ре>10 000, то коэффициент теплоотдачи определяем по
формуле
 Nu = 0,021 s, Re°* Рг0АЗ )0’25,
 где ее — коэффициент, учитывающий влияние на теплоотдачу
отношения длины трубы к ее диаметру; так как в холодильнике
 отношение-j- >50, то ^принимаем равным 1;
 Ргст = 5,198 при ^cti = 32°C, которая предварительно задается.
 Nu, = 0,021 (123550)0-8 • 5,902+1^°2-)0'25 = 550.
 Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к воде
 где X — теплопроводность воды при 27° С;
 а, = 550 °0521в2 =2900 ккал/м2 • час. °С.
 204

Коэффициент теплоотдачи от кислоты к стенке определим по
формулам для свободного движения жидкости, которое характеризуется произведением критериев Прандтля и Грасгофа
Р _ 3600- C{Lg _ 3600 ■ 0,40 . 6 • 9,81 _ л
 \ ~ 0,328 -9810 — ’
 где все значения физических констант для купоросного масла
приняты при средней температуре жидкости и стенки, которая
предварительно задается: ^гт2 = 57°:
 t
 ср —
 97 + 57
2
 77°С
 Определяем критерий Грасгофа
 p2g
 где = 0,126 ж — определяющий геометрический размер (в данном
случае диаметр трубы) [50];
у— удельный вес кислоты при tcР = 77°С
 у = 1826,2—0,0012 (77—20) = 1757,8 кг/м*]
 Р — коэффициент объемного расширения для кислоты определяем следующим образом.
 Найдем объемы, занимаемые единицей веса при 0 и 77° С:
 Г,при о°с = j з502 =0,54048 л;
 Г2при 77°с = 1,7578" = 0,56888 л\
 V, — К, = 0,56888 - 0,54048 = 0,0284;
 откуда
 Тогда
 Р“
 0,0284
77 • 0,54048
 0(00068о-^-.
 Сг
 олгв1 • 1757.82 • 0,00068(97 — 57)
 = 4,6 • 107.
 Произведение критериев
 Рг- 0 = 26,4 • 4,6- 107= 1,21 • 109.
 Для определения критерия Нуссельта применяем формулу для
вихревого режима
 Nu2 = 0,135 (O/V)0-33 = 0,135(1,21 • 109)°>33 = 128.
 205

Коэффициент теплоотдачи от кислоты к стенке
 а, = Nu2\ = 128 q ’^” =333 ккал/м2 • час • °С.
 Коэффициент теплопередачи при чистой стенке
 АГо =
 1
 2900
 0,013
 30
 = 265 ккал/м2 • час • °С,
 +
 333
 где 30 — теплопроводность ферросилида (ккал/м • час -°С).
 Учитывая шламование труб, принимаем коэффициент использования поверхности теплообмена равным 0,7; тогда расчетный
коэффициент теплопередачи
 /(=0,7 • 265= 185 ккал/м2 • час • °С.
 Проверим принятые температуры стенок.
 Температура стенки со стороны кислоты
 = *срк £-A2fe=97--gr70 = 58°С-
 При вычислении критериев Прандтля и Грасгофа принималась
температура 57° С.
 Температура стенки со стороны воды
 *т-*сРв + -^Д* = 27+ 70 = 31,5°С.
 Значение критерия Прандтля принималось при температуре 32° С—
совпадение вполне удовлетворительное
Поверхность теплообмена холодильника
 F
 _Q_
К А*
 716000
 185 • 70
 ггг = 56 м2;
 поверхность одного холодильного элемента
 / = 3,14.0,113 • 1,65 2 = 1,16 м2;
необходимое количество элементов
 56 AQ
п - 48.
 Фактическое количество холодильных элементов уточняется
конструкцией холодильника исходя из расположения секций; при
этом обеспечивается некоторый запас поверхности теплообмена.
 Воздуходувка
 Подача воздуха в топку для сжигания топлива и преодоление
сопротивления газовому потоку осуществляются при помощи вентиляторов высокого давления или так называемых воздуходувок
(нагнетателей). Прежде к каждому концентратору предусматривалась установка индивидуального вентилятора под площадкой
 206

перед фронтом топки. В настоящее время турбовоздуходувки
обычно устанавливаются в специальном помещении, изолированном от основного цеха, и обеспечивают потребность в воздухе нескольких концентраторов.
 При выборе производительности воздуходувок следует избегать
параллельной их работы, так как в этом случае не всегда удается
получить суммарную производительность вследствие индивидуальности характеристических кривых воздуходувок.
 Обычно устанавливается две воздуходувки, из них одна резервная. Если необходимо установить две работающие воздуходувки,
то они монтируются так, чтобы каждая из них обеспечивала воздухом отдельную группу концентраторов; при этом предусматривается третья резервная.
 Общее гидравлическое сопротивление аппаратуры и газоходов
установки с барботажным концентратором колеблется в широких
пределах; в большинстве случаев оно составляет 800—1000 мм
вод. ст., но в отдельных случаях при интенсификации концентратора достигает 1400 мм вод. ст.
 Общая депрессия воздуходувки складывается из преодоления
сопротивления всасывающего и нагнетательного воздуховодов,
сопротивления топки, газоходов и собственно концентратора.
 В настоящее время для установки концентрирования серной
кислоты применяются одноступенчатые воздуходувки (нагнетатели), характеристики которых приведены в табл. 13.
 Таблица 13
 Характеристика воздуходувок
 Тип воздуходувки
 Производи¬
 тельность,
 м*1час
 Конечное
давление,
мм вод. cm.
 Число
оборотов
в минуту
 Мощность
электродвигателя, кет
 ВМ-50/1000-1
 50000
 1120
 1480
 320
 ВМ-75/1200-1
 75000
 1280
 1480
 500
 400-12-2
 25000
 1800
 2975
 250
 700-12-1
 42000
 1900
 2975
 400
 800-56 BHSZ
 63000
 1750
 2950
 500
 900-56 BHSZ
 80000
 1750
 2950
 630
 900-63 BHSZ
 100С00
 1900
 2950
 —
 Электрофильтр
 Улавливание тумана и брызг серной кислоты, увлекаемых топочными газами из концентраторов барботажного типа, производится в электрофильтрах конструкции института «Гипрогазоочистка».
 207

Первоначально для этой цели применяли электрофильтр типа
КТ-72; впоследствии в связи с ростом производительности концентраторов на некоторых заводах для уменьшения содержания серной кислоты в выхлопных газах в качестве второй ступени очистки
были построены свинцовые (так называемые санитарные) электрофильтры со скрубберами в нижней части аппарата.
 Санитарные электрофильтры не получили широкого распространения в основном из-за затруднений с транспортировкой газа,
вследствие необходимости устанавливать специальные кислотоупорные вентиляторы в конце системы, а также из-за сложности и
дороговизны эксплуатации и отсутствия кислотоупорного материала, который мог бы заменить свинец, применяемый для этих электрофильтров. Кроме того, вытекающий из скруббера конденсат
слабой серной кислоты необходимо было обезвреживать на специально сооружаемых станциях нейтрализации.
 Так как установка санитарных электрофильтров не решала
проблемы очистки газов от серной кислоты, после Великой Отечественной войны для вновь сооружаемых концентраторов стали применять электрофильтры новой конструкции с увеличенным количеством труб типа КТ-144, а за уже эксплуатируемыми концентраторами стали устанавливать параллельно вторые электрофильтры
типа КТ-72. Электрофильтраты типа КТ-144 и типа КТ-72 принципиальных конструктивных различий не имеют и отличаются друг от
друга размерами и количеством труб.
 Показанный на рис. 85 электрофильтр типа КТ-144 представляет собой прямоугольную камеру с наружными размерами в
плане 7900X4600 мм и высотой кладки 11230 мм, разделенную по
всей высоте вертикальной стенкой. В каждом отсеке имеется самостоятельный вход газа.
 Для равномерного распределения газа в каждую половину
электрофильтра на подводящем газоходе устанавливается дроссель из ферросилида, конструкция дросселя показана на рис. 86.
 В атмосферу газы выходят через две выхлопные трубы.
 Камера электрофильтра до сводов выполняется из природного
кислотоупорного камня (андезита или бештаунита), а верхняя ее
часть выкладывается из кислотоупорного кирпича.
 Электрофильтр устанавливается на постаменте, обеспечивающем свободный сток конденсата кислоты обратно в концентратор, причем постамент накрыт поддоном, состоящим из листового
свинца и кислотоупорного кирпича.
 Нижняя часть электрофильтра выполняется следующим образом. На поддоне камеры устанавливают стойки из кислотоупорного камня, на которые кладут двутавровые стальные балки.
Сверху к балкам приваривают стальной лист, футерованный
листовым свинцом и кислотоупорным кирпичом, с уклоном в сторону слива кислоты со дна электрофильтра. Края свинцового листа
загибают вверх, образуя коробку.
 Для равномерного распределения газа по сечению электрофильтра в нижней его части имеется распределительная решетка, вы-
 208

полненная из отдельных ферросилидовых секций с отверстиями;
решетка укладывается в два ряда.
 Внутри отсеков имеются своды, на которые опираются трубы
электрофильтра, снаружи свод имеет стяжную конструкцию из
двутавровых балок, стянутую болтами,
 Рис. 85. Электрофильтр типа КТ-144.
 Для ухода за внутренним оборудованием электрофильтра в отсеках имеются люки, которые закрываются деревянными освинцованными крышками.
 Крыша электрофильтра делается из кислотобетона или из ферросилида; в последнем случае она состоит из тавровых наклонных
опорных балок и ряда плит, которые укладываются подобно черепице.
 Выхлопные трубы электрофильтра изготовляются из стали и
футеруются внутри кислотоупорными плитками. Снаружи трубы
имеют теплоизоляцию. В последнее время трубы электрофильтров
начали изготовлять из фаолита.
 14 	Зак. 1162
 209

Внутри камеры электрофильтра КТ-144 имеется система осадительных и коронирующих электродов из ферросилида.
 Осадительные электроды представляют собой трубы, внутренним диаметром 250 мм (толщина стенки 12,5 мм), изготовленные
центробежным способом. Общая длина электрода 4000 мм\ он
 Рис. 86. Установка дросселя:
 I — футеровка газохода; 2 — ферросилидовый дроссель; 3 — цапфы; 4 —
втулки; 5 — рукоятка; 6 — шнуровой асбест; 7 — свинцовый фартук.
 собирается на кислотоупорной замазке из двух труб длиной по
2000 мм. Трубы ставят на ферросилидовую опорную плиту, которая кладется на свод. На трубы укладывают установочную плиту.
Всего в электрофильтре 144 трубы, их рабочее сечение 7,07 м2.
Трубы заземляют свинцовой полосой, которая выводится наружу
и присоединяется к общей заземляющей линии.
 Система коронирующих электродов представляет собой цепь,
состоящую из отдельных ферросилидовых звеньев, соединенных
между собой специальными серьгами. Сам электрод имеет сечение
в виде звездочки с диаметром описанной окружности 14 мм. Длина
электрического поля электрода равна 4600 мм. Активная длина
коронирующих электродов всего аппарата составляет 662 пог. м.
 Внизу электроды имеют грузы для натягивания; все грузы соединены между собой, что исключает раскачку отдельных электродов. Вверху электроды подвешены к коромыслам, навешиваемым
на двутавровую балку, залитую в ферросилид.
 210

Система коронирующих электродов с помощью двух тяг подвешивается к гирлянде изоляторов, помещенных в изоляторных коробках.
 Для того чтобы туман серной кислоты не попадал в изоляторную коробку и не осаждался на изоляторах, что вызывает их
пробой, через отверстия в нижней части коробки подсасывается
воздух для создания воздушной завесы тягой выхлопной трубы.
При пуске электрофильтра завеса создается поддувкой воздуха
при помощи вентилятора.
 Ток подводится через штуцера, имеющиеся в двух изоляторных
коробках; всего в электрофильтре четыре изоляторные коробки.
Питание электрофильтра выпрямленным током высокого напряжения производится раздельно по секциям от двух повысительно-
выпрямительных электроагрегатов АФА-90-200, работающих от
трехфазного тока напряжением 380/220 в и имеющих номинальную мощность 15 кет.
 Напряжение на коронирующих электродах электрофильтров
равно примерно 80 кв, ток короны составляет 116 ма.
 По данным института «Гипрогазоочистка», в газах, уходящих
из электрофильтра, в зависимости от их скорости в осадительных
трубах электрофильтра при работе концентраторов на мазуте и
последовательном ходе газов через их камеры содержится серной
кислоты:
 при скорости 1,0—1,2 м/сек 0,3—0,45 г/нмг
 » 1,4—1,5 » 0,6—0,65 »
 » 1,6—1,75 » 0,7—0,81 »
 При работе концентраторов на природном газе очистка газа улучшается, и содержание серной кислоты в газах составляет:
 при скорости 0,9 м/сек 0,2 г/нмг
 » 1,8 » 0,3 »
 В настоящее время для установок концентрирования серной
кислоты начали внедрять цилиндрические электрофильтры в виде
башни с футеровкой. Свод в них выполнен в виде купола из кислотобетона, а осадительные и коронирующие электроды, такие же,
как в электрофильтрах типа КТ.
 Один такой электрофильтр смонтирован, но данных по его эксплуатации пока не имеется.
 Существенный недостаток электрофильтров — невозможность
улавливать выбрасываемые в атмосферу сернистый газ и окислы
азота; их стоимость весьма высока и составляет примерно 30%
затрат на всю установку.
 9. 	РЕЖИМ РАБОТЫ БАРБОТАЖНОГО КОНЦЕНТРАТОРА
 Режим работы барботажного концентратора устанавливается
в зависимости от требуемой концентрации купоросного масла, а
также крепости и температуры серной кислоты, поступающей на
упарку.
 14*
 211

При любом режиме работы концентратора необходимо соблюдать следующие основные условия.
 Первое заключается в том, чтобы температура топочных газов,
поступающих в концентратор, находилась в пределах 800—900° С,
так как более высокая температура (1000°С) довольно быстро
разрушает барботажные трубы первой камеры концентратора и
увеличивает потери серной кислоты из-за ее термического разложения.
 Второе условие — температура газов, поступающих в электрофильтр, должна быть не выше 150—160° С, так как более высокая
температура газов не только снижает коэффициент использования
тепла, но и приводит к разрушению внутренних частей и кладки
электрофильтра, а также ухудшает очистку газов.
 При соблюдении указанных условий и питании аппарата слабой
серной кислотой крепостью 67—69% при температуре 120—130° С
в трехкамерном концентраторе получается купоросное масло концентрацией 92,5—95% H2S04 и устанавливается следующий режим
по камерам: температура газов в первой камере 245—285° С, концентрация кислоты во второй камере 85—88% H2S04; температура
газов во второй камере 180—210° С; концентрация кислоты в
третьей камере 70—76% H2S04; купоросное масло, выходящее из
аппарата, в зависимости от концентрации имеет температуру 220—
250° С.
 При эксплуатации барботажных концентраторов устанавливают
такой режим, который дает максимальную производительность
аппарата при заданном качестве купоросного масла и минимальных
расходных коэффициентах.
 Известно, что в аппаратах этого типа создается очень хороший
контакт между газом и жидкостью, поэтому их производительность
зависит, главным образом, от количества поданного в них тепла,
которое может быть повышено либо путем увеличения количества
топочных газов, поступающих в аппарат, либо повышением их
температуры.
 При повышении температуры топочных газов увеличивается
теплоотдача их кислоте, поэтому температуру газов следует поддерживать максимально допустимой. Количество топочных газов,
подаваемых в аппарат, ограничивается гидравлическим сопротивлением системы газоходов и собственно концентратора.
 Давление воздуха перед топкой обычно составляет 800—
1000 мм вод. ст.
 Исследованиями на одной установке была проверена возможность повышения давления воздуха, поступающего в топку, до
1400 мм вод.ст. Как показали испытания, такое повышение давления воздуха позволило увеличить производительность концентратора примерно на 30%.
 На увеличение производительности аппарата влияют и другие
условия его работы. Так, например, повышение температуры топочных газов на 100° увеличивает производительность аппарата на
13—14%, а повышение на 50°С температуры слабой серной кисло-
 212

ты, поступающей на концентрирование, повышает производительность на 9—10%; повышение концентрации этой кислоты на 1%
увеличивает производительность на 4—5%, снижение крепости
купоросного масла на 1 % повышает производительность на
3% [33].
 Кроме соблюдения указанных условий, необходимо создать
такой режим работы концентратора, при котором образование тумана серной кислоты при ее концентрировании было бы минимальным.
 10. 	ОБРАЗОВАНИЕ И ВЫДЕЛЕНИЕ ТУМАНА ПРИ КОНЦЕНТРИРОВАНИИ
 Наиболее полно и обстоятельно теоретически и экспериментально образование тумана серной кислоты при ее концентрировании
изучены А. Г. Амелиным [54]. Согласно его исследованиям, механизм образования тумана серной кислоты при ее концентрировании
в барботажном концентраторе объясняется следующим образом.
 В первой камере происходит охлаждение топочных газов и обогащение их парами воды и серной кислоты. В последующих камерах газ проходит через слой кислоты, концентрация и температура
которой значительно ниже, чем в первой камере.
 Так как более низкой концентрации серной кислоты соответствует более высокое давление насыщенных паров воды, то во второй камере также выделяются пары воды, т. е. идет процесс концентрирования серной кислоты, но ее испарения здесь не происходит, так как с понижением температуры и концентрации серной
кислоты давление ее паров резко уменьшается, причем настолько
значительно, что в последующих камерах происходит не испарение,
а конденсация паров серной кислоты. При этом возникающее в процессе конденсации пересыщение пара серной кислоты больше критической величины, вследствие чего пары конденсируются и образуется туман серной кислоты.
 Для предупреждения образования тумана технологический процесс концентрирования необходимо вести так, чтобы пересыщение
паров серной кислоты, возникающее при охлаждении газа после
первой камеры, было ниже критической величины в течение всего
процесса охлаждения газа.
 Пересыщение пара серной кислоты во второй камере в значительной степени определяется отношением
 т — т2
 — т2 ’
 где Т и Т\— температура газа на выходе и входе во второй камере;
Т2 — температура кислоты; чем это отношение меньше, тем меньше
возникает пересыщенного пара и образуется тумана.
 Как видно, одна из мер по уменьшению указанного отношения — увеличение температуры газа на входе его в последующие
камеры, которое практически легко достигается подачей части
газов непосредственно во вторую и третью камеры концентратора.
 213

В табл. 14 приводятся результаты расчета количества серной
кислоты в газовой смеси после третьей камеры концентратора при
частичной подаче горячего топочного газа непосредственно во вторую и третью камеры [55].
 Таблица 14
 Влияние распределения топочного газа по камерам на содержание
серной кислоты в отходящих газах
 Распределение подачи горячего
топочного газа по камерам, %
 Содержание серной кислоты в газе
после третьей камеры, г/нм3
 1-я камера
 2-я камера
 3-я камера
 в виде тумана
 в виде
паров
 всего
 100
 0
 0
 40
 0,05
 40,1
 57
 27
 16
 9,0
 0,1
 9,1
 32
 46
 22
 4,1
 0,2
 4,3
 16
 51
 33
 4,1
 о,з
 4л
 Для практической проверки влияния числа камер концентратора и подачи части горячего газа по его камерам на туманообразование на одной из установок были проведены предварительные
испытания трехкамерного концентратора, реконструированного из
обычного двухкамерного аппарата. В реконструированном аппарате была сохранена последовательная подача кислоты по камерам
и предусмотрена параллельная подача топочного газа.
 Как показали испытания, только одно введение третьей камеры
уменьшило туманообразование примерно в два раза за счет повышения крепости кислоты в средней камере до 86%; распределение
газа по камерам в четыре раза уменьшило содержание серной кислоты перед электрофильтром по сравнению с двухкамерным концентратором с последовательным ходом газа.
 Таким образом, было подтверждено благоприятное влияние
увеличения числа камер и подачи части топочных газов по камерам концентратора на процесс концентрирования; поэтому в настоящее время барботажные концентраторы проектируются трехкамерными с подачей части топочных газов во вторую камеру.
 11. 	ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНЦЕНТРАТОРОВ НА ГАЗЕ
 Основные правила эксплуатации барботажных концентраторов
на газе остаются такими же, что и при работе на мазуте. При
сжигании мазута происходит неполное сгорание с возгоном некоторой части тяжелых углеводородов, которые, конденсируясь
раньше, чем серная кислота, образуют частицы углеводородов,
являющихся центрами конденсации паров серной кислоты, и тем
 214

самым увеличивают туманообразование. Применение вместо мазута газообразного топлива, не содержащего серы, кроме улучшения очистки газа электрофильтром от сернокислотного тумана, в
некоторой степени освобождает выбрасываемые газы от SO2.
 Однако при применении газа в установках концентрирования
серной кислоты встречаются трудности, заключающиеся в том, что
работа топки под давлением опасна в отношении взрыва, так как
при изменении подачи воздуха или газа в топке возможно образование взрывчатой смеси. Обычно газ в смеси с воздухом горит
спокойно, но при некотором соотношении с воздухом (в зависимости от сорта газа) образует взрывчатую смесь.
 Каждая установка для концентрирования серной кислоты, работающая на газе, должна быть оборудована газорегулировочным
пунктом (ГРП), предназначенным для снижения давления газа и
поддержания его конечного давления на требующемся в эксплуатации постоянном уровне независимо от расхода газа.
 На рис. 87 показана схема ГРП, в котором имеются следующие
устройства:
 1) 	волосяной фильтр для очистки газа от механических примесей: ржавчины, пыли, мусора и других загрязнений;
 Рис. 87. Схема газорегулировочного пункта:
 I — волосяной фильтр; 2 — предохранительный клапан типа
ПК-150-00; 3 — регулятор давления типа РДС-150-00; 4 —
командный прибор типа КН-2-00; 5 — задвижка; 6 — мембранная головка типа ВГ-2.
 2) 	предохранительный клапан 2 типа ПК-150-00, служащий для
автоматического отключения газа при чрезмерном повышении или
чрезмерном снижении давления газа после регулятора давления;
 215

3) регулятор давления 3 типа РДС-150-00 с командным прибором 4 типа КН-2-00, поддерживающий после себя необходимое
давление газа;
 4) запорные устройства для пропуска и отключения газа и контрольно-измерительные приборы.
 Так как установки концентрирования серной кислоты в барботажных концентраторах обычно питаются газом пониженного
среднего давления (до 1 атм), газорегулировочный пункт в зависимости от местных условий может быть разрешен к установке непосредственно в помещении цеха; в этом случае он должен быть
отгорожен металлической сетчатой перегородкой и иметь запирающуюся дверь.
 Если газообразное топливо применяется на установке впервые
или после ремонтных работ на газопроводе, то необходимо подготовить коммуникации газа к продувке, для чего следует проверить работу всех регулирующих и контрольно-измерительных
приборов (регулятор давления, отсекатель, манометры и др.) и
включить в работу клапан-отсекатель; затем включают в работу
газорегулировочный пункт и открывают все продувочные свечи на
установке, при этом все задвижки на коммуникациях, подводящих
газ к топкам, должны быть плотно закрыты. Давление газа при
продувке необходимо держать в пределах 1400—1900 мм вод. ст.
Во время продувки отбирается проба газа для анализа на содержание в нем кислорода. Коллектор считается продутым, когда
содержание кислорода в газе не будет превышать 0,5%.
 При подаче газа в топку концентратора необходимо снять заглушку на трубопроводе после регулирующего вентиля на линии
газа к топке; газ можно подавать как в холодную, так и в раскаленную топку. Перед подачей газа в топку электрофильтр концентратора выключают. Газ в топке независимо от накала футеровки
разжигают обязательно с применением переносного запальника,
горелки или специального ручного факела, представляющего собой
проволоку длиной 1,5—2 м, на которой намотаны протирочные
концы, смоченные жидким горючим.
 Перед разжиганием топку, концентратор и электрофильтр следует продуть воздухом, для чего в топку в течение 10—15 мин подают воздух давлением 800—1000 мм вод. ст. После того как
система газоходов продута воздухом, задвижку на воздуховоде
закрывают и открывают клапан из топки для выхода продуктов
горения в атмосферу.
 Топку разжигают следующим образом: к концу газовой горелки подносят запальник или зажженный факел, слегка открывают
воздушную задвижку и в топку подают воздух давлением 100—
150 мм вод. ст. Затем медленно открывают регулирующую задвижку газа до вспышки газа в топке. Аппаратчик в момент
открытия задвижки газа располагается несколько сбоку от фронта
топки в момент вспышки газа, определяя вспышку по блеску пламени в смотровом стекле топки.
 После воспламенения газа в топке дальнейший режим топки
ведут в соответствии с установленным регламентом, но всегда
 216

соблюдается правило: прежде чем добавить газ, сначала следует
увеличить подачу воздуха в топку.
 Если газ в топке не воспламенится, то необходимо закрыть задвижку на линии подачи газа и вновь продуть топку воздухом в
течение 2—3 мин; только после этого процесс зажигания газа
повторяют вновь. Если и в этом случае газ не воспламенится, следует определить причину неисправности в подаче газа.
 При пуске концентратора после длительной остановки или
капитального ремонта надо осмотреть весь агрегат, проверив полную готовность его к работе. В частности, проверяют состояние
всех фланцевых соединений на коммуникациях серной кислоты на
входе в аппарат и на выходе купоросного масла из концентратора
в холодильник, контролируют герметизацию газовых люков, закрывают люки на электрофильтры, проверяют закрывание и открывание клапана выхлопа газов в атмосферу; определяют наличие заглушек и защитных кожухов на газоходах и кислотопроводах; проверяют установку пластин в взрывных клапанах, подают воду в
охлаждающие элементы холодильника купоросного масла и выясняют их состояние.
 При пуске аппарата после производства футеровочных работ
аппарат осматривают на готовность его к работе; при этом он ставится на просушку на 1—2 суток факелом газа при температуре
150—200° С. Топку разжигают как сказано выше. К концу третьих
суток температура в топке может быть поднята до 250° С; при этом
выхлопной клапан открывают в атмосферу.
 После просушки концентратор заливают купоросным маслом
до появления кислоты в холодильнике и подают воду в охлаждающие элементы холодильника.
 Затем следует пусковой период концентратора, при котором
режим горения регламентируется с таким расчетом, чтобы температура в топке повышалась примерно на 50° в час, а температура на
шлеме — не более чем на 10—15° в час. Когда температура в топке
достигнет 600° С, выхлопной клапан постепенно закрывают и топочные газы направляют через концентратор; в это время в работу
включают электрофильтр. '
 По истечении 10—12 час с момента пуска аппарата, когда температура на шлемовой трубе достигнет примерно 130° С, в концентратор дается небольшая нагрузка кислоты. С этого момента наступает наиболеее ответственный период пуска — вывод аппарата
на нормальный технологический режим. Нагрузка по кислоте, давление воздуха и расход газа увеличиваются постепенно с таким
расчетом, чтобы нормальный технологический режим по всем показателям получить не раньше чем через 4—6 час после подачи
слабой серной кислоты в аппарат.
 Концентратор считается пущенным в работу, когда температура
в топке достигнет 1000—1100°, на шлемовой трубе 150—160°, на
газоходе в топку 800—900° С, а давление воздуха перед топкой
достигнет 800—1000 мм вод. ст.
 217

Концентрацию купоросного масла после холодильника проверяют через час после достижения нормальной температуры на шлемовой трубе.
 При пуске концентратора после кратковременной остановки,
когда топка и электрофильтр еще горячие, что бывает при остановке аппарата на два-три часа, подача газа в топку и ее разжигание от запальника производятся как указано выше. После разжигания топки давление воздуха увеличивают до 300—400 мм вод. ст.,
затем закрывают выхлопной клапан, дают небольшую нагрузку
кислоты и включают электрофильтр. Так как кладка электрофильтра еще не остыла, пуск аппарата от подачи кислоты до получения
полной нагрузки по ней, воздуху и газу, а также до достижения
нормального температурного режима продолжается около двух
часов.
 При повышении нагрузки аппарата увеличивают вначале подачу слабой серной кислоты, затем воздуха и наконец газа в топку.
 Если концентратор останавливают на более длительное время
(более трех часов), то его пуск производится по нормальному
пусковому графику с учетом температур в топке и на шлемовой
трубе.
 При нормальной остановке концентратора необходимо вначале
уменьшить подачу воздуха и газа примерно на 20%, затем прекратить подачу кислоты в аппарат и открыть клапан для выпуска
топливного газа в атмосферу, после чего полностью закрыть
поступление газа в топку, поставить заглушку после регулирующей
задвижки, продуть топку воздухом в течение 10 мин и выключить
электрофильтр.
 Аварийная остановка концентратора производится в случае
остановки воздуходувок, прекращения подачи топливного газа или
снижения давления ниже 1200 мм вод.ст., а также при прекращении подачи воды на охлаждение купоросного масла или отключении электроэнергии на электрофильтрах.
 Во всех случаях аварийной остановки концентратора и особенно при прекращении подачи воздуха прежде всего надо выключить
отсекатель газа и закрыть задвижку на линии подачи газа в топку,
затем открыть выхлопной клапан в атмосферу и закрыть задвижку
подачи воздуха; в последнюю очередь прекращают подачу слабой
серной кислоты в концентратор.
 Если во время нормальной работы погас факел в топке, следует
закрыть поступление газа в аппарат, сократить до минимума расход воздуха, продуть топку в течение 10—15 мин и вновь разжигать топку (как указано выше) с последующей нагрузкой аппарата
воздухом и газом.
 При неправильном горении, сопровождающемся затуханием факела топки, хлопками и другими неисправностями, следует остановить аппарат, выяснить и устранить его причину. Категорически
запрещается продувка концентратора и электрофильтра при включенном электрофильтре.
 Концентраторы всегда должны быть подготовлены для перевода
их на жидкое топливо (мазут), для чего необходимо также иметь
 218

запас мазута в напорных баках, содержать в полной исправности
мазутные коммуникации и иметь на рабочем месте достаточное
количество форсунок для мазута в рабочем состоянии.
 Режим работы концентратора на мазуте ведется в соответствии
с инструкцией для жидкого топлива.
 Обслуживание газового оборудования установок концентрирования серной кислоты может быть поручено только лицам, прошедшим специальную подготовку и имеющим навык в работе.
 Все огневые работы в цехе на линиях газа категорически запрещаются. Производство работ по устранению пропусков газа через
неплотности во фланцевых соединениях при помощи инструмента,
который может дать искру, запрещается. Болты и сальники можно
затягивать лишь инструментом, изготовленным из бронзы, латуни
и алюминия.
 Во избежание взрыва категорически запрещается подавать газ
в топку без предварительной подачи воздуха, вносить в топку
запальную горелку или факел без предварительной продувки воздухом, зажигать в топке газ без факела и повышать давление воздуха.
 Нельзя разжигать топку с закрытым выхлопным клапаном. При
остановке концентратора на ремонт следует обязательно ставить
заглушку на линии газа перед топкой даже при наличии герметичной арматуры.
 Давление газа перед регулирующей задвижкой всегда должно
быть выше давления воздуха в коллекторе.
 Для соблюдения нормального технологического режима и контроля производства необходимо:
 давление воздуха перед топкой держать не ниже 1000 мм
вед. ст.;
 давление газа перед топкой держать в пределах от 1400 до
1900 мм вод. ст.;
 температуру в топке поддерживать в пределах 1000—1200°, а
выходящего газа 800—900° С;
 крепость выходящего из аппарата купоросного масла держать
в пределах задания;
 температуру отходящих газов на шлемовой трубе не допускать
выше 160° С.
 Температуру в топке регулируют задвижкой на воздуховоде,
наблюдая при этом за давлением воздуха по манометру; если
аппарат работает с полностью открытой воздушной задвижкой,
температуру в топке регулируют изменением подачи газа. Температуру выходящих из топки газов регулируют подачей воздуха в
камеру смещения через боковые каналы с помощью задвижек,
которые следует открывать на одинаковую величину.
 При эксплуатации концентраторов надо поддерживать такой
технологический режим, при котором показатели работы электроагрегатов газоочистки соответствовали бы напряжению на низкой
стороне трансформатора в пределах 360—380 в и силе тока 100—
150 ма.
 219

Содержание тумана серной кислоты на выхлопе газа из электрофильтра должно быть в пределах, установленных заданием.
 12. 	АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
 Полная автоматизация технологического процесса концентрирования серной кислоты связана с некоторыми трудностями вследствие того, что такое оборудование, как например концентраторы,
холодильники, насосы, требует частого осмотра и ремонта, чистки
и сложного обслуживания.
 Однако при внедрении частичной автоматизации экономическая
эффективность получается за счет уменьшения расходных коэффициентов на единицу продукции по топливу, воде и пару; при этом
производительность концентратора увеличивается вследствие
уменьшения допустимых отклонений определяющих параметров в
ведении технологического процесса. Автоматизация концентратора
увеличивает межремонтный период технологических аппаратов,
что уменьшает затраты на ремонт; кроме того, улучшаются условия
труда и несколько сокращается численность обслуживающего персонала.
 Как известно, основное условие нормальной работы концентратора— соответствие между количеством тепла в топочных газах и
количеством кислоты, поступающим в аппарат. Производительность
концентратора зависит от количества тепла, подаваемого в аппарат
с топочными газами.
 Ввиду того что применяемая в настоящее время в установках
концентрирования конструкция барботажного концентратора ограничивает температуру топочных газов, то практически для повышения производительности аппарата увеличивают количество подаваемых топочных газов, которое, в свою очередь, определяется
производительностью воздуходувки и гидравлическим сопротивлением системы.
 Таким образом, в системе автоматического регулирования режима работы концентратора в качестве главного параметра следует
принимать количество топочных газов, подаваемых в аппарат при
постоянной температуре.
 Максимально допустимая и постоянная температура топочных
газов, поступающих в концентратор, может быть обеспечена
с помощью регулятора температуры, воздействующего на расход
топлива, подаваемого в топку; при этом количество и параметры
(температура и влажность) воздуха, подаваемого воздуходувкой
в топку, не регулируются и остаются почти постоянными, так как
производительность воздуходувки при неизменном числе оборотов
электродвигателя постоянна, а параметры воздуха, поскольку он
забирается из помещения установки концентратора, также не
изменяются.
 Основное требование к качеству купоросного масла — величина
его концентрации, которая должна быть постоянной и равной за-
 220

данной режимом. Известно, что эта концентрация находится в прямой зависимости от температуры в первой по ходу газа камере концентратора; следовательно, эту температуру нужно поддерживать
постоянной, равной заданной величине.
 Постоянство температуры в камере можно поддерживать или
изменением количества и температуры подаваемых топочных газов,
или изменением количества слабой серной кислоты, поступающей
в аппарат. Так как для сохранения максимальной производительности аппарата нагрузка по газу и его температуре должна быть
максимальной, то для воздействия на температуру в первой камере
лучше всего изменять количество подаваемой слабой серной кислоты; это обеспечит постоянную температуру испарения, а следовательно, и постоянную концентрацию купоросного масла.
 Однако, как показала экспериментальная проверка, при такой
схеме автоматического регулирования процесса в трехкамерном
концентраторе восстановление требуемой величины регулируемого
параметра сильно запаздывает вследствие инерционности системы,
объясняемой значительным количеством серной кислоты в камерах
аппарата (так называемое «транспортное запаздывание» при перетоках кислоты из одной камеры в другую); поэтому в применяемых
в настоящее время схемах регулирования процесса концентрирования серной кислоты в барботажных концентраторах используется
зависимость концентрации купоросного масла от температуры газов на шлемовой трубе, т. е. на выходе газа из концентратора.
 На рис. 88 представлена схема автоматического регулирования
процесса концентрирования серной кислоты в барботажном концентраторе. Этой схемой предусматривается автоматическое регулирование:
 а) температуры газа, поступающего в концентратор, путем
изменения количества природного газа, подаваемого в топку;
 б) температуры в первой камере концентратора путем изменения подачи в концентратор слабой серной кислоты исходя из температуры газов на шлемовой трубе;
 в) температуры купоросного масла в холодильнике путем изменения расхода воды, поступающей на охлаждение.
 Для контроля за заданным режимом работы концентратора
предусматривается установка регистрирующего концентратомера
на выходе купоросного масла из холодильника.
 Кроме указанного, необходим контроль за температурой подшипников воздуходувок, подающих воздух в топку концентратора,
и подшипников высоковольтного электродвигателя — привода воздуходувки, для чего устанавливаются термометры сопротивления
и многоточечный мост типа ЭМДС-26 с контактной системой. При
повышении температуры подшипников сверх 75° С включается
соответствующая сигнальная лампа и сирена или звонок.
 Имеется дистанционное управление повысительно-выпрямительными электроагрегатами преобразовательной подстанции газоочистки с общего щита контроля и управления процессом концентрирования. При аварийном отключении этих электроагрегатов
 221

Рис. 88. Принципиальная схема автоматического регулирования концентратора серной кислоты:
 вз — воздух; в — вода; сс — слабая серная кислота; км — купоросное масло.

подается световая и звуковая сигнализация в помещения подстанции и щита управления.
 Схемой автоматизации концентратора предусматривается сигнализация аварийного состояния и блокировка, обеспечивающие
безопасную работу установки на природном газе.
 Кроме регулирующих, имеются контрольно-измерительные приборы, используемые при пуске агрегата и настройке процесса на
оптимальный режим, а также для контроля работы оборудования.
Эти приборы контроля, которыми обычно оборудуются установки
барботажных концентраторов, общеизвестны и описание их здесь
не приводится.
 Все приборы для автоматического регулирования и контроля
монтируются на центральном щите управления, расположенном в
специальном отдельном помещении.
 Автоматическое регулирование температуры топочных газов.
Эта температура регулируется изменением подачи в топку природного газа. Температура топочных газов, поступающих в концентратор, поддерживается в пределах 850—900° С; это оптимальная
температура, которая обеспечивает максимальную производительность концентратора при нормальном износе аппаратуры, и она
поддерживается регулированием количества подаваемого в топку
природного газа. Для этого на газоходе устанавливается хромель-
алюмелевая термопара. В качестве регулятора и измерительного
прибора применяется электронный автоматический потенциометр
типа ЭПД-32 с изодромным пневматическим регулятором. Исполнительным механизмом служит регулирующий мембранный кла
пан типа 25ч32нж с пневматическим приводом системы ВО.
 Автоматическое регулирование температуры в первой камере
концентратора изменением подачи слабой серной кислоты по температуре на шлеме. Известно, что при установившемся процессе в
барботажном концентраторе определенной температуре газов на
выходе из аппарата соответствует определенная концентрация
купоросного масла, вытекающего из первой камеры концентратора.
С другой стороны, при автоматически поддерживаемом постоянстве
температуры подаваемого в концентратор топочного газа и его
постоянном количестве температура газов в первой камере будет
зависеть от количества подаваемой в концентратор слабой серной
кислоты. Эта зависимость и используется для регулирования подачи необходимого количества слабой серной кислоты в концентратор.
 Для автоматического регулирования этой подачи на шлемовой
трубе устанавливается термометр сопротивления типа ЭТП в корпусе из термостойкого стекла в комплекте с автоматическим электронным мостом типа ЭМД с изодромным регулятором, который
воздействует на регулирующий клапан, установленный на линии
поступления слабой серной кислоты в концентратор. В качестве
клапана применяется регулирующий мембранный клапан, футерованный внутри фторопластом, конструкции ЦКБА, изготовление
которого осваивается на Мышегском заводе.
 223

Для регулирования подачи слабой серной кислоты может быть
использован также ферросилидовый вентиль, на шток которого
посажена головка (мембрана) обычного пневматического клапана.
 Для предварительной настройки регулятора подачи слабой кислоты схемой предусматривается возможность дистанционного
управления указанным клапаном со щита. Для этого на щите устанавливается так называемая панель дистанционного управления,
с помощью которой можно менять давление воздуха (ручным редуктором) в мембранной головке пневмопривода клапана и, следовательно, изменять положение штока регулирующего клапана,
увеличивая или уменьшая его проходное сечение. Ручное управление осуществляется на основе показаний температуры по диаграмме моста ЭМД.
 Измерение концентрации купоросного масла. Для измерения и
регистрации концентрации купоросного масла, которая колеблется
в пределах 92—96% H2S04, на кислотопроводе, выходящем из
холодильника, устанавливается концентратомер типа КСО-3. Этот
прибор позволяет непрерывно измерять концентрацию серной кислоты в протекающем растворе по^изменению электропроводности.
 Датчик прибора представляет собой чугунный проточный сосуд
диаметром около 140, общей высотой 370 мм. Внутри сосуда имеется открытый снизу стакан с рядом отверстий. В этом стакане
закреплены два измерительных электрода и помещена изолированная сравнительная ячейка температурной компенсации, которая
содержит кислоту постоянной и известной концентрации. Через
датчик непрерывно протекает измеряемая кислота, омывающая
платиновые электроды и стенки сравнительной ячейки.
 Принцип действия концентратомера основан на измерении электропроводности равновесным мостом переменного тока. Двумя
плечами моста служат электродные ячейки, установленные в датчике прибора, остальными плечами — постоянные сопротивления.
 Установка концентратомера типа КСО-3 показана на рис. 89.
Купоросное масло из кислотопровода после холодильника 1 поступает в датчик концентратомера 3. Для наблюдения за прохождением кислоты через датчик на соединительной трубе установлен
смотровой фонарь 4. Скорость прохождения кислоты через датчик
регулируется вентилем 5. Количество кислоты, протекающей через
датчик, регулируется в пределах 1,5—2,5 л!мин.
 При измерениях концентрации купоросного масла до 94%,
предусматривается подача в датчик части горячей кислоты из холодильника для нагрева контролируемой кислоты до 80—90° С.
 В качестве измерительного уравновешенного моста у концентратомера КСО-3 имеется самопишущий электронный мост переменного тока типа ЭМД Московского завода «Манометр». Погрешность измерения концентрации порядка ±0,3% H2S04.
 Для обеспечения нормальной работы концентратомера рекомендуется перед датчиком устанавливать фильтр для очистки кислоты
от механических загрязнений.
 224

15 Зак. 1162
 1
 Рис. 89. Установка концентратомера типа КСО-3:
 I — холодильник купоросного масла; 2 — эпруветка; 3 — датчик концентратомера
КСО-3; 4 — смотровой фонарь; 5 — вентиль; 6 — термометр.

Защитная блокировка и сигнализация. Для безопасной работы
концентратора при сжигании природного газа на трубопроводе
подачи природного газа в топку устанавливается отсекающий
(запорный) клапан, представляющий собой сальниковый вентиль с
электромагнитным приводом и электромагнитной защелкой типа
15кч877бр СВВ (рис. 90).
 I
 Рис. 90. Установка регулирующего (1) и отсекающего (2) клапанов на фронте топки.
 При нормальной работе этот клапан-отсекатель полностью открыт. При уменьшении или увеличении давления природного газа
ниже или выше заданных пределов, а также при падении давления
воздуха, подаваемого воздуходувкой в топку, клапан-отсекатель
автоматически прекращает подачу газа в топку концентратора; он
срабатывает и перекрывает подачу газа и в случае повышения
температуры выше допустимой на шлемовой трубе, а также при от
ключении электроэнергии.
 Газ автоматически отключается и в случае погасания факела в
топке по какой-либо причине. Схема работает следующим образом.
 226

Практически установлено, что в случае погасания факела в течение
3—5 сек температура в топке или в газоходе на выходе из топки
снижается на 30—40°. Электронный потенциометр, регулирующий
температуру, имеет контактную систему, которая при таком падении температуры включает электрическую цепь электромагнитного клапана-отсекателя; последний закрывается, и происходит
отсечка природного газа, — вследствие чего размыкается цепь
зеленой и замыкается цепь красной сигнальных ламп на щите;
срабатывает реле сигнализации, и включается, кроме того, звуковая сигнализация.
 Оператор может отключить звуковую сигнализацию специальной кнопкой квитирования, световая сигнализация (красная лампа)
остается включенной до устранения неисправности.
 13. 	ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И РАСХОДНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
 В практике эксплуатации барботажных концентраторов их производительность обычно выражают в тоннах 100%-ной серной кислоты, вырабатываемой в сутки. Для того чтобы эта величина имела
смысл, необходимо указывать концентрацию продукционной кислоты и крепость кислоты, поступающей на концентрирование.
 Естественно, что производительность концентратора тем больше, чем выше концентрация начальной кислоты и ниже концентрация продукционной. При таких условиях с некоторой степенью
точности можно определять и сравнивать производительность того
или иного агрегата по количеству выпаренной воды.
 Проектная производительность описанного выше барботажного
концентратора составляет 180—200 т H2S04 в сутки при начальной
ее концентрации 68—70% и конечной 92,5—95%. Указанная производительность относится к условиям питания концентратора слабой кислотой при температуре около 120°С и давлении воздуха
перед топкой 800—1000 мм вод. ст. Как показала практика эксплуатации концентраторов, повышение давления воздуха позволяет
повысить производительность аппарата почти соответственно увеличению количества воздуха, подаваемого в аппарат.
 Величина расходных коэффициентов в основном зависит от тех
же условий, что и производительность концентратора.
 Ниже приводятся примерные расходные коэффициенты на тонну
серной кислоты при указанных выше условиях работы барботажного концентратора.
 Крепость получаемого купоросного масла, % • • 92,5 95
 Вода при температуре 23° С, м3 7 7,5
 Топливо (в условных единицах), кг 70 78
 Насыщенный пар (при применении мазута)
 3—4 ата, кг 6,3 7,0
 Электроэнергия, кет • час 18 20
 15*
 227

14. 	КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
В ТРУБЕ ВЕНТУРИ
 Барботажные концентраторы, применяемые в настоящее время
для концентрирования серной кислоты, несмотря на широкое их
распространение, имеют ряд недостатков, которые не могут быть
устранены без коренных изменений конструкции. Аппараты громоздки, в них образуется значительное количество паров и тумана
серной кислоты, выделение которых из газов представляет значительные трудности, связанные с необходимостью строительства еще
более сложных по своей конструкции электрофильтров; движение
кислоты в камерах концентратора, имеющих большую ширину,
произвольно, что не обеспечивает полного соприкосновения всей
массы жидкости с горячими газами.
 Учитывая все эти недостатки и необходимость радикального
упрощения и удешевления аппаратуры для установок концентрирования серной кислоты, в настоящее время в промышленность стали
внедрять новую конструкцию скоростного концентратора, в котором потоком горячего газа жидкость принудительно разбивается
на капли.
 Для создания такого процесса концентрирования серной кислоты в капельном состоянии используется аппарат, имеющий форму трубы Вентури. Схема технологического процесса концентрирования с применением трубы Вентури показана на “рис. 91.
 Серная кислота крепостью 68—70% через напорный бак 1 и
дозировочный аппарат 2 направляется в туманоуловитель 3 типа
трубы Вентури. В циклоне 4 кислота сепарируется и направляется
самотеком в концентратор 5, выполненный в виде трубы Вентури.
Сконцентрированная до крепости 92,5—95% серная кислота отделяется в циклоне 6 и при температуре 180—220° С стекает в холодильник 7. Горячий топочный газ, с помощью которого происходит
разбрызгивание и упаривание кислоты, поступает в трубу Вентури
из топки 8 при температуре 950—1000° С; в трубе он охлаждается
до 220—230° С и выходит из второго циклона при температуре
порядка 150° С.
 Для преодоления сопротивления установки воздух в нее подается высоконапорной воздуходувкой, создающей перед топкой напор
1700—1750 мм вод. ст.
 Как показали испытания опытно-валовой установки концентрирования серной кислоты в трубе Вентури, работающей на природном газе, технологический процесс был устойчив и легко поддавался регулированию. Скорость газового потока в среднем была
125 м/сек, хотя скорость в 160 м/сек считается лучшей для технологического процесса.
 После первого циклона тумана серной кислоты было 5—6 г/нмгу
после второго 4—5 г/нм\
 228

Анализ работы туманоуловителя Вентури показал, что он работает больше как форконцентратор и подогреватель кислоты, чем
как ловушка тумана; кислота концентрировалась от крепости
68—70 до 74—77% и нагревалась на 10—12° С. Эти данные позволяют сделать вывод, что при использовании трубы Вентури вполне
возможно значительно сократить объем газоочистки по сравнению
с установкой барботажных концентраторов.
 Рис. 91. Схема технологического процесса концентрирования серной кислоты в
 трубе Вентури:
 1 — напорный бак слабой серной кислоты; 2 — дозировочный аппарат; 3 — туманоуловитель Вентури; 4 и 6 — второй и первый циклопы; 5 — концентратор Вентури; 7 — холодильник купоросного масла; 8 — топка; 9 — сборник купоросного
масла; 10 — центробежный насос; 11 — скруббер.
 Ниже дается описание аппаратуры для концентрирования серной кислоты в трубе Вентури производительностью 350 т в сутки
моногидрата серной кислоты в виде купоросного масла крепостью
92,5%.
 Концентратор Вентури. Этот основной аппарат установки
(рис. 92) имеет общепринятую конструкцию трубы Вентури в виде
двух усеченных конусов разной длины с углом наклона диффузора
25° и конфузора 7°. Длина трубы Вентури 3900 мм, диаметр горловины 300 мм. Диаметр отверстий входа и выхода газов 650 мм.
Корпус аппарата из углеродистой стали толщиной 10 мм с футеровкой из двух слоев диабазовой плитки толщиной 18 мм, уложенных на диабазовой замазке.
 229

Для внутренней поверхности футеровки применена фасонная
кислотоупорная плитка из черного диабаза. Для орошения трубы
слабой серной кислотой имеется четыре сопла диаметром 25 мм из
ферросилидовых трубок, расположенных на периферии диффузора
под углом 80°. Для охлаждения труба Вентури снабжена водяной
рубашкой.
 Рис. 92. Концентратор серной кислоты Вентури:
 1 — стальной корпус; 2 — охлаждающая рубашка; 3 — фасонная кислотоупорная плитка; 4 — компенсатор; 5 — ферросилидовый патрубок.
 Циклон. Циклон (рис. 93) предназначен для отделения кислоты,
выходящей в виде капель из концентратора Вентури с газовоздушной смесью. Он изготовлен из углеродистой стали толщиной 6 мм\
его наружный диаметр 1400 мм.
 Футеровка циклона из кислотоупорного кирпича толщиной
113 м. Расстояние между осями входного и выходного патрубков
для газа составляет 4350 мм. Общая высота циклона 8200 мм.
 Газовоздушная смесь с кислотой поступает в циклон по касательной, в результате чего масса приобретает винтообразное движение, и благодаря центробежной силе кислота оседает на стенках
циклона и стекает в холодильник.
 Внизу циклон имеет сборник для сбора шлама, снабженный
люком для чистки. Для вывода кислоты в холодильник циклон
имеет штуцер диаметром 200 мм.
 Размеры и конструкция туманоуловителя такие же, как у концентратора Вентури за исключением наличия у туманоуловителя
свинцовой оболочки под футеровкой и отсутствия охлаждающей
рубашки. Циклон, установленный за туманоуловителем, по конструкции и размерам такой же, как циклон после концентратора Вентури, но у него под футеровкой имеется свинцовая облицовка. *
 Остальное оборудование этой установки с трубой Вентури—топка, холодильник купоросного масла, напорные баки и другое —
 230

Рис. 93. Циклон.
 231

аналогично оборудованию, применяемому в установках барботажных концентраторов.
 Оценка установки. Применение трубы Вентури для концентрирования серной кислоты позволяет создать весьма компактную и
высокопроизводительную установку при меньших капитальных затратах на тонну концентрируемой кислоты по сравнению с барботажными концентраторами.
 Осуществленный в ней метод концентрирования при больших
скоростях газового потока, где, как показали испытания работы
аппарата, концентрирование серной кислоты идет на незначительном, весьма коротком расстоянии от сопел, позволяет избежать
перегрева кислоты и выпускать ее из аппарата при более низкой
температуре, чем в барботажных концентраторах. Это уменьшает
расход топлива на концентрирование и снижает расход воды на
охлаждение получаемого купоросного масла.
 Более низкая температура кислоты уменьшает степень разложения ее при концентрировании и снижает туманообразование, что в
конечном счете приводит к уменьшению требуемого объема газоочистки.
 Расход электроэнергии на установке с трубой Вентури примерно
такой же, как в установке с барботажными концентраторами, так
как сопротивления обеих установок одинаковые (при интенсификации барботажных концентраторов).
 При эксплуатации установок с трубой Вентури особое внимание должно быть обращено на футеровку этого аппарата. Футеровочный материал, применяемый для трубы, должен не только обладать кислотоупорностью, но и иметь значительную термостойкость
при отсутствии шероховатости. Как показали наблюдения за рабо
той аппарата, применение плиток из черного диабазового литья не
обеспечивает долговременной работы установки. Считается, что
при футеровке из литого белого камня срок эксплуатации более
длительный.
 Процесс концентрирования серной кислоты в трубе Вентури
легко может быть автоматизирован. В этой установке находится
весьма незначительное количество кислоты, вследствие чего исключается та инерционность системы, которая присуща барботажным
концентраторам.
 15. 	КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ПЕРЕГРЕТЫМ ПАРОМ
 При концентрировании внешним обогревом инертные газы не
соприкасаются с кипящей серной кислотой; выделяющиеся в этом
процессе пары конденсируются в дефлегматоре в виде слабой серной'кислоты; при этом сернокислотный туман не образуется в больших количествах. При непосредственном соприкосновении горячих
газов с кислотой создаются хорошие условия теплообмена, но при
этом получается туман серной кислоты, который требует специальных устройств для его улавливания.
 232

Сочетание положительных свойств процесса концентрирования
серной кислоты внешним обогревом с преимуществами непосредственной передачи тепла кислоте нашло свое отражение в схемах,
применяющих перегретый нар вместо дымовых газов.
 Перегретый водяной пар при высокой температуре эффективно
передает тепло кислоте непосредственным соприкосновением; при
этом исключается образование тумана серной кислоты. Лабораторными исследованиями была подтверждена возможность процесса
концентрирования серной кислоты перегретым водяным паром; при
перегреве до 650—700°С кислота получалась крепостью 93—95%.
Исследования также показали, что добавка к перегретому пару
горячего воздуха способствовала образованию тумана, а перевод
на работу только с воздухом приводил к интенсивному его образованию.
 В литературе [57, 58] имеется краткое описание установок, в
которых вместо горячего топочного газа в концентратор подается
перегретый водяной пар.
 Для практического осуществления концентрирования серной
кислоты перегретым паром технический интерес представляет схема, при которой выходящий из концентратора пар вновь подвергается перегреву и использованию в концентраторе. Водяной пар,
являясь теплоносителем, все время циркулирует, а избыток его в
количестве, соответствующем количеству испарившейся воды, выводится из установки в атмосферу.
 Необходимо отметить, что для концентрирования серной кислоты перегретым паром требуется специальная аппаратура, конструирование которой представляет определенные трудности. Пароперегреватель, работающий в условиях малых скоростей пара и дымовых газов, из-за низкого коэффициента теплопередачи требует создания для современных промышленных агрегатов аппарата весьма
большой поверхности теплопередачи из легированной стали.
 Для использования тепла дымовых газов, покидающих пароперегреватель при температуре 400—500°С, возникает необходимость установки специальных котлов-утилизаторов для получения
пара. Для циркуляции пара требуются специальные пародувки
(бустеры) из специальной стали.
 Концентрирование серной кислоты перегретым паром еще не
нашло промышленного применения и сведения о работе подобных
установок в литературе отсутствуют.

ПРИЛОЖЕНИЯ
 ПРИЛОЖЕНИЕ I
 СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 Содержание
HN03, вес. W
 Плотность при
20ЭС, г/см9
 Теплоемкость при
20°С, fcajijz-0С.
 Температура
кипения, °С
 1
 1,004
 0,990
 2
 1,009
 0,980
 3
 1,015
 4
 1,020
 0,950
 5
 1,026
 6
 1,031
 0,930
 7
 1,037
 8
 1,043
 9
 1,0485
 10
 1,054
 0,890
 11
 1,060
 12
 1,066
 13
 1,072
 14
 1,078
 15
 1,084
 0,810
 16
 1,090
 17
 1,0965
 18
 1,103
 19
 1,109
 20
 1,115
 0,800
 103,6
 21
 1,1215
 22
 1,128
 234

23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 Продолжение
 Плотность при Теплоемкость при
20°С, г\см* 20 С, кал1г • °С
 Температура
кипения, °С
 1,134
 1,141
 1,147
 1,153
1,1605
1,167
1,173
1,180
 1,187
1,193
1,200
1,207
1 ,214
 1,2205
 1,227
 1,234
 1,240
 1,246
 1,253
!, 259
1,266
1,272
1,278
 1,285
 1,291
 1,298
 1,304
 1,310
 1,316
1,322
1,328
1,3335
1,339
 0,780
 0,760
 108,1
 0,740
 0,720
 112,6
 0,700
 0,680
 118,8
 0,660
 235

Продолжение
 Содержание
HN03, вес. %
 Плотность при
20’С, г 1см3
 Теплоемкость при
20°С, кал/г-*3С
 Температура
кипения, °С
 56
 1,345
 57 |
 1,351
 58
 1,356
 59
 1,361
 60
 1,367
 0,640
 120,1
 !
 61
 1,372
 62
 1,377
 63 1
 1,382
 64
 1,387
 65
 1,391
 0,620
 66
 1,396
 67
 1,400
 68
 1,405
 69
 1,409
 70
 1,413
 0,590
 121,6
 71
 1,418
 72
 1 1,422
 73
 1,426
 74
 1,430
 75
 1,434
 0,570
 76
 1,4375
 77
 1,441
 78
 1 1,445
 79
 j 1,449
 80
 1,452
 0,540
 115,4
 81
 1,456
 82
 1,459
 83
 1,462
 84
 1,466
 85
 1,469
 0,520
 86
 1,472
 87
 1,475
 88
 1,477
 236

Окончание
 Содержание
HN03, вес. %
 Плотность при
20°С, г/см*
 Теплоемкость при
20ЭС, кап/г • °С
 Температура
кипения, °С
 89
 1,480
 90
 1,483
 0,490
 102,0
 91
 1,485
 92
 1,487
 93
 1,489
 94
 1,491
 95
 1,493
 0,460
 1
 96
 1,495
 1
 1
 97
 1,4975
 98
 1,501
 j
 99
 1,5055
 100
 1,513
 0,420
 86
 ПРИЛОЖЕНИЕ И
 ПОПРАВКИ К ЗНАЧЕНИЯМ ПЛОТНОСТИ АЗОТНОЙ кислоты
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
 Плотность
при 20°,
г 1см3
 Поправка при
. изменении температуры на 1°С
 Плотность
при 20’С,
ZJCM3
 Поправка при
изменении температуры на 1°С
 1,000—1,020
 0,0001
 | 1,281—1,310
 0,0010
 1,021-1,040
 0,0002
 |
 | 1,311-1,350
 0,0011
 1 ,041—1,070
 0,0003
 : 1,351-1,365
 0,0012
 1,071 — 1,100
 0,0004
 ! 1,366-1,400
 0,0013
 1,101-1,130
 0,0005
 1,401—1,435
 0,0014
 1,131 —1,161
 0,0006
 1,436—1,490
 0,0015
 1,162—1,200
 0,0007 .
 1,491—1,500
 0,0016
 1,201-1,245
 0,0008
 1,501—1.520
 0,0017
 1,246-1,280
 0,0009
 1
 1
 237

ПРИЛОЖЕНИЕ III
 ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 (кал/г • °С)
 Содержание
 При температуре, °С
 HNOs,
вес. %
 2
 20 1
 1
 1
 40
 60
 1
 0,993
 0,990
 0,985
 0,990
 2
 0,978
 0,980
 0,973
 0,980
 4
 0,953
 0,950
 0,951
 0,960
 6
 0,927
 0,930
 0,929
 0,940
 10
 0,884
 0,890
 0,89!
 0,900
 15
 0,838
 0,840
 0,851
 0,860
 20
 0,799
 0,800
 0,815
 ‘ 0,830
 25
 0,767
 0,780
 0,786
 0,800
 30
 0,739
 0,760
 0,764
 0,780
 35
 0,716
 0,740
 0,744
 0,770
 40
 0,698
 0,726
 0,726
 0,750
 45
 0,682
 0,700
 0,709
 0,730
 50
 0,667
 0,680
 0,693
 0,710
 55
 0,649
 0,660
 0,675
 0,690
 60
 0,630
 0,640
 0,654
 0,670
 65
 0,607
 0,620
 0,629
 0,640
 70
 0,583
 0,590
 0,603
 0,610
 75
 0,558
 0,570
 0,574
 0,580
 80
 0,535
 0,540
 0,548
 0,560
 85
 0,515
 0,520
 0,521
 0,530
 90
 0,490
 0,490
 0,493
 0,500
 95
 0,456
 0,460
 0,461
 0,460
 100
 0,418
 0,420
 0,425
 0,430
 238

ПРИЛОЖЕНИЕ IV
 ПАРЦИАЛЬНЫЕ ДАВЛЕНИЯ (мм рт. ст.) ПАРОВ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
(PHNO^* В°Ды (Рц,0 ) И ОБЩЕЕ давление р паров над водными
 РАСТВОРАМИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
РАСТВОРА ПРИ РАЗЛИЧНОМ СОДЕРЖАНИИ Н!Ч03
 При содержании HNQ3, вес. %
 Температура
раствора, °С
 20
 25
 30
 РНШ3
 ^ нго
 Р
 Рнш3
 РнгО
 Р
 Phno3
 рН20
 Р
 0
 —
 4,1
 4,1
 3,8
 3,8

 3,6
 3,6
 5
 —
 5,7
 5,7
 —
 5,4
 5,4
 —
 5,0
 5,0
 10
 —
 8,0
 8,0
 —
 7,6
 7,6
 —
 7,1
 7,1
 15
 —
 10,9
 10,9
 —
 10,3
 10,3
 —
 9,7
 9,7
 20
 -
 15,2
 15,2
 —
 14,2
 14,2
 —
 13,2
 13,2
 25
 -
 20,6
 20,6
 —
 19,2
 19,2
 —
 17,8
 17,8
 30
 —
 27,6
 27,6
 —
 25,7
 25,7
 0,05
 23,8
 23,8
 35
 —
 36,5
 36,5
 0,04
 33,8
 33,8
 0,07
 31,1
 31,2
 40
 47,5
 47,5
 0,06
 44,0
 44,1
 0,11
 41,0
 41,1
 i5
 0,05
 62
 62
 0,09
 57,5
 57,6
 0,17
 53,0
 53,2
 50
 0,07
 80
 80
 0,13
 75
 75
 0,25
 69
 69
 55
 0,09
 100
 100
 0,18
 94
 94
 0,35
 87
 87
 60
 0,13
 128
 128
 0,28
 121
 121
 0,51
 113
 114
 65
 0,19
 162
 162
 0,40
 151
 151
 0,71
 140
 141
 70
 0,27
 200
 200
 0,54
 187
 188
 1,00
 174
 175
 75
 . 0,38
 250
 250
 0,77
 234
 235
 1,38
 217
 218
 80
 0,53
 307
 308
 1,05
 287
 288
 1,87
 267
 269
 85
 0,74
 379
 380
 1,44
 352
 353
 2,53
 3.5
 328
 90
 1,01
 458
 459
 1,95
 426
 428
 3,38
 393
 396
 95
 1,37
 555
 556
 2,62
 517
 520
 4,53
 478
 483
 100
 1,87
 675
 677
 3,50
 628
 632
 6,05
 580
 586
 105
 2,50
 800
 803
 4,65
 745
 750
 7,90
 690
 698
 239

П родолжение
 Температура
раствора, °С
 35
 40
 45
 ^HNO,
 рнго
 Р
 ^HN03
 Р
 pHN03
 рН20
 Р
 0
 —
 3,3
 3,3

 3,0
 3,0
 2,6
 2,6
 5
 —
 4,6
 4,6
 —
 4,2
 4,2
 0,05
 3,6
 3,6
 10
 —
 6,5
 6,5
 -
 5,8
 5,8
 0,07
 5,0
 5,1
 15
 —
 8,9
 8,9
 0,07
 8,0
 8,0
 0,10
 6,9
 7,0
 20
 —
 12,0
 12,0
 0,09
 10,8
 10,9
 0,15
 9,*
 9,5
 25
 0,07
 16,2
 16,3
 0,12
 14,6
 14,7
 0,23
 12,7
 13,0
 30
 0,09
 21,7
 21,8
 0,17
 19,5
 19,7
 0,33
 16,9
 17,2
 35
 0,13
 28,3
 28,4
 0,25
 25,5
 25,7
 0,48
 22,3
 22,8
 40
 0,20
 37,7
 37,9
 0,36
 33,6
 34,0
 0,68
 29,3
 30,0
 45
 0,28
 48,0
 48,3
 0,52
 43,2
 43,7
 0,96
 38,0
 39,0
 50
 0,^2
 63
 63
 0,75
 56,0
 56,8
 1,35
 49,5
 50,8
 55
 0,59
 79
 80
 1,04
 71
 72
 1,83
 62,5
 64
 60
 0,85
 102
 103
 1,48
 90
 92
 2,54
 80
 83
 65
 1,18
 127
 128
 2,05
 114
 116
 3,47
 100
 103
 70
 1,63
 159
 161
 2,80
 143
 146
 4,65
 126
 131
 75
 2,26
 198
 200
 3,80
 178
 182
 6,20
 158
 164
 80
 3,07
 243
 246
 5,10
 218
 223
 8,15
 195
 203
 85
 4,15
 297
 301
 6,83
 268
 275
 10,7
 240
 251
 90
 5,50
 359
 365
 9,0
 325
 334
 13,7
 292
 306
 95
 7,32
 436
 443
 И ,7
 394
 406
 17,8
 355
 373
 100
 9,7
 530
 540
 15,5
 480
 495
 23,0
 430
 453
 105
 12,7
 631
 644
 20,0
 573
 593
 29,2
 520
 549
 ПО
 16,5
 755
 772
 25,7
 688
 714
 37,0
 625
 662
 115
 21,2
 897
 918
 32,5
 810
 843
 46
 740
 786
 240

Продолжение
 При содержании HN03, вес. %
 Температура
раствора, °С
 50
 55
 60
 ^HN03
 ри20
 Р
 ^НЫОз
 Р
 ^НШз
 рнго
 Р
 0
 0,095
 1,97
 2,06
 0,13
 1,8
 1,9
 0,19
 1,2
 1,4
 5
 0,14
 2,8
 3,0
 0,18
 2,5
 2,7
 0,29
 1,8
 2,1
 10
 0,22
 3,95
 4,2
 0,27
 3,5
 3,8
 0,43
 2,5
 2,9
 15
 0,33
 5,5
 5,8
 0,39
 4,9
 5,2
 0,62
 3,6
 4,2
 20
 0,49
 7,5
 8,0
 0,55
 6,7
 7,2
 0,84
 5,0
 5,8
 25
 0,52
 10,7
 11,2
 0,66
 9,1
 9,8
 1,21
 7,7
 8,9
 30
 0,56
 14,4
 15,0
 0,93
 12,2
 13,1
 1,66
 10,3
 12,0
 35
 0,80
 19,0
 19,8
 1,30
 16,1
 17,4
 2,28
 13,6
 15,9
 40
 1,13
 25,0
 26,1
 1,82
 21,3
 23,1
 3,10
 18,1
 21,2
 45
 1,57
 32,5
 34
 2,50
 28
 30,5
 4,20
 23,7
 28
 50
 2,18
 42,5
 45
 3,41
 36,3
 39,7
 5,68
 31,0
 37
 55
 2,95
 54
 57
 4,54
 46,0
 51
 7,45
 39
 46
 60
 4,05
 70
 74
 6,15
 60
 66
 9,9
 51
 61
 65
 5,46
 88
 93
 8,13
 76
 8*
 13,0
 64
 77
 70
 7,25
 110
 117
 10,7
 95
 106
 16,8
 81
 98
 75
 9,6
 138
 148
 13,9
 120
 134
 21,8
 102
 124
 80
 12,5
 170
 182
 18,0
 148
 166
 27,5
 126
 154
 85
 16,3
 211
 227
 23,0
 182
 205
 34,8
 156
 191
 90
 20,9
 258
 279
 29,4
 223
 252
 43,7
 192
 236
 95
 26,8
 315
 342
 37,3
 272
 309
 55,0
 233
 288
 100
 34,2
 383
 417
 47
 331
 378
 69,5
 285
 354
 105
 43,0
 463
 506
 58,5
 400
 459
 84,5
 345
 430
 ПО
 54,5
 560
 615
 73
 485
 558
 103
 417
 520
 115
 67
 665
 732
 90
 575
 665
 126
 495
 620
 120
 84
 785
 869
 110
 685
 795
 156
 590
 746
 125
 —
 —
 —
 —
 —
 —
 187
 700
 887
 16 Зак. 1162
 241

Продолжение
 При содержании HN03, вес. %
 Температура
раствора, °С
 65
 70
 80
 ^HN03
 Р
 ^HN03
 рИ.гО
 Р
 ^HN03
 Р
 0
 0,41
 0,9
 1,31
 0,76
 0,62
 1,38
 2,9
 0,27
 3,2
 5
 0,60
 1,3
 1,9
 1,10
 0,92
 2,02
 4,0
 0,41
 4,4
 10
 0,86
 1,9
 2,8
 1,57
 1,36
 2,9
 5,6
 0,62
 6,2
 15
 1,21
 2,8
 4,0
 2,20
 1,97
 4,2
 7,7
 0,92
 8,6
 20
 1 ,68
 3,9
 5,6
 3,08
 2,83
 5,9
 10,4
 1,4
 11,8
 25
 2,32
 6,4
 8,7
 4,10
 5,1
 9,2
 12,2
 2,7
 14,9
 30
 3,17
 8,8
 12,0
 5,50
 7,4
 12,9
 14,5
 4,0
 18,5
 35
 4,26
 11,6
 15,9
 7,30
 9,8
 17,1
 18,5
 5,5
 24
 40
 5,70
 15,5
 21 ,2
 9,65
 12,8
 22,5
 24,5
 7
 32
 45
 7,55
 20,0
 27,6
 12,6
 16,7
 29,3
 32
 9,5
 42
 50
 10,0
 26,0
 36
 16,5
 21,8
 38,3
 41
 12
 53
 55
 12,8
 33,0
 46
 21,0
 27,3
 48
 52
 15
 67
 60
 16,8
 43,0
 60
 27,1
 35,3
 62
 67
 20
 87
 65
 21,7
 54,5
 76
 34,5
 44,5
 79
 85
 25
 110
 70
 27,5
 68
 96
 43,3
 56
 99
 106
 31
 137
 75
 35,0
 86
 121
 54,5
 70
 124
 130
 38
 168
 80
 43,5
 105
 150
 67,5
 86
 151
 158
 48
 206
 85
 54,5
 131
 186
 83
 107
 190
 192
 60
 252
 90
 67,5
 160
 228
 103
 130
 233
 230
 73
 303
 95
 83,5
 195
 279
 125
 158
 283
 278
 89
 367
 100
 103
 238
 341
 152
 192
 344
 330
 108
 438
 105
 124
 288
 412
 183
 231
 414
 392
 129
 521
 110
 152
 345
 497
 221
 270
 491
 465
 155
 620
 115
 181
 410
 591
 262
 330
 592
 545
 185
 730
 120
 218
 490
 708
 312
 393
 705
 640
 219
 859
 125
 260
 580
 840
 372
 469
 841
 —
 —
 —
 242

о
 5
 10
 15
 20
 25
 30
 35
 40
 45
 50
 55
 60
 65
 70
 75
 80
 85
 90
 95
 100
 105
 Продолжение
 При содержании HNQ3> вес. %
 90
 100
 ^HN03
 рн2о
 Р
 р HN03
 7,8
 0,08
 7,9
 12,8
 10,7
 0,13
 10,8
 16,7
 14,5
 0,20
 14,7
 23,3
 19,5
 0,31
 19,8
 31,2
 26,0
 0,46
 26,5
 43
 29
 0,8
 29,8
 57
 36
 1,3
 37
 77
 47
 1,8
 49
 102
 62
 2,4
 64
 133
 80
 3
 83
 170
 103
 4
 107
 215
 127
 5
 132
 262
 157
 6,5
 163
 320
 192
 8
 200
 385
 232
 10
 242
 460
 282
 13
 295
 540
 338
 16
 354
 625
 405
 20
 425
 720
 480
 24
 504
 820
 570
 29
 599
 —
 675
 35
 710
 —
 790
 42
 832
 —
 243

ПРИЛОЖЕНИЕ V
 ВЯЗКОСТЬ (спз) РАСТВОРОВ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 Концентра ция
HN03,
вес. %
 При температуре, °С
 0
 10
 20
 25
 40
 50
 75
 10
 1,75
 1,31
 1,03
 0,99
 0,70
 0,6
 0,43
 20
 1,8
 1,4
 1,18
 1,07
 0,80
 0,67
 0,48
 30
 2,05
 1,6
 1,3
 1,2
 0,90
 0,76
 0,55
 40
 2,48
 1,91
 1,56
 1,4
 1,07
 0,92
 0,63
 50
 3,05
 2,3
 1,82
 1,7
 1,25
 1,07
 0,72
 60
 3,49
 2,61
 2,03
 1,9
 1,36
 1,15
 0,77
 70
 3,5
 2,6
 2,03
 1,9
 1,35
 1,13
 0,76
 80
 2,95
 2,35
 1,86
 1,55
 1,27
 0,97
 0,68
 90
 1,93
 1,66
 1 ,35
 1,1
 0,97
 0,75
 0,56
 100
 1,05
 1,04
 0,89
 0,78
 0,68
 0,57
 0,42
 ПРИЛОЖЕНИЕ VI
 УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСТВОРОВ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 18°С
 Концентрация
HN03,
вес. %
 Электропровод¬
 ность,
 ом-1 • см—1 1
 Концентрация
HNOg,
вес. %
 Электропроводность,
ом—1 • см—1
 6,2
 г
 0,3123 *
 37,2
 0,7545
 12,4
 0,5418
 49,6
 0,6341
 24,8
 0,7676
 62
 0,4964
 31
 0,7819
 244

ПРИЛОЖЕНИЕ VII
 ТЕПЛОТА РАЗВЕДЕНИЯ (РАЗБАВЛЕНИЯ) АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
 НА 1 кг HN03
 Конечная
 концентра¬
 ция
 раствора,
вес. %
 Теплота
разведения
кислоты,
к кал) кг
 Конечная
 концентра¬
 ция
 раствора,
 1 вес. %
 Теплота I Конечная
разведения ^онцентра-
 КИСЛОТЫ, 1, л ция
ккал/кг j рас™°&а’
 Теплота
 разведения
 кислоты,
 к кал/кг
 98
 5,63 !
 60
 80,3
 44
 102,4
 90
 26,05 •
 58
 83,7
 ! 42
 104,7
 80
 47,2
 56
 86,0 !
 40
 106
 70
 65,0 ;
 1 54
 90,0
 ' 38
 108
 68
 68,4
 I 52
 92,6
 i 36
 ПО
 66
 71,8 ‘
 50
 95,2
 34
 ИЗ
 64
 75,0 |
 48
 97,7
 32
 114
 62
 77,6
 46
 100,1
 1
 30
 116
 ПРИЛОЖЕНИЕ VIII
 СВОЙСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
 Содержание
H2S04,
вес. %
 Содержание
 son,
 вес. %
 Плотность
при 20°,
 г 1см3
 Температура
 кипения,
 °С
 Температура
кристаллизации, °С
 1
 0,816
 1 ,0049
 )
 100,2
 1
 —0,2
 2
 1,633
 1,0116
 100,4
 —0,5
 3
 . 2,45
 1,0183
 100,6
 -0,8
 4
 3,265
 1,0250
 100,8
 -1,2
 5
 4,08
 1,0317
 101,0
 —1,75
 6
 4,90
 1,0385
 101,2
 —2,3
 7
 5,71
 1,0453
 101,4
 —3,0
 8
 6,53
 1,0522
 101,6
 —3.7
 9
 7,35
 1,0591
 101,8
 -4,6
 10
 8,16
 1,0661
 102,0
 -5,5
 И
 8,98
 1,0731
 102,2
 —6,5
 12
 9,80
 1,0802
 102,4
 -7,6
 13
 10,61
 1,0874
 102,7
 -8,7
 14
 11,43
 1,0947
 102,9
 -9,9
 15
 12,25
 1,1020
 103,1
 —11,25
 245

Продолжение
 Содержание
 h2so4,
 вес. %
 Содержание
 so3,
 вес. %
 Плотность
при 20°,
г/см*
 Температура
 кипения,
 °С
 Температура
кристаллизации, °С
 16
 13,06
 1,1091
 103,4
 —12,6
 17
 13,88
 1,1168
 103,6
 —14,10
 18
 14,69
 1,1243
 103,8
 —15,7
 19
 15,51
 1,1318
 104,1
 — 17,3
 20
 16,33
 1,1394
 104,4
 —19,0
 21
 17,14
 1,1471
 104,6
 —20,8
 22
 17,96
 1,1548
 104,9
 —22,7
 23
 18,78
 1,1626
 105,2
 —24,6
 24
 19,59
 1,1704
 105,5
 -26,7
 25
 20,41
 1,1783
 105,9
 -28,8
 26
 21 ,22
 1 ,1862
 106,3
 -31,1
 27
 22,04
 1,1942
 106,6
 —33,4
 28
 22,86
 1,2023
 107,0
 —35,85
 29
 23,67
 1,2104
 107,4
 —38,4
 30
 24,49
 1,2185
 107,9
 —40,2
 31
 25,31
 !,2267
 108,3
 —44,1
 32
 26,12
 1,2349
 108,8
 —47,2
 33
 26,94
 1,2432
 109,1
 —50,6
 34
 27,75
 1,2515
 109,9
 -54,3
 35
 28,57
 1,2599
 110,5
 —58,5
 36
 29,39
 1,2684
 111,1
 —63,3
 37
 30,20
 1,2769
 111,7
 —68,5
 38
 31,02
 1,2855
 112,4
 —74,5
 39
 31,84
 1,2941
 113,1
 —69,6
 40
 32,65
 1,3028
 113,9
 —65,2
 41
 33,47
 1,3116
 114,7
 —61,0
 42
 34,28
 1,3205
 115,6
 —57,1
 43
 35,10
 1,3294
 116,5
 —53,4
 44
 35,92
 1,3384
 117,4
 -50,0
 45
 36,73
 1,3476
 118,4
 -46,8
 46
 37,55
 1,3569
 119,5
 —43,8
 47
 38,37
 1,3663
 120,6
 —41,0
 48
 39,18
 1,3758
 121,8
 —38,5
 246

Продолжение
 Содержание
H2S04,
вес. %
 Содержание
 so3,
 вес. %
 Плотность
при 20е,
г\смъ
 Температура
 кипения,
 °С
 Температура
кристаллизации, °С
 49
 40,00
 1,3854
 123,1
 —36,2
 50
 40,82
 1,3951
 124,4
 —34,2
 5!
 41,63
 1,4049
 125,8
 —32,3
 52
 42,45
 1,4148
 127,2
 -30,9
 53
 43,26
 1,4248
 128,7
 —29,6
 54
 44,08
 1,4350
 130,4
 —28,6
 55
 44,90
 1,4453
 132,0
 —27,7
 56
 45,71
 1,4557
 133,8
 —26,9
 57
 46,53
 1,4662
 135,7
 —26,2
 58
 47,35
 1,4768
 137,6
 —25,9
 59
 48,16
 1 ,4875
 139,6
 —26,2
 60
 48,98
 1,4983
 141,8
 —26,8
 61
 49,79
 1,5091
 144,0
 —27,25
 62
 50,61
 1,5200
 146,1
 —28,85
 63
 51,43
 1 ,5310
 148,2
 -30,8
 64
 52,24
 1,5421
 150,4
 -33,0
 65
 53,06
 1,5533
 152,1
 —35,3
 66
 53,88
 1,5646
 153,8
 —37,75
 67
 54,69
 1,5760
 155,7
 —40,3
 68
 55,51
 1,5874
 157,5
 -43
 69
 56,33
 1,5989
 159,8
 —44
 70
 57,14
 1,6105
 162,2
 —42,0
 71
 57,96
 1,6221
 165,3
 —40,6
 72
 58,78
 1,6338
 168,6
 -39,8
 73
 59,59
 1,6456
 171,9
 —39,65
 74
 60,41
 1,6574
 175,4
 —40,0
 75
 61,22
 1,6692
 179,0
 —41,0
 76
 62,04
 1,6810
 182,7
 —28,1
 77
 62,86
 . 1,6927
 186,2
 — 19,4
 78
 63,67
 1,7043
 190,1
 -13,6
 79
 64,49
 1,7158
 194,1
 —8,2
 80
 65,30
 1,7272
 200,2
 —3,0
 247

Окончание
 Содержание
H2S04,
вес. %
 Содержание
 so3,
 вес. %
 Плотность
при 20°,
ZjCM*
 Температура
 кипения,
 °С
 Температура
кристаллизации, °С
 81
 66,12
 1,7383
 205,2
 + 1.5
 82
 66,94
 1,7491
 210,4
 +4,8
 83
 67,75
 1,7594
 215,7
 + 7,0
 84
 68,57
 1,7693
 221,3
 +8,0
 85
 69,39
 1,7786
 227,1
 + 7,9
 86
 70,20
 1,7872
 233,0
 + 6,6
 87
 71,02
 1,7951
 239,0
 +4,1
 88
 71,84
 1,8022
 245,5
 +0,5
 89
 72,65
 1,8087
 255,1
 —4,3
 90
 73,47
 1‘8144
 258,9
 — 10,2
 91
 74,28
 1,8195
 266,9
 -17,3
 92
 75,10
 1,8245
 274,7
 —25,6
 93
 75,92
 1,8279
 282,6
 —35,0
 94
 76,73
 1,8312
 291,4
 —30,8
 95
 77,55
 1,8337
 301,3
 —21,8
 96
 78,36
 1,8355
 311,5
 -13,6
 97
 79,18
 1,8363
 322,0
 —6,3
 98
 80,00
 1,8365
 332,4
 + 0,1
 99
 80,81
 1,8342
 323,0
 +5,7
 100
 81,63
 1,8305
 304,3
 + 10,45
 ПРИЛОЖЕНИЕ IX
 ПОПРАВКИ к ПЛОТНОСТИ СЕРНОЙ кислоты
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
 Плотность
кислоты
при 20®С,
г/см*
 Поправка при
изменении
температуры
 па ГС 1
 ||
 Плотность
кислоты
при 20°С,
г\смъ
 Поправка при
изменении
температуры
на ГС
 1,01
 0,0002 !
 \ 1,22
 0,0007
 1,04
 0,0003 ;
 1,42
 0,0008
 1 ,07
 0,0004
 1,56
 0,0009
 1,11
 0,0005
 1,70
 0,0010
 1,15
 0,0006
 1 ,77
 0,0011
 1
 1 1,84
 0,0012
 248

ПРИЛОЖЕНИЕ X
 ТЕПЛОЕМКОСТЬ И ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ РАСТВОРОВ
СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
 Концентрация
кислоты,
вес. %
 Теплоемкость
при 20®С,
кал/г • ЭС
 Теплосодержание (ккал/кг)
 при
 температуре, °С
 20
 40
 60
 80
 100
 120
 150
 200
 250
 1
 0,990
 19,8
 39,6
 59,5
 79,3
 99,2

 2
 0,980
 19,6
 39,2
 58,8
 78,4
 98,1


 3
 0,970
 19,4
 38,8
 58,3
 77,7
 97,3


 —
 4
 0,961
 19,2
 38,4
 57,7
 77,0
 96,3


 5
 0,951
 19,0
 38,0
 57,1
 76,1
 95,3
 _
 _

 6
 0,942
 18,8
 37,7
 56,6
 75,5
 94,6

 7
 0,932
 18,6
 37,3
 56,0
 74,8
 93,6



 8
 0,923
 18,4
 36,9
 55,5
 74,1
 92,9

 9
 0,914
 18,2
 36,6
 54,9
 73,5
 91,9
 10
 0,905
 18,0
 36,2
 54,4
 72,6
 91,0
 11
 0,896
 17,9
 35,8
 53,8
 72,0
 90,2
 12
 0,887
 17,7
 35,5
 53,5
 71,5
 89,6
 13
 0,878
 17,4
 35,1
 52,8
 70,6
 88,7
 14
 0,869
 17,3
 31,8
 52,5
 70,2
 88,2
 15
 0,861
 17,2
 34,4
 51,9
 69,5
 87,3
 16
 0,852
 16,9
 34,1
 51,3
 68,9
 86,5
 17
 0,844
 16,7
 33,8
 50,9
 68,4
 85,8
 18
 0,835
 16,6
 33,4
 50,3
 67,5
 85,0
 19
 0,827
 16,4
 33,1
 50,0
 67,2
 84,5
 20
 0,819
 16,2
 32,8
 49,5
 66,6
 83,8
 21
 0,811
 16,1
 32,4
 49,0
 65,8
 82,8
 22
 0,8025
 15,9
 32,1
 48,5
 65,1
 82,0
 25
 0,779
 15,5
 31,2
 47,1
 63,3
 79,8
 30
 0,741
 14,7
 29,6
 44,8
 60,2
 76,0
 35
 0,704
 14,0
 28,2
 42,7
 57,5
 72,5
 40
 0,670
 13,3
 26,8
 40,6
 54,7
 69,1
 83,8
 —
 —
 —
 45
 0,637
 12,6
 25,5
 38,6
 52,1
 65,8
 79,9
 —
 —

 50
 0,605
 11,9
 24,2
 36,8
 49,7
 62,9
 76,4
 —
 —
 —
 51
 0,599
 11,8
 24,0
 36,5
 49,3
 62,5
 76,0
 —
 —

 52
 0,592
 11,7
 23,7
 36,1
 48,8
 61 8
 75,1
 —
 —
 —
 53
 0,586
 11,5
 23,4
 35,7
 48,2
 61 2
 74,4
 —
 —
 —
 249

П родолжение
 Концентрация
кислоты,
вес. %
 Теплоемкость
при 20°С,
кал/г • °С
 Теплосодержание (ккал/кг)
 при
 температуре, °С
 20
 40
 60
 80
 100
 120
 150
 200
 250
 54
 0,580
 11,4
 23,2
 35,3
 47,8
 60,5
 73,7



 55
 0,574
 11,3
 23,0
 35,0
 47,4
 60,1
 73,2
 —
 —
 —
 56
 0,568
 11,1
 22,7
 34,5
 46,8
 59,4
 72,4
 92,7
 —
 —
 57
 0,562
 11,0
 22,5
 34,2
 46,4
 58,9
 71,9
 92,0
 —
 —
 58
 0,577
 10,9
 22,3
 33,9
 46,0
 58,5
 71,3
 91,4
 —
 —
 59
 0,551
 10,8
 22,0
 33,7
 45,7
 58,0
 70,8
 90,7
 —
 —
 60
 0,545
 10,7
 21,8
 33,4
 45,3
 57,6
 70,3
 90,1
 —
 —
 61
 0,539
 10,6
 21,6
 33,0
 44,8
 57,0
 69,9
 89,2
 —
 —
 62
 0,534
 10,5
 21,4
 32,7
 44,4
 56,5
 69,0
 88,6
 —
 —
 63
 0,528
 10,3
 21,1
 32,2
 43,8
 55,7
 68,0
 87,2
 —
 —
 64
 0,522
 10,2
 20,9
 31,9
 43,4
 55,2
 67,4
 86,3
 —
 —
 65
 0,517
 10,1
 20,7
 31,6
 43,0
 54,7
 66,8
 85,7
 —
 —
 66
 0,511
 9,9
 20,4
 31,2
 42,4
 54,0
 65,9
 84,7
 —
 —
 67
 0,506
 9,9
 20,2
 30,9
 42,0
 53,5
 65,5
 84,4
 —
 —
 68
 0,5003
 9,8
 20,0
 30,6
 41,6
 53,0
 64,9
 83,3
 —
 —
 69
 0,4948
 9,7
 19,8
 30,3
 41,2
 52,5
 64,3
 82,6
 —
 —
 70
 0,4894
 9,5
 19,6
 29,9
 40,8
 51,9
 63,5
 81,7
 —
 —
 71
 0,4841
 9,5
 19,4
 29,6
 40,2
 51 ,3
 62,6
 80,5
 112
 —
 72
 0,4787
 9,4
 19,2
 29,4
 39,8
 50,8
 62,0
 79,6
 111
 —
 73
 0,4734
 9,4
 18,9
 29,0
 39,4
 50,0
 61,1
 78,2
 109
 —
 74
 0,4682
 9,4
 18,7
 28,6
 38,8
 49,3
 60,2
 77,0
 107
 —
 75
 0,4629
 9,3
 18,5
 28,3
 38,3
 48,7
 59,4
 76,0
 105
 —
 76
 0,4577
 9,0
 18,3
 27,9
 37,8
 48,0
 58,4
 74,8
 104
 —
 77
 0,4525
 9,0
 18,1
 27,6
 37,3
 47,5
 57,8
 73,9
 102
 —
 78
 0,4473
 8,9
 17,9
 27,3
 36,9
 46,8
 56,9
 72,7
 100
 —
 79
 0,4422
 8,8
 17,7
 27,0
 36,4
 46,2
 56,2
 71,6
 98,5
 —
 80
 0,4371
 8,6
 17,4
 26,5
 35,8
 45,3
 55,0
 70,2
 96,6
 —
 81
 0,4320
 8,6
 17,3
 26,4
 35,6
 45,1
 54,8
 69,8
 96,1
 124
 82
 0,4269
 8,5
 17,1
 26,1
 35,2
 44,6
 54,2
 69,1
 95,1
 122
 83
 0,4218
 8,4
 16,9
 25,7
 34,7
 44,0
 53,5
 68,2
 93,9
 121
 84
 0,4168
 8,2
 16,7
 25,4
 34,4
 43,6
 53,0
 67,7
 93,2
 120
 85
 0,4118
 8,1
 16,5
 25,1
 33,9
 43,0
 52,3
 66,8
 92,0
 118
 86
 0,4068
 8,1
 16,3
 24,9
 33,6
 42,7
 51,9
 66,2
 91,3
 117
 250

Окончание
 Концентрация
кислоты,
вес. %
 Теплоемкость
при 20°С,
кал/г • °С
 Теплосодержание (ккал/кг)
 при
 температуре, °С
 20
 40
 60
 80
 100
 120
 150
 200
 250
 87
 0,4018
 8,0
 16,1
 24,6
 33,2
 42,2
 51,3
 65,4
 90,3
 116
 88
 0,3968
 7,9
 15,9
 24,2
 32,7
 41,5
 50,5
 64,4
 88,9
 114
 89
 0,3918
 7,8
 15,7
 23,9
 32,3
 41,0
 49,9
 63,6
 87,9
 113
 90
 0,3869
 7,7
 15,5
 23,6
 31,9
 40,5
 49,3
 62,7
 86,9
 112
 91
 0,3820
 7,6
 15,3
 23,4
 31,6
 40,2
 48,9
 62,4
 86,3
 111
 92
 0,3771
 7,5
 15,1
 23,0
 31,1
 39,5
 48,1
 61,4
 84,9
 109
 93
 0,3721
 7,3
 14,9
 22,7
 30,8
 39,0
 47,6
 60,8
 84,1
 109
 94
 0,3672
 7,2
 14,7
 22,4
 30,3
 38,5
 46,9
 60,6
 83,0
 107
 95
 0,3624
 7,15
 14,5
 22,2
 30,0
 38,1
 46,5
 59,5
 82,3
 107
 96
 0,3575
 7,0
 14,3
 21,8
 29,6
 37,6
 45,8
 58,8
 81,4
 106
 97
 0,3526
 6,9
 14,1
 21,5
 29,1
 37,1
 45,2
 58,0
 80,6
 105
 98
 0,3477
 6,8
 13,9
 21,3
 28,9
 36,8
 44,9
 57,6
 80,2
 104
 99
 0,3429
 6,7
 13,7
 21,1
 28,4
 36,2
 44,2
 56,7
 79,1
 103
 100
 0,3380
 6,6
 13,5
 20,7
 28,2
 35,9
 43,9
 56,5
 78,8
 103

ПРИЛОЖЕНИЕ XI
 ОБЩЕЕ ДАВЛЕНИЕ ПАРОВ НАД СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ
 Концентра¬
 ция
 Общее давление (мм рт. ст.) паров при температуре, °С
 H2S04,
вес. %
 20
 40
 60
 80
 100
 120
 140
 160
 180
 200
 0
 17,5
 55,3
 149
 435
 760
 —
 —



 10
 16,6
 52,9
 143
 337
 720
 —
 —
 —
 —
 —
 20
 15,4
 48,6
 133
 314
 678
 —
 —
 —
 —
 —
 30
 13,2
 41,7
 116
 273
 590
 —
 —
 —
 —
 —
 40
 9,95
 31,8
 87,3
 211
 574
 —
 —
 —
 —
 50
 6,20
 20,3
 58,0
 143
 326
 670
 —
 —
 —
 —
 55
 4,43
 14,8
 43,0
 108
 253
 522
 —
 —
 —
 —
 60
 2,87
 9,85
 29,3
 75,3
 178
 377
 760
 —
 —
 —
 65
 1,61
 5,66
 18,6
 47,0
 114
 251
 525
 —
 —
 70
 0,723
 2,75
 9,12
 26,0
 67,0
 153
 332
 665
 —
 75
 0,284
 1,14
 3,98
 12,0
 32,0
 76,5
 173
 354
 685
 —
 80
 0,084
 0,381
 1,47
 4,77
 13,9
 35,6
 85,5
 188
 378
 735
 85
 0,026
 0,125
 0,411
 1,77
 5,39
 14,5
 36,3
 82
 169
 340
 90
 0,005
 0,027
 0,120
 0,450
 1,49
 4,19
 11,2
 27,7
 59
 120
 95
 —
 0,002
 0,013
 0,061
 0,237
 0,79
 2,4
 6,5
 15,9
 36,7
 252

10
 20
 30
 40
 50
 55
 60
 65
 70
 75
 80
 82
 85
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
 ПРИЛОЖЕНИЕ XII
 *КОСТЬ (спз) РАСТВОРОВ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
 При температуре, °С
 15
 20
 30
 40
 50
 1,47
 1,12
 0,99
 0,76
 0,58
 1,83
 1,38
 1,19
 0,95
 0,76
 2,44
 1,82
 1,52
 1,21
 0,99
 3,24
 2,48
 2,10
 1,62
 1,39
 4,65
 3,58
 2,72
 2,30
 1,90
 5,79
 4,48
 3,38
 2,88
 2,28
 7,15
 5,52
 4,08
 3,42
 2,77
 9,32
 7,10
 5,78
 4,55
 3,55
 12,8
 9,65
 7,90
 6,10
 4,20
 18,6
 13,9
 10,6
 8,10
 5,90
 31,3
 23,2
 15,2
 10,7
 7,72
 32,2
 23,6
 15,9
 12,1
 8,11
 32,3
 23,7
 16,1
 12,4
 8,48
 32,1
 23,5
 15,9
 12,2
 8,50
 ЗГ,9
 23,3
 15,7
 1*1,95
 8',50
 31,7
 23,1
 15,55
 11,8
 8,45
 31,6
 23,0
 15,5
 11,75
 8,42
 31,65
 23,05
 15,55
 11,8
 8,40
 31,7
 23,1
 15,6
 12,05
 8,40
 31,85
 23,2
 15,65
 12,2
 8,52
 32,1
 23,4
 15,75
 12,35
 8,71
 32,6
 23,9
 16,0
 12,5
 8,95
 33,7
 24,8
 16,5
 12,7
 9,15
 34,9
 25,8
 17,1
 12,9
 9,46
 36,1
 26,8
 17,7
 13,6
 9,75
 37,2
 27,8
 18,5
 14,2
 9,80
 253

ПРИЛОЖЕНИЕ XII1
 УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСТВОРОВ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 18°С
 Концентрация
H2S04,
вес. %
 Электропроводность,
ом-1-см-1
 Концен¬
 трация
 h2so4,
 вес. %
 Электропроводность,
ом—1 •см—1
 Концен¬
 трация
 h2so4,
 вес. %
 Электропроводность,
ом~1 • см~у
 5
 0,2085
 70
 0,2157
 90
 0,1076
 10
 0,3915
 75
 0,1522
 91
 0,1093
 15
 0,5432
 78
 0,1238
 92
 0,1102
 20
 0,6527
 80
 0,1105
 93
 0,1096
 25
 0,7171
 81
 0,1055
 94
 0,1071
 30
 0,7388
 82
 0,1015
 95
 0,1025
 35
 0,7243
 83
 0,0989
 96
 0,0941
 40
 0,6800
 84
 0,0979
 97
 0,0815
 45
 0,6164
 85
 0,0980
 98
 0,0687
 50
 0,5405
 86
 0,0992
 99
 0,0389
 55
 0,4576
 87
 0,1010
 100
 0,0135
 60
 0,3726
 88
 0,1033
 65
 0,2905
 89
 0,1055
 ПРИЛОЖЕНИЕ XIV
 ТЕПЛОТА РАЗВЕДЕНИЯ (РАЗБАВЛЕНИЯ) СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
 НА 1 кг H2S04
 Конечная
концентрация раствора, вес. %
 I'
 Теплота
 разведения
 кислоты,
 ккал/кг
 1 Конечная
1 концентрация раствора, вес. %
 1
 Теплота
разведения
кислоты,
ккал1кг 1
 Конечная
, концентрация раствора, вес. %
 Теплота
 разведения
 кислоты,
 ккал/кг
 99
 5,34
 86
 60,2
 68
 107,1
 98
 10,4
 85
 63,33
 67
 109,05
 97
 15,63
 84
 66,5
 66
 111,0
 96
 20,55
 83
 69,77
 64
 114,8
 95
 25,05
 82
 72,76
 62
 118,4
 94
 29,56
 81
 75,72
 60
 121,8
 93
 33,7
 80
 78,43
 58
 125,1
 92
 38,3
 78
 83,9
 56
 128,3
 91
 41,68
 76
 89,1
 54
 131,3
 90
 45,78
 74
 93,86
 52
 134,2
 89
 49,8
 72
 98,52
 50
 137,0
 88
 53,12
 70
 102,9
 87
 56,6
 69
 104,9
 254

ПРИЛОЖЕНИЕ XV
 ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СМЕСЕЙ АЗОТНОЙ
И СЕРНОЙ КИСЛОТ ПРИ 25°С
 Содержание смеси, вес. %
 Теплоем-
 Содержание смеси
 , вес. %
 Теплоем¬
 H2S04
 HN03
 Н20
 кость !
смеси, 1
кал1г °С |
 1
 | h2so4
 HN03
 Н20
 кость
смеси,
к ал/г- °С
 88,29
 1,24
 10,47.
 1
 0,352 I
 34,65
 34,59
 30,76
 0,540
 86,23
 3,36
 10,41
 0,412
 32,91
 30,65
 36,44
 0,549
 86,11
 4,81
 9,08
 0,404 1
 ! 30,42
 20,89
 49,69
 0,635
 84,20
 9,45
 6,35
 0,401 '
 I 28,58
 28,00
 43,42
 0,587
 77,87
 9,77
 12,33
 0,424
 25,53
 68,40
 6,07
 0,451
 75,49
 18,19
 6,32
 0,405
 23,97
 9,44
 66,59
 0,733
 71 ,76
 4,34
 23,90
 0,432
 22,54
 21,39
 56,07
 0,660
 69,34
 10,58
 20,08
 0,443
 21,57
 43,62
 34,81
 0,590
 69,33
 14,90
 15,77
 0,447
 20,60
 59,98
 19,42
 0,520
 67,60
 1,50
 30,90
 0,483
 19,14
 30,92
 49,94
 0,626
 66,63
 3,31
 30,03
 0,485 1
 ! 18,62
1 18,59
 4,65
 76,73
 0,798
 65,43
 10,53
 24,04
 0,450
 1,98
 79,43
 0,827
 65,27
 28,47
 6,26
 0,414 j
 18,27
 7,21
 74,52
 0,788
 59,69
 20,69
 19,62
 0,469
 18,17
 13,71
 68,12
 0,727
 59,50
 14,78
 25,62
 0,457
 1 14,96
 33,81
 51,23
 0,646
 58,39
 21,48
 20,13
 0,480
 13,56
 13,59
 72,85
 0,775
 55,36
 38,42
 6,22
 0,425
 13,29
 5,93
 80,78
 0,816
 54,41
 5,37
 40,22
 0,535
 13,19
 19,56
 67,25
 0,737
 52,96
 9,96
 37,08
 0,533
 | 12,85
11,85
 81,14
 6,01
 0,457
 52,39
 16,29
 31,32
 0,475
 41,90
 46,55
 0,635
 49,60
 31,13
 19,27
 0,*62
 11,55
 15,69
 72,76
 0,760
 48,73
 1,60
 49,67
 0,596
 11,17
 30,22
 58,61
 0,700
 48,73
 3,47
 47,80
 0,585
 10,60
 47,09
 42,31
 0,634
 48,30
 8,74
 42,96
 0,538
 10,33
 50,39
 39,28
 0,638
 47,53
 6,62
 45,85
 0,575
 ! 8,71
 14,26
 77,03
 0,800
 47,05
 12,19
 40,76
 0,590
 8,43
 9,55
 82,02
 0,830
 45,79
 20,64
 33,57
 0,515
 7,47
 33,46
 59,07
 0,690
 40,69
 53,16
 6,15
 0,441
 7,84
 31,72
 60,84
 0,710
 39,84
 4,42
 55,74
 0,650
 6,57
 49,86
 44,57
 0,632
 36,76
 11,66
 51,58
 0,627
 2,51
 13,96
 83,58
 0,840
 35,95
 18,85
 45,20
 0,602
 2,30
 33,53
 64,17
 0,728
 35,29
 35,19
 35,37
 9,70
 29,34
 55,11
 0,521
 0,645
 2,24
 46,16
 51,60
 0,690
 255

ПРИЛОЖЕНИЕ XVI
 СРЕДНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ С ВОЗДУХА И ГАЗОВ
ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ОТ О ДО 2500°С, ккал/нм3•°С
 о
 о
 ссо2
 cn2
 сог
 СН20
 О: в
 св
 cso,
 0
 0,3821
 0,3092
 0,3119
 0,3569
 0,3098
 1
 0,3155
 1
 0,414
 100
 0,4061
 0,3095
 0,3147
 0,3595
 0,3106
 0,3163
 0,433
 200
 0,4269
 0,3104
 0,3189
 0,3636
 0,3122
 0,3181
 0,451
 300
 0,4449
 0,3121
 0,3239
 0,3684
 0,3146
 0,3206
 0,467
 400
 0,4609
 0,3144
 0,3290
 0,3739
 0,3174
 0,3235
 0, ч82
 500
 0,4750
 0,3171
 0,3339
 0,3797
 0,3207
 0,3268
 0,494
 600
 0,4875
 0,3201
 0,3384
 0,3857
 0,3240
 0,3303
 0,505
 700
 0,4988
 0,3233
 0,3426
 0,3920
 0,3274
 0,3338
 0,514
 800
 0,5090
 0,3265
 0,3463
 0,3984
 0,3306
 0,3371
 0,521
 900
 0,5181
 0,3295
 0,3498
 0,4050
 0,3338
 0,3403
 0,529
 1000
 0,5263
 0,3324
 0,3529
 0,4115
 0,3367
 0,3433
 0,534
 1100
 0,5338
 0,3352
 0,3557
 0,4180
 0,3395
 0,3463
 0,540
 1200
 0,5407
 0,3378
 0,3584
 0,4244
 0,3422
 0,3490
 0,544
 1300
 0,5469
 0,3404
 0,3608
 0,4306
 0,3447
 0,3517
 —
 1400
 0,5526
 0,3427
 0,3631
 0,4366
 0,3470
 0,3542
 —
 1500
 0,5578
 0,3449
 0,3653
 0,4425
 0,3492
 0,3565
 —
 1600
 0,5626
 0,3470
 0,3673
 0,4481
 0,3513
 0,3587
 —
 1700
 0,5671
 0,3490
 0,3693
 0,4537
 0,3532
 0,3607
 —
 1800
 0,5712
 0,3508
 0,3712
 0,4589
 0,3551
 0,3625
 —
 1900
 0,5750
 0,3525
 0,3730
 0,4639
 0,3568
 0,3644
 —
 2000
 0,5785
 0,3541
 0,3748
 0,4688
 0,3585
 0,3661
 —
 2100
 0,5818
 0,3557
 0,3764
 0,4735
 0,3600
 0,3678
 —
 2200
 0,5848
 0,3571
 0,3781
 0,4779
 0,3615
 0,3693
 —
 2300
 0,5876
 0,3585
 0,3797
 0,4822
 0,3629
 0,3708
 —
 2400
 0,5902
 0,3598
 0,3813
 0,4864
 0,3643
 0,3722
 —
 2500
 0,5926
 0,3610
 0,3828
 0,4903
 0,3655
 0,3735
 —
 Примечание. Теплоемкость влажного воздуха С в вычислена при влагосодержании 10 г на 1 кг сухого воздуха и отнесена к 1 нм3 сухого воздуха.
При другом влагосодержании d (г//сг) теплоемкость влажного воздуха вычисляется по формуле
 Св = Ссв + 0,0016<*Сн2о.
 256

ПРИЛОЖЕНИЕ XVI!
 СРЕДНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ (ккал/ю-• °С) ГАЗОВ И ВОДЯНОГО ПАРА
ПРИ ДАВЛЕНИИ Р= 1 атм
 tt° с
 cno2
 CNO
 Ч
 ссо2
 Ч
 Чо
 cso2
 0
 0,1727
 0,2386
 0,2482
 0,1946
 0,2185
 0,4441
 0,145
 100
 0,1801
 0,2380
 0,2485
 0,2068
 0,2205
 0,4^73
 0,152
 200
 0,1873
 0,2388
 0,2492
 0,2174
 0,2234
 0,4523
 0,158
 ПРИЛОЖЕНИЕ XVШ
 ПЛОТНОСТЬ ВОЗДУХА, УПРУГОСТЬ ВОДЯНОГО ПАРА
И СОДЕРЖАНИЕ В НЕМ ВЛАГИ ПРИ ДАВЛЕНИИ 760 мм рт. ст.
 Темпе¬
 ратура
 воздуха,
 ЭС
 Плотность
сухого воздуха, кг/м3
 Упругость
водяного пара,
мм рт.ст.
 Содержание влаги (г) при полном
насыщении на
 1 м3 паровоздушной
смеси
 1 кг паровоздушной
смеси
 1 кг
сухого
воздуха
 0
 1,293
 4,600
 4,9
 3,8
 3,8
 1
 1,288
 4,940
 5,2
 4,1
 4,1
 2
 1,284
 5,302
 5,6
 4,3
 4,3
 3
 1,279
 5.687
 6,0
 4,7
 4,7
 4
 1,275
 6,097
 6,4
 5,0
 5,0
 5
 1 ,270
 6,535
 6,8
 5,4
 5,4
 6
 1,265
 6,998
 7,3
 5,7
 5,82
 7
 1,261
 7,492
 7,7
 6,1
 6,17
 8
 1,256
 8,017
 8,3
 6,6
 6,69
 9
 1,252
 8,574
 8,8
 7,0
 7,12
 10
 1 ,248
 9,165
 9,4
 7,5
 7,64
 11
 1,243
 9,762
 9,9
 8,0
 8,07
 12
 1 ,239
 10,457
 10,6
 8,6
 8,69
 13
 1,235
 11,162
 11 ,3
 9,2
 9,80
 14
 1,230
 И ,908
 12,0
 9,8
 9,91
 15
 1,226
 12,699
 12,8
 10,5
 10,62
 17 Зак. 1162
 257

Продолжение
 Темпе¬
 ратура
 воздуха,
 °С
 Плотность
сухого воздуха, кг\мР>
 Упругость
водяного пара,
мм рт.ст.
 Содержание влаги (г) ;
 насыщении
 при полном
на
 1 мг паровоздушной
смеси
 1 кг паровоздушной
смеси
 1 кг
сухого
воздуха
 16
 1,222
 13,536
 13,6
 ' 11,2
 11,33
 17
 1,217
 14,421
 ; н,4
 : 11,9
 12,10
 18
 1,213
 15,357
 15,3
 | 12,7
 12,93
 19
 1,209
 16,347
 1 16,2
 ! 13,5
 13,75
 20
 1,205
 17,391
 ! 17,2
 1 14,4
 1
 14,61
 21
 1,201
 18,495
 ! 18,2
 : 15,3
 15,60
 22
 1,197
 19,659
 19,3
 16,3
 16,60
 23
 1,193
 20,888
 20,4
 | 17,3
 17,68
 24
 1,189
 22,184
 21,6
 18,4
 18,81
 25
 1,185
 23,550
 22,9
 ! 19,5
 19,95
 26
 1,181
 24,988
 24,2
 20,7
 21,20
 27
 1,177
 26,505
 25,6
 1 22,0
 22,55
 28
 1,173
 28,101
 27,0
 ! 23,4
 24,00
 29
 1,169
 29,782
 28,5
 ; 24,8
 25,47
 30
 1,165
 31,548
 30,1
 1 26,3
 27,03
 31
 1,161
 33,406
 31,8
 27,8
 28,65
 32
 1,157
 35,359
 33,5
 , 29,5
 30,41
 33
 1,154
 37,411
 35,4
 31,2
 32,29
 34
 1,150
 39,565
 37,3
 i 33,1
 34,23
 35
 1,146 ;
 41,827
 I 39,3
 35,0
 36,37
 36
 1,142
 44,201
 1 41,4
 37,0
 38,58
 37
 1,139
 46,691
 43,6
 39,2
 40,90
 38
 1,135
 • 49,302
 45,9
 41,ч
 43,35
 39
 1,132
 ; 52,039
 48,3
 43,8
 45,93
 40
 1,128
 ! 54,906
 50,8
 46,3
 48,64
 41
 1,124
 57,910
 53,4
 48,9
 51,20
 42
 ; i,i2i
 61,055
 | 56,1
 51,6
 51,25
 43
 | 1,П7
 64,346
 1 58.9
 : 51,5
 57,56
 44
 ; 1,114
 67,790
 61 ,9
 57.5
 61 ,04
 45
 ; 1,110
 71,391
 65,0
 60,7
 64,80
 1
 46
 1 1,107
 75,158
 68,2
 64.0
 ! 68.61
 47
 1,103
 79,093
 71,5
 67,5
 72,66




 258

Окончание
 Темпера¬
 тура
 воздуха,
 ЭС
 Плотность
сухого воздуха, кг/м*
 Упругость
водяного пара,
мм pm. cm.
 Содержание влаги (г)
насыщении
 при полном
на
 1л*3 паровоздушной
смеси
 1 кг паровоздушной
смеси
 1 кг
сухого
1 воздуха
 48
 1 ,100
 83,204
 75,0
 71,1
 76,90
 49
 1,096
 87,499
 78,6
 75,0
 81,45
 50
 1,093
 91,982
 82,3
 79,0
 86,11
 51
 1,090
 96,661 |
 86,3
 83,2
 91,30
 52
 1,086
 101,543
 90,4
 87-7
 -95,62
 53
 1,083
 106,636
 94,6
 92,3
 102,29
 54
 1,080
 111,945
 99,1
 97,2
 108,22
 55
 1,076
 117,478
 103,6
 102,3
 114,43
 56
 1,073
 123,244
 108,4
 107,6
 121,06
 57
 1.070
 129,251
 113,3
 113,2
 127,98
 58
 1,067
 135,505
 118,5
 119,1
 135,13
 59
 1,063
 142,015
 123,8
 125,2
 142,88
 60
 1,060
 148,791
 129,3
 131,7
 152,45
 61
 1,057
 155,839
 135,0
 138,4
 160,7
 62
 1,054
 163,170
 140,9
 145,5
 170,4
 63
 1,051
 170,791
 147,1
 153,0
 180,07
 64
 1,048
 178,714
 153,4
 160,7
 191,6
 65
 1,044
 186,945
 160,0
 168,9
 203,5
 66
 1,041
 195,496
 166,9
 177,5
 214,8
 67
 1,038
 204,376
 173,9
 186,4
 229
 68
 1,035
 213,596
 181,2
 195,8
 244
 69
 1,032
 223,165
 188,8
 205,7
 259
 70
 1,029
 233,093
 196,6
 216,1
 275
 75
 1,014
 288,517
 239,9
 276,0
 381
 80
 1,000
 354,643
 290,7
 352,8
 544
 85
 0,986
 433,041
 350,0
 452,8
 824
 90
 0,973
 525,392
 418.8
 582,5
 1395
 95
 0,959
 633,692
 498,3
 757,6
 3110
 100
 0,^47
 760,000
 589,5
 1000,0
 00
 1
 17*

ПРИЛОЖЕНИЕ XIX
 НАСЫЩЕННЫЙ ВОДЯНОЙ ПАР
 Давле¬
 ние,
 ата
 Темпера¬
 тура,
 °С
 Удельный
объем
пара,
мг\кг
 Удельный
вес пара,
 kz!mz
 Энтальпия,
ккал кг
 Теплота
 парообра¬
 зования,
 ккал/кг
 жид¬
 кости
 пара
 1,0
 99,1
 1,727
 0,5790
 99,1
 639,0
 539,9
 1,2
 104,2
 1,457
 0,6865
 104,3
 641,1
 536,7
 1,4
 108,7
 1,261
 0,7931
 108,9
 642,8
 533,9
 1,6
 111,7
 1,113
 0,898
 112,9
 644,3
 531,4
 1,8
 116,3
 0,997
 1,003
 116,6
 645,7
 529,1
 2,0
 119,6
 0,903
 1,107
 119,9
 646,9
 527,0
 3,0
 132,9
 0,6180
 1,618
 133,4
 651,6
 518,1
 4,0
 142,9
 0,4718
 2,120
 143,7
 654,9
 511,1
 5,0
 151,1
 0,3825
 2,614
 152,2
 657,3
 505,2
 6,0
 158,1
 0,3222
 3,104
 159,4
 659,3
 499,9
 7,0
 164,2
 0,2785
 3,591
 165,7
 660,9
 495,2
 8,0
 169,6
 0,2454
 4,075
 171,4
 662,3
 490,9
 9,0
 174,5
 0,2195
 4,556
 176,6
 663,4
 486,8
 10
 179,0
 0,1985
 5,037
 181,3
 664,4
 483,1
 11
 183,2
 0,1813
 5,516
 185,7
 665,2
 479,5
 12
 187,1
 0,1668
 5,996
 189,8
 665,9
 476,1
 13
 190,7
 0,1545
 6,474
 193,6
 666,6
 472,8
 14
 194,1
 0,1438
 6,952
 197,3
 667,0
 469,7
 15
 197,4 -
 0,1346
 7,431
 200,7
 667,4
 466,7
 16
 200,4
 0,1264
 7,909
 204,0
 667,8
 463,8
 17
 203,4
 0,1192
 8,389
 207,1
 668,1
 460,9
 18
 206,2
 0,1128
 8,868
 210,1
 668,3
 458,2
 19
 208,8
 0,1070
 9,349
 213,0
 668,5
 455,5
 20
 211,4
 0,1017
 9,83
 215,8
 668,7
 452,9
 30
 232,8
 0,06802
 14,70
 239,1
 668,6
 429,5
 40
 249,2
 0,05069
 19,73
 257,4
 666,6
 409,2
 50
 262,7
 0,04007
 24,96
 272,7
 663,4
 390,7
 60
 274,3
 0,03289
 30,41
 286,1
 659,5
 373,5
 70
 284,5
 0,02769
 36,12
 298,0
 655,3
 357,3
 80
 293,6
 0,02374
 42,13
 308,8
 650,6
 341,8
 90
 301,9
 0,02064
 48,45
 319,0
 645,6
 326,7
 100
 309,5
 0,01815
 55,11
 328,7
 640,5
 311,8
 120
 323,1
 0,01437
 69,60
 347,3
 629,7
 282,4
 260

ПРИЛОЖЕНИЕ XX
 ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ (ккал/кг) ПЕРЕГРЕТОГО ВОДЯНОГО ПАРА
ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
 Температура пара,
 При давлениях пара,
 ата
 °С
 1,0
 1,5
 2,0
 100
 639,0
 •
 110
 643,8 !


 120
 648,6
 647,6
 646,4
 130
 653,4
 652,4
 651,4
 140
 658,1
 657,3
 656,3
 150
 662,9
 662,1
 661,2
 160
 667,7
 666,9
 666,1
 170
 672,5
 671,7
 671,0
 180
 677,2
 676,5
 675,9
 190
 681,9
 681,3
 680,7
 200
 686,6
 |
 686,1
 685,5
 210
 691,3
 690,8
 690,3
 220
 696,0
 695,6
 695,1
 230
 700,8
 700,4
 699,9
 240
 705,5
 705,1
 704,9
 250
 710,3 1
 709,9
 709,5
 260
 715,0 i
 714,7
 714,3
 270
 719,8 !
 ' 719,5
 719,1
 280
 I 724,6
 724,3
 723,9
 290
 729,4
 729,1
 728,8
 300
 734,2
 733,9
 733,7
 310
 739,0
 738,7
 738,5
 320
 743,8
 743,6
 743,3
 330
 748,7
 748,4
 748,2
 340
 753,5
 753,3
 753,0
 350
 758,4
 758,1
 757,9
 360
 763,3
 763,0
 762,8
 370
 768,2
 768,0
 767,8
 380
 773,1
 772,9
 772,7
 390
 778,0
 777,8
 777,6
 400
 782,9
 782,7
 782,5
 410
 420
 430
 787.9
 792.9
797,8
 787.7
 792.7
 797.7
 787.5
 792.5
 797.5
 440
 802,8
 802,7
 802,5
 450
 807.8
 807,7
 807,5
 261

ПРИЛОЖЕНИЕ XXI
 ЗНАЧЕНИЯ— (с+Зо) Р • 100 И РАЗНОСТИ Л* ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 30°С,
 О
 100Х=0,1ч-24 И РАЗЛИЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ HN03
 (По Чернобаеву)
 HN03,
вес. %
 100*=
 =0,1
 А
 100*=
, =0,5
 А
 100*=
= 1
 А
 100*=
 =2
 5
 0,109
 0,406
 0,515
 0,505
 1,020
 1,005
 2,025
 10
 0,120
 0,414
 0,534
 0,509
 1,043
 1,012
 2,055
 20
 0,149
 0,435
 0,584
 0,522
 1,106
 1,029
 2,135
 30
 0,221
 0,468
 0,689
 0,553
 1,242
 1,068
 2,310
 40
 0,344
 0,593
 0,937
 0,629
 1,566
 1,172
 2,738
 45
 0,482
 0,716
 1,198
 0,718
 1,916
 1,296
 3,212
 50
 0,691
 0,919
 1,610
 1,111
 2,478
 1,510
 3,988
 55
 1,090
 1,350
 2,440
 1,198
 3,638
 1,995
 5,633
 60
 1,899
 2,411
 4,210
 1,963
 6,173
 3,138
 9,311
 65
 3,814
 4,892
 8,706
 4,095
 12,801
 6,392
 19,193
 HN03,
вес. %
 100*=
 = 2
 А
 100*=
 =3
 А
 100*=
 =4
 А
 100А =
=5
 5
 2,025
 1,003
 3,028
 1,033
 4,031
 1,002
 5,033
 10
 2,055
 1,008
 3,063
 1,007
 4,070
 1,005
 5,075
 20
 2,135
 1,021
 3,156
 1,016
 4,172
 1,014
 5,186
 30
 2,310
 1,049
 3,359
 1,040
 4,399
 1,034
 5,433
 *0
 2,738
 1,127
 3,865
 1,105
 4,970
 1,091
 6,061
 45
 3,212
 1,221
 4,433
 1,185
 5,618
 1,162
 6,780
 50
 3,988
 1,389
 5,377
 1,328
 6,705
 1,290
 7,995
 55
 5,633
 1,774
 7,407
 1,161
 9,068
 1,588
 10,656
 60
 9,311
 2,766
 12,077
 2,394
 14,471
 2,317
 16,788
 65
 19.193
 5,354
 24,547
 4,804
 29,351
 4,444
 33,795
 * А —разность между смежьшми значениями —■ (с+За) Р • 100, приведенная
 О
 в данной таблице для целей интерполяции.
 262

Продолжение
 HN03,
вес. %
 100*=
 =5
 Л
 100*=
 =6
 Д
 100*=
 =7
 Д
 100*=
 =8
 5
 5,033
 1,003
 6,036
 1,002
 7,038
 1,001
 8,039
 10
 5,075
 1,005
 6,080
 1,004
 7,084
 1,004
 8,088
 20
 5,186
 1,012
 6,198
 1,008
 7,206
 1,014
 8,220
 30
 5,433
 1,030
 6,463
 1,034
 7,497
 1,019
 8,516
 40
 6,061
 1,080
 7,142
 1,074
 8,216
 1,069
 9,285
 45
 6,780
 1,145
 7,925
 1,134
 9,059
 1,125
 10,184
 50
 7,995
 1,262
 9,257
 1,243
 10,500
 1,225
 11,725
 55
 10,656
 1,539
 12,195
 1,500
 13,695
 1,468
 15,163
 60
 16,788
 2,210
 18,998
 2,132
 21,130
 2,062
 23,192
 65
 33,795
 4,185
 37,980
 3,993
 41,973
 3,821
 45,794
 HNOg,
вес. %
 100*=
 =8
 1
 Д
 100*=
 =9
 Д
 100*=
= 10
 Д
 100*=
= 11
 5
 8,039
 1,002
 9,041
 1,001
 10,042
 1,002
 11,044
 10
 8,088
 1,004
 9,092
 1,003
 10,095
 1,003
 11,098
 20
 8,220
 1,009
 9,229
 1,009
 10,238
 1,008
 11,246
 30
 8,516
 1,023
 9,539
 1,022
 10,561
 1,021
 11,582
 40
 9,285
 1,064
 10,349
 1,060
 11,409
 1,058
 12,467
 45
 10,184
 1,116
 11,300
 1,110
 12,410
 1,105
 13,515
 50
 11,725
 1,213
 12,938
 1,202
 14,140
 1,194
 15,334
 55
 15,163
 1,443
 16,606
 1,423
 18,029
 1,405
 19,434
 60
 23,192
 2,012
 25,204
 1,966
 27,170
 1,931
 29,101
 65
 45,794
 3,694
 49,488
 3,583
 53,071
 3,492
 56,563
 HN03.
вес. %
 100*=
 =11
 Д
 100*=
= 12
 Д
 юо*=.
 = 13
 Д
 100*=
= 14
 5
 11,044
 1,001
 12,045
 1,001
 13,046
 1,002
 14,048
 10
 11,098
 1,003
 12,101
 1,003
 13,104
 1,003
 14,107
 20
 11,246
 1,008
 12,254
 1,008
 13,262
 1,006
 14,268
 30
 11,582
 1,019
 12,601
 1,019
 13,620
 1,017
 14,637
 40
 12,467
 1,055
 13,522
 1,052
 14,574
 1,050
 15,624
 45
 13,515
 1,100
 14,615
 1,096
 15,711
 1,093
 16,804
 50
 15,334
 1,172
 16,516
 1,181
 17,697
 1,171
 18,868
 55
 19,434
 1,389
 20,823
 1,276
 22,199
 1,363
 23,562
 60
 29,101
 1,895
 30,996
 1,865
 32,861
 1,840
 34,701
 65
 56,563
 3,404
 59,967
 3,323
 63,290
 3,263
 66,553
 263

Продолжение
 HNOo,
вес. %
 100*=
= 14
 Л
 100*=
= 15
 А
 100Х =
= 16
 А
 100Х =
= 17
 5
 14,048
 1,001
 15,049
 1,001
 16,050
 1,001
 17,051
 10
 14,107
 1,002
 15,109
 1,003
 16,112
 1,002
 17,114
 20
 14,268
 1,007
 15,275
 1,006
 16,281
 1.С06
 17,287
 30
 14,637
 1 ,017
 15,654
 1,017
 16,671
 1,016
 17,687
 40
 15,624
 1,048
 16,672
 1,046
 17,718
 1,047
 18,765
 45
 16,804
 1,089
 17,893
 1,105
 18,998
 1,066
 20,064
 50
 18,868
 1,167
 20,035
 1,259
 21,19ч
 1,166
 22,354
 55
 23,562
 1,353
 24,915
 1,339
 26,254
 1,340
 27,594
 60
 34,701
 1,817
 36,518
 1,791
 38,309
 1,783
 40,092
 65
 66,553
 3,205
 69,758
 3,138
 72,896
 3,118
 76,014
 1
 HNOg,
вес. %
 100*=
= 17
 А
 100*=
= 18
 А
 100*=
= 19
 1
 А
 100*=
 =20
 5
 17,051
 1,001
 18,052
 1,001
 19,053
 1,001
 20,054
 10
 17,114
 1,00*
 18,116
 1,003
 19,119
 1,002
 20,121
 20
 17,287
 . 1,006
 18,293
 1,006
 19,299
 1,006
 20,305
 30
 17,687
 1,015
 18,702
 1,015
 19,717
 1,016
 20,733
 40
 18,765
 1,043
 19,808
 1,043
 20,851
 1,047
 21,898
 45
 20,064
 1,082
 21,146
 1,080
 22,226
 1,088
 23,314
 50
 22,354
 1,152
 23,506
 1,149
 24,655
 1,165
 25,820
 55
 27,594
 1,325
 28,919
 1,318
 30,237
 1,354
 31,591
 60
 40,092
 1,756
 41,848
 1,742
 43,590
 1,827
 45,417
 65
 76,014
 3,051
 79,065
 3,013
 82,078
 2,972
 85,050
 HN03,
вес. %
 100*=
 =20
 А
 100*=
 =21
 А
 100*=-
--22
 А
 100*=
 =23
 5
 20,054
 1,001
 1
 21,055
 1 ,001
 22,056
 1,000
 23,056
 10
 20,121
 1,002
 21,123
 1,002
 22,125
 1,002
 23,127
 20
 20,305
 1,005
 21,310
 1,005
 22,315
 1,005
 23,320
 30
 20,733
 1,012
 21,745
 1,014
 22,759
 1,013
 23,772
 40
 21,898
 1,035
 22,933
 1,039
 23,972
 1,039
 25,011
 45
 23,314
 1,065
 24,379
 1,094
 25,453
 1,072
 26,525
 50
 25,820
 1,123
 26,943
 1,139
 28,082
 1,136
 29,218
 55
 31,591
 1,263
 32,854
 1,298
 34,152
 1,295
 35,447
 60
 45,417
 1,592
 47,029
 1,698
 48,727
 1,691
 50,416
 65
 85,050
 2,939
 87,989
 2,900
 90,889
 2,878
 93,767
 264

Окончание
 HN03,
вес* %
 100*=
 —23
 Л
 \00Х=
 =24
 5
 23,056
 1,001
 24,057
 10
 23,127
 1,002
 24,129
 20
 23,320
 1,005
 24,325
 30
 23,772
 1,013
 24,785
 40
 25,011
 1,037
 26,048
 45
 26,525
 1,071
 27,596
 50
 29,218
 1,134
 30,352
 55
 35,447
 1,287
 36,734
 60
 50,416
 1,675
 52,091
 65
 93,767
 2,841
 96,608
 ПРИЛОЖЕНИЕ XXII
 ЗНАЧЕНИЯ ~ (с+За) Р • 100 И РАЗНОСТИ Л* ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 35°С,
100Х=0,1-М0 И РАЗЛИЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
 (Вычислено авторами)
 HN03, вес. %
 о
 |1
 5
 о
 А
 ю
 о
 II
 S
 о
 Л
 и
 3
 о
 А
 (N
 II
 *
 О
 О
 А
 со
 II
 *
 о
 о
 5
 0,111
 0,407
 0,518
 0,505
 1,023
 1,006
 2,029
 1,004
 3,033
 10
 0,123
 0,417
 0,540
 0,511
 1,051
 1,013
 2,064
 1,009
 3,073
 20
 0,156
 0,141
 0,597
 0,527
 1,124
 1,032
 2,156
 1,024
 3,180
 30
 0,229
 0,496
 0,725
 0,563
 1,288
 1,079
 2,367
 1,058
 3,425
 40
 0,385
 0,621
 1,006
 0,649
 1,655
 1,193
 2,848
 1,142
 3,990
 45
 0,540
 0,755
 1,295
 0,745
 2,040
 1,323
 3,363
 1,242
 4,605
 50
 0,777
 0,9/6
 1,753
 0,907
 2,660
 1,548
 4,208
 1,418
 5,626
 55
 0,194
 1,396
 2,590
 1,228
 3,818
 2,005
 5,823
 1,778
 7,601
 60
 2,033
 2,340
 4,373
 1,977
 6,350
 3,098
 9,448
 2,657
 12,105
 65
 3,876
 4,679
 8,555
 3,900
 12,455
 5,977
 18,432
 5,002
 23,434
 См, сноску в прилож. XXI.
 265

Продолжение
 HN03, вес. %
 со
 II
 *
 о
 о
 Л
 Tf
 11
 3
 О
 Л
 Ю
 II
 5
 о
 Л
 со
 II
 *
 о
 о
 Л
 t"-
 11
 *
 о
 о
 5
 3,033
 1,003
 4,036
 1,003^
 5,039 1,003
 6,042
 1,002
 7,044
 10
 3,073
 1.008
 4,081
 1,006
 5,0871,006
 6,093
 1,005
 7,098
 20
 3,180
 1,019
 4,199
 1,016
 5,215 1,014
 6,229
 1,012
 7,241
 30
 3,425
 1,047
 4,472
 1,039
 ' 5,5111,036
 1 6,547
 1,031
 7,578
 40
 3,990
 “1,127
 5,107
 1,100
 | |
 : 6,207^,092
 7,299
 1,080
 8,379
 ' 45
 4,605
 1,201
 5,806
 1,172
 6,978 1,159
 8,137
 1,140
 9,277
 50
 5,626
 •1,350
 6,976
 1,303
 ' 8,279 1,281
 9,560
 1,249
 10,809
 55
 7,601
 1,662
 9,263
 1,579 10,842 1,538
 12,380
 1,480
 13,860
 60
 12,105
 1
 2,427
 14,532
 2,263 16,795 2,176
 18,971
 2,059
 21,030
 65
 23,434
 4,488
 . 27,922
 4,124 32,046 3,912
 35,958
 3,642
 39,600
 HN03, вес. %
 и
 ы
 о
 о
 Л
 00
 II
 5
 о
 А
 О)
 II
 *
 о
 о
 А
 о
 7
 *
 о
 о
 5 1
 7,044
 1,002
 8,046
 1,002
 9,0-18
 1,001
 10,049
 ю 1
 7,098
 1,004
 8,102
 1,004
 9,106
 1,004
 10,110
 20
 7,241
 1,012
 8,253
 1,010
 9,263
 1,010
 10,273
 30
 7,578
 1,029
 8,607
 1,027
 9,634
 1,025
 10,659
 40
 8,379
 1,076
 9,455
 1,071
 10,526
 1,066
 11,592
 45
 9.277
 1,134
 10,411
 1,125
 11,536
 1,116
 12,652
 50
 10,809
 1,241
 12,050
 1,225
 13,275
 1,210
 14,485
 55
 13,860
 1,467
 15,327
 1,441
 16,768
 1,409
 18,177
 60
 21,030
 2,038
 23,068
 1,984
 25,052
 1,913
 26,965
 65
 39,600
 3,607
 43,207
 3,483
 46,690
 3,300
 49,990

ПРИЛОЖЕНИЕ XXIII
 ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА А К ФОРМУЛЕ а=Лда<>.8 d -0,2
I. Для жидкостей
 При средней температуре жидкости, °С
 Жидкость
 —20
 1
 0 I
 20
 40
 60
 80
 100
 120
 При нагревания
 Азотная кислота:
100%-ная
 1050
 1300
 ! 1520
 1680
 1870
 _
 50%-на я
 —
 —
 1140
 1400
 1630
 1820
 2000
 Олеум 20% S03
 —
 300
 390
 500
 620
 -
 —
 Серная кислота:
92%-ная

 _
 400
 490
 620
 760
 890
 1030
 75%-ная
 --
 —
 460
 600
 750
 930
 1110
 1290
 Вода
 —
 1120
 1600
 1980
 2300
 2570
 2840
 3050
 При охлаждении
 Азотная кислота:
100%-ная
 870
 1140
 1400
 1600
 1800
 50%-ная
 —
 —
 870
 1140
 1400
 1600
 1800
 Олеум 20% S03
 —
 —
 180
 260
 350
 450
 —
 Серная кислота:
92%-ная

 260
 330
 440
 575
 710
 75%-ная
 —
 —
 285
 395
 545
 715
 885
 Вода
 —
 880
 1280
 1680
 2060
 2350
 2650
 845
 1050
 2900
 П. Для газов
 Газ
 При средней
 температуре
 газа, 0|
 С
 -100
 0
 100
 200
 300
 400
 600
 Азот
 2,48
 2,63
 2,79
 2,89
 3,0
 3,11
 3.22
 Аммиак
 2,93
 3,85
 4,*3
 4,82
 5,16
 5,45
 5,7
 Водяной пар
 —
 —
 3,96
 4,20
 4,47
 4,73
 5,25
 Воздух
 2,23
 2,50
 2,69
 2,82
 2,95
 3,08
 3,20
 Водород
 28,9
 31,8
 34,1
 36,5
 38,8
 41,1
 45,6
 Закись азота
 1,86
 1,95
 2,01
 2,09
 2,16
 —
 —
 Кислород
 2,1C
 2,37
 2,52
 2,63
 2,74
 2,85
 3,0
 Окись азота
 2,19
 2,41
 2,56
 2,67
 2,76
 —
 —
 Сернистый газ
 —
 1,26
 1,40
 1,50
 1,59
 1,68
 1,8
 267

ПРИЛОЖЕНИЕ XXIV
 ВЯЗКОСТЬ ВОДЫ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
 Температура, °С
 Вязкость, НТемператуспз ! ра, °С
 И
 Вязкость,
 СПЗ
 Температура, °с
 Вязкость,
 СПЗ
 0
 1,7921
 1
 1 33
 0,7523
 ! 67
 0,4233
 1
 1,7313
 1 34
 0,7371
 1 68
 0,4174
 2
 1,6728
 35
 0,7225 |
 69
 0,4117
 3
 1,6191
 | 36
 0,7085 1
 70
 0,4061
 4
 1,5674
 ! 37
 0,6947
 ; 71
 0,4006
 5
 1,5188
 38
 0,6814 1
 72
 0,3952
 6
 1,4728
 39
 0,6685
 73
 0,3900
 7
 1,4248
 40
 0,6560
 74
 0,3849
 8
 1,3860
 4l
 0,6439
 I1 75
 0,3799
 9
 1,3462
 42
 0,6321
 76
 1
 0,3750
 10
 1,3077
 43
 0,6207
 77
 j
 0,3702
 11
 1,2713
 44
 0,6097
 78
 0,3655
 12
 1,2363
 45
 0,5988
 ; 79
 0,3610
 13
 1,2028 j
 ; 46
 0,5883
 ' 80
 0,3565
 14
 1,1709
 47
 0,5782
 j; si
 0,3521
 15
 1,1404
 ' 48
 0,5683
 'i 82
 [
 0,3478
 16
 1,1111
 ' 49
 I
 0,5588
 | 83
 0,3436
 17
 1,0828
 , 50
 0,5494
 84
 0,3395
 18
 1,0559
 I 51
 0,5404
 1 85
 0,3355
 19
 1,0299
 j 52
 0,5315
 86
 0,3315
 20
 1,0050
 1 53
 0,5229
 i 87
 0,3276
 20,2
 1,0000
 54
 0,5146
 88
 0,3239
 21
 0,9810
 55
 0,5064
 }l 89
 0,3202
 22
 0,9579
 56
 0,4985
 ;!' so
 0,3165
 23
 0,9358
 57
 0,4907
 j 91
 0,3130
 24
 0,9142
 58
 0,4832
 |! 92
 0,3095
 25
 0,8937
 59
 0,4759
 !l 93
 0,3060
 26
 0,8737
 60
 0,4688
 II
 I1 94
 0,3027
 27
 0,8545
 61
 0,4618
 | 95
 0,2994
 28
 0,8360
 62
 0,4550
 j: 96
 0,2962
 29
 0,8180
 63
 0,4483
 ji 97
 0,2930
 30
 0,8007
 64
 0,4418
 98
 0,2899
 31
 0,7840
 65
 f 0,4355
 '! 99
 0,2868
 32
 щ
 0,7679
 66
 0,^293
 100
 0,2838
 268

ЛИТЕРАТУРА
 1. Б о с т а н ж о г л о К. Ф. Производство нитроглицерина и динамитов. М.,
Оборонгиз, 1938.
 2. К у н и н Т. И., Ш у т о в А. А., Панкратова Л. И. Удельные теплоемкости водных растворов смесей серной и азотной кислот. ЖПХ, 1961, февраль,
т. XXXIV, вып. 2.
 3. Гельфман М. Ш. Высокопроцентный олеум. НКЬ. Бюро технической
информации, 1941.
 4. Ellis R. М., Thwaites I. М. «J. Appl. Chem.», 1, 1957, № 4 (Перевод
Е. Криштул). «Химия и химическая технология», 1958, № 12.
 5. Поляков М. Я. Настройка колонны концентрации азотной кислоты на
нормальный технологический режим. М., «Техническая информация», 1955.
 6. Атрощенко В. И., Гельперин И. И. и др. Методы расчетов по
технологии связанного азота. Изд-во Харьковского Государственного университета, 1960.
 7. Meissner J. Arbeitsweise der Denitrier HNO3 undH2S04 Konzentrations-
anlage. Проспект фирмы.
 8. M а л и н К. М., А р к и н Н. Л., Боресков Г. К., Слинько М. Г.
Технология серной кислоты. М., Госхимиздат, 1950.
 9. Фокин Л. Ф., Павлов К. Ф. Методы расчета типовой химической
аппаратуры. Изд-во «Кубуч», 1932.
 10. Р а м м В. М. Теплообменные аппараты. М., Госхимиздат, 1948.
 11. Микулин Г. И., Поляков И. К. Дистилляция в производстве соды.
М., Госхимиздат, 1956.
 12. Крайнов В. Н. Автоматическое регулирование процесса в колонне концентрирования азотной кислоты. «Приборостроение», 1959, № 4.
 13. Блаженное а А. Н. Сигнализатор азотной кислоты в отработанной
H2SO4. ЖХП, 1947, № 3.
 14. Касаткин А. Г., Плановский А. Н. Процессы и аппараты промышленности органического синтеза. М., ГОНТИ НКТП, 1939.
 15. Савинов Б. Г. Нитрующие смеси, их расчет и приготовление. Госнаучтехиздат Украины, 1933.
 16. Б ял ко К. М., Франкфурт С. Г. Теория и практика мешки кислот.
М., ОНТИ, Госхимиздат, 1934.
 17. Фотинич И. Д. Производство концентрированной азотной кислоты. М.,
Госхимиздат, 1932.
 18. К а р а п е т ь я н ц М. X. Химическая термодинамика. М, Госхимиздат,
1953.
 19. Мищенко К. П., Равдель А. А. К термодинамическим характеристикам азотной кислоты. ЖПХ, т. XXVI, 1953.
 20. Т h о m a s R. Bump and Wilmer L. Sibbitt. Aqueous Solutions of Nitric
Acid and Sulfuric Acid. «Industrial and Engineering Chemistry», 1955, № 8.
 21. Веб б Г. У. Окислы азота, поглощение их и переработка. ДВОУ, Харьков, Техиздат, 1931.
 22. Каргин С. И. Интенсифицирующее влияние давления на абсорбцию в
производстве слабой азотной кислоты. ЖХП, 1949, № 5.
 269

23. Ададуров Е. И. Производство азотной кислоты. М., ОНТИ, 1934.
 24. Ш в а р ц ш т е й н Н. В. Характеристика и анализ работы насадки из керамических колец в сернокислотных башнях. Сообщения о научно-технических работах НИУИФ, № 5. М., Госхимиздат, 1957.
 25. К а р ж а в и н В. А. Расчеты по технологии связанного азота. ОНТИ, 1935.
 26. Рам м В. М. Абсорбционные процессы в химической промышленности.
М., Госхимиздат, 1951.
 27. Каменев П. Н. Гидроэлеваторы и другие струйные аппараты. М., Машстройиздат, 1950.
 28. Эпштейн Д. А. Химия и технология связанного азота. ОНТИ, 1935.
 29. Харитонов П. И. Производство азотной кислоты окислением аммиака
М., I осхимиздат, 1933.
 30. Кертис Г. Связанный азот. ОНТИ, 1934.
 31. Марычев П. А. Производство азотной кислоты. ГОНТИ, 1939.
 32. К а р г и н С. И., П е т у н о в С. П., М и т р о п о л ь с к и й И. С. Производство азотной кислоты. М., 1 осхимиздат, 1949.
 33. Атрощенко В, И., Каргин С. И. Технология азотной кислоты. М.,
Госхимиздат, 1949.
 34. Фотинич И. Д. Производство азотной кислоты. М., Госхимиздат, 1950.
 35. Беляев Н. И. Интенсификация систем производства слабой азотной
кислоты. ЖХП, 1957, № 4.
 36. Р а ш к о в а н Л. В., Ф а й н Г. 3., Р а й с ф е л ь д А. А., Шел истин М. В. Опытная автоматизация производства слабой азотной кислоты. ЖХП,
1959, № 1.
 37. Ф и а л к о Г. М. Автоматизация оборудования для производства серной
кислоты. М., Машгиз, 1961.
 38. К у з ь м и н ы х И. Н. Технология серной кислоты. М., Госхимиздат, 1955.
 39. Степанов М. Н., Сергеева Л. А., Романчук Г. А. Раскисление
серной кислоты при ее упарке. ЖХП, 1951, № /.
 40. А н д р и а н о в А. П., Л е в и н М. Н., Г у р ф и н к е л ь М. А. Использование серосодержащих отходов. Жх11, 1950, № 11.
 41. Амелин А. Г. Производство серной кислоты. М., Госхимиздат, 1956.
 42. К и р ш А. И., С о с н о в с к и й Н. П. Концентрирование серной кислоты.
М., I осхимиздат, 1940.
 43. Перриш П. и Снелл инг Ф. Концентрирование серной кислоты. М.,
Химтехиздат, 1950.
 44. М а л и н К- М., А р к и н Н. Л., Г у р ф и н к е л ь М. А., Левин М. Н.
Ляпустина Е. М. Производство серной кислоты в Германии. М., Госхимиздат,
1947.
 45. F г а п с i s S., Chambers Ralph F., Peterson. Sulfuric Acid concentration.
Du Pont falling-iilm Process. «Chem. nng. Progr»., 1947, № 5.
 46. В u r k e I., M a n t i u s E. Concentration of Sulfuric Acid lunder vacuum,
«Chem. ung. Progr.», 1947, № 5.
 47. В e г g e г I., G 1 о s t e г A- «Chemico drum-mype Sulfuric Acid Concentrator. «Chem. Eng. Progr.», 1947, № 5.
 48. Sulfuric Acid Concentration — A Summary. «Chem. Industries», January,
1947.
 49. Г у p в и ч А. М., Кузнецов Н. В. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). М., 1 осэнергоиздат, 195/.
 50. Павлов К. Ф., Р о м а н к о в П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи
по курсу процессов и аппаратов химической технологии. М., Госхимиздат, 1960.
 51. Поляков К. А., Румянцев О. В., Лебедева Н. Н. Холодильник
из ферросилидовых труб для охлаждения серной кислоты. ЖХП, 1950 № 10.
 270

52. Шнеерсон Б. Л. Электрическая очистка газов. М., Металлургиздат,
1950
 53. Ужов В. Н. Обслуживание электрофильтров. М., Госхимиздат, 1944.
 54. Амелин А. Г., Бородастова 3. Б. Механизм образования тумана
при концентрировании серной кислоты. ЖПХ, 1956, т. XXVIII.
 . 55. А м е л и н А. Г. Условия образования тумана серной кислоты и меры по
снижению его содержания в газах, выходящих из концентратора. Доклад на отраслевом совещании в г. Днепродзержинске. 1957.
 56. Стаскевич Н. Л. Справочное руководство по газоснабжению. М., Гос-
юптехиздат, 1960.
 57. Kalous М. I. Improvements in Concentrating Sulfuric Acid. «Industrial
and Engineering Chemistry», 1943, N° 4.
 58. Долинин H. П. Концентрирование серной кислоты перегретым паром.
ЖХП, 1959, N° 3.
 59. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Госхимиздат, 1955.
 60. Ч е р н о б ы л ь с к и й И. И. и др. Машины и аппараты химических производств. М., Машгиз, 1959.
 61. В у к а л о в и ч М. П., К и р и л л и н В. А., Р е м и з о в С. А., Силецк и й В. С., Т и м о ф е е в В. Н. Термодинамические свойства газов. М, Машгиз, 1953.
 62. К у з ь м и н ы х И. Н. Справочник для инженеров и техников сернокислотных заводов. М., Госхимтехиздат, 1933.
 63. Справочник сернокислотчика. Под ред. К. М. Малина и К. А. Полякова. М., Госхимиздат, 1952.
 64. Справочник сантехника. Под ред. С. С. Корсакова и Д. Л. Полякова М., Стройиздат, 1948.
 65. Нестеренко А. В. Применение /—d диаграмм в расчетах вентиляции.
М., Стройиздат, 1950.

ОГЛАВЛЕНИЕ
 Предисловие 3
 Введение 4
 Глава I. Расчет кислотооборота 5
 1. Кислотооборот в производстве нитроцеллюлозы 6
 2. Кислотооборот в производстве нитроглицерина 9
 Глава II. Денитрация отработанных смесей азотной и серной кислот . . 13
 1. Общие сведения 13
 2. Основные свойства тройных смесей 14
 3. Физико-химические основы процесса денитрации 25
 4. Установки для денитрации отработанных кислот 27
 5. Метод расчета процесса денитрации отработанной кислоты производства нитроцеллюлозы 36
 Материальный расчет 36
 Тепловой расчет 40
 6. Аппаратура денитрациопных установок 44
 Денитрацнонные колонны 44
 Конденсатор - холодильник 36
 Подогреватель отработанной кислоты 62
 Холодильник концентрированной азотной кислоты 64
 7. Основные правила эксплуатации установок денитрации 65
 8. Ненормальности в работе установок денитрации и меры по их устранению ..... 66
 9. Пуск и остановка агрегата денитрации 67
 10. Автоматическое регулирование процесса денитрации отработанных
 кислот 69
 11. Установка для разложения нитроглицерина в отработанной кислоте . . 76
 Глава III. Поглощение окислов азота и паров азотной кислоты .... 80
 1. Общие сведения 80
 2. Физико-химические свойства азотной кислоты 80
 3. Физико-химические основы получения азотной кислоты из окислов
 азота 86
 4. Основные факторы, злияющие на процесс поглощения 88
 5. Системы для поглощения окислов азота и паров азотной кислоты . . 95
 Системы для поглощения окислов азота 96
 Системы для поглощения паров азотной кислоты 100
 6. Материальный и тепловой расчет поглощения окислов азота 102
 Материальный расчет поглощения 104
 Тепловой расчет поглсЛцения 119
 18 За к. 1162 273

7. Аппаратура поглотительных систем 124
 Насадочные башни 124
 Разбрызгиватель 126
 Тарельчатые башни 133
 Безнасадочный абсорбер 135
 Холодильник для слабой азотной кислоты 136
 Смесительная труба 139
 Газодувка 145
 8. Основные правила эксплуатации поглотительных систем 145
 9. Автоматическое регулирование процесса поглощения окислов азота . . 146
 10. Установки для обезвреживания выхлопных нитрозных газов 151
 ['лава IV. Концентрирование серной кислоты 153
 1. Общие сведения 153
 2. Физико-химические свойства серной кислоты 153
 3. Физико-химические основы процесса концентрирования серной кислоты 162
 4. Раскисление серной кислоты при ее концентрировании 164
 5. Установки для концентрирования серной кислоты 166
 О. Установки с внешним обогревом кислоты 167
 Установки с ретортами 167
 Установка с колоннами 170
 Установка с нагревательными трубами 173
 Установки вакуум-концентраторов 175
 7. Установки с непосредственным нагревом кислоты 177
 Установка Кесслера 177
 Установка с барботажным концентратором 179
 8. Аппаратура установки с барботажным концентратором 181
 Топка 181
 Концентратор 187
 Холодильник купоросного масла 201
 Воздуходувка 206
 Электрофильтр 207
 9. Режим работы барботажного концентратора 211
 10. Образование и выделение тумана при концентрировании 213
 11. Правила эксплуатации концентраторов на газе 214
 12. Автоматическое регулирование процесса концентрирования серной
 кислоты 220
 13. Производительность и расходные коэффициенты 227
 14. Концентрирование серной кислоты в трубе Вентури 228
 15. Концентрирование серной кислоты перегретым паром 232
 Приложения 234
 I. Свойства азотной кислоты 234
 II. Поправки к значениям плотности азотной кислоты в зависимости от температуры 237
 III. Теплоемкость водных растворов азотной кислоты 238
 IV. Парциальные давления (мм рт. ст.) паров азотной кислоты
(pj_INO )» воды (pj_j о ) и общее давление Р паров над
 водными растворами азотной кислоты в зависимости от температуры раствора при различном содержании HNO3 . . . 239
 V. 	Вязкость (спз) растворов азотной кислоты 244
 274

VI. 	Удельная электропроводность растворов азотной кислоты
 при температуре 18° С 244
 VII. Теплота разведения (разбавления) азотной кислоты на
 1 кг HN03 245
 VIII. Свойства серной кислоты 245
 IX. Поправки к плотности серной кислоты в зависимости от температуры 248
 X. Теплоемкость и теплосодержание растворов серной кислоты 249
 XI. Общее давление паров над серной кислотой 252
 XII. 	Вязкость (спз) растворов серной кислоты 253
 XIII. Удельная электропроводность растворов серной кислоты
 при температуре 18° С 254
 XIV. Теплота разведения (разбавления) серной кислоты на
 1 кг H2S04 254
 XV. 	Теплоемкость водных растворов смесей азотной и серной кислот при 25° С 255
 XVI. 	Средние теплоемкости С воздуха и газов при температурах
 от О до 2500°С 256
 XVII. Средние теплоемкости газов и водяного пара при давлении
 Р= 1 атм 257
 XVIII. Плотность воздуха, упругость водяного пара и содержание
 в нем влаги при давлении 760 мм рт. ст 257
 XIX. Насыщенный водяной пар 260
 XX. Теплосодержание перегретого водяного пара при различной
 температуре 261
 XXI. Значения -i- (с + За)Р* 100 и разности Л* при температуре
 3
 30'С, 100 Х = 0,1 -1- 24 и различной концентрации HNO3 . . 262
 XXII. Значения — (с + За)Р* 100 и разности Д* при температуре
 35'С, 100 Х = 0,1 10 и различной концентрации 265
 XXIII. Значения коэффициента Л к формуле а=Л\у08 d~02 267
 XXIV. Вязкость воды при различной температуре 268
 Литература 269
 18*

Редактор А. С. Илларионов.
 Техн. редактор Е. П. Семенова.
Корректоры Н. И. Машихина, Т. П. Рябова
 Т-00335. Подп. к печати 24/1-63 г.
 Объем 17,25
 Изд. № 3769

Замеченные оиечатки
 Стр.
 Строка
 Напечатано
 Должно быть
 58
 10 снизу
 иода
 >
 вода
 «
 129
 Рис. 50, ось
абсцисс
 1800 1500 900 3000
 900 750 450 150 0
 203
 10 снизу
 3
 + ’ +
л
 6
 + Т +
 265
 16 сверху
 концентрации
 концентрации HNOs
 275
 4 снизу
 концентрации
 концентрации HN03
 Зак. 1162