Absorbtie van nitreuze gassen ontstaan bij de termiese ontleding van calciumnitraat

behorende

processchema

van

s

."'"

onderwerp:

OaleiUllUÜ

t~aa

t

/

10 gew%NiC'" . _ _ _ 0 0 <D N 0 0

'"

r

_A 0 l::i

'"

EseHER WYSS PE KE LINDAMPERS H. Th. v on Asselt 0

i8

0 0

'"

'"

0 0 0

g

g

'"

Mei '68 schaal 1-20 10 gew

%

Nael • A1 A1 -I,

,

I

-

--

...--o o

'"

o o SPOELPEKEL - - A1

~

j

o

'"

'"

~

-1-PRO S E S S C

HEM

A .

Onderwerp: Absorbtie

van nitr

euze

gassen

ontstaan

bi,'

de

termiese

on

t-ledinG van Calciumnitraat.

H. Th.

van Asselt

Rl

e

Koornmarkt

Delft

INHO

UDSOl-

GAVE •

Sarner.vatting

over

de

tecID

lologiese

ui

tv

~e

ring

Inleidine

Proseskeu

ze

Beschrijving

prese

s

Fiesiese en

che~iese

as

pekten

Berekenir:g

apparatuur

Berek

e

r,ing

aantal

scLo

tel

s

van

a

bso

rbtiei."olom

Berekenin6 warmteon

twik

kE'ling

berekening

dia

mete

r

e

n

r.oog

te

MaG

sa

-

en warmte-halans

massabala

ns

warmtebalans

Verwerking var, het

restgas

Spesifikatie

van

de

absorb

ti

ekoLom

Li

t

e

r

a tuuroveri',icht

Bijlag'en en

t

ekeni

ngen

:

4

6

6

R

II

17

20

21

22

23

?7

2R

i.k~

~ ~h~\..t.,J..O(~CÀ,Mv~

omCÁ-ooA-'

wJ~~

(

I

_~_

~V,O't..,

W.~!\,.

...

M

,v.".Jrclol\..t,

rl

-'daar

~:et

!Tr)ses on'

gaat

is de hereiding v

""

ge)<onse

n

trperd

siüpet~

r-7,uur -Ai t

ni treuze

detl'1tlen

.

[l

e

ze ni treuze

dampen

komen

vrij bij de

tel'

lii

e-S"

ontledir'b

V

é,n

Ca

(

N

0

3

)2,

4a' l1

' Dit

laatst..-

j1rodukt

wor·

..

:t

LevorPld bij

de or:tsluiting va'

f

o

sfëiëitertsen

met bf'hulp

van salpeterz

uu

r.

B

i

j de termiese

on

tledine van het

calciun-nitraat

o~tstaa

t

eau

,

dat afzet

vir:dt

ir de

bouwwe

r

el

d,

Verder ontst

aat

ee

n

gasmengsel

v

a

n

zuurstof

,

waterdamp

pn stilq;to

f

oksiden

.

Door abso

r

btie van deze

st;i"'stofoksiden

i

n

benut wor

·::elî

voor

de

'

-

mt

dui

tir.[

va.

de fosfa

;i te

"'

tsen,

Als bi,iprodukt

0nt.stadt

da

n

c.,lcjumnitraa

t;

dit betekent

d

:,1;

de

stikstofkrinGloop

ep.s10

-tnn

i

s

,

IF

·

t,;een

zeke

r

ekonorlie

,:e

v

on

rdelp>

'

met

zich

meebrengt,

Kapasit

ei

t

van.

de fé'lbriek

.

Pe

r

jan

T

worr:t

3G

.ClC

t

on

Ca('fü

3

)2

verwprkt.

Di t beteken

t

eer! jaRrproduktie

van

38

.

5~G

t

0n 6Cgew

,

~~

HNO

_y

Indien

àe

fabr

iek

3C0

da

ee

n

per ja',

r

'in

Gebruik is

..

dar.

is

de

da['produktie

128

ton.

stellen

we

he

abs

or

btierendement

op

':;."

\

5

,

dan

is

de salp..,

t

er;murproduktie

1

")5

L

t

on

6

0

gpw.ol ~

HNO

3

per

d

ag

.

D

e

gro~dstof

voo

r

de fabriek

i

s

hpt

c.lci

umnitraat,

eer hijprnduk

t

van dl';

ontslui

tir.g

va'

.

fosfaater

rser.

.

Je

ni

trpuze dam:

,

en die

vri

j

komen

bij

de temiese ontledi

n

e

van

het cilici

um

nitraat

worcJen GE-ko

mnri!"1':e

rd t

n

t

8

2.tl'1o~f~{~r

alvorens ze

ce

absorbtiel-"Oiorr, bü,en te leiden

.

~e

absorbtie

VOl01f'

is

er",

schotelkol

aamet

koelsriralen ('In

de f'chotpl::3

0""

de

vl ,pi

-stof te keelen

.

De

H

b

so

rbti

p

vRrl

o·')r,t

isntprmies bi,i 4CoC en bi,i een clruk

van 8

atmr,

sfeer

.

tie

t

60

gew

.

~1

r:a

lpcetprzuu

r

dat

in d

e kolom gevorPld

wordt

moet

eerst nog eestript

w

orden

va

r

pipt-ol'1cezet~e,

in

de

vloeistof

op

-C

'

l0ste stikstofokside

n;

danrna kan he

t op

geslagen

wo:rr:en

.

H

et

restgas

dat de

ko

lom

aan

de top

ve

rlaat worrj

t

eehruikt

01'1 eOf~rGie

terug te winnen

in een ekspar:sieturbine

.

Knelpunten

bij de

i1e

r

eid

i

n

g va

n brekonsentreerd

sal

peterzuu

r.

Het

s

alpete

r-zuur is

zee

r

ko

rr

osief

,

da~rom

is het

h~gedruk_absorbtieproses

pas tot

ontwikkeling geknmen

n

a

de

toepassinG van

CrNi

-

staal

bij

de

konst

ruktie

van

de

absorbtieto

rens.

(Jok

de kOl'1presso:ren moeter.

v

an sneciaal

mat

eri

INLCI

DIi'

:G

{. . I

3

S

a

lpeterzuur

6

(.

b~w

.

}?

heeft een dichtheid V<1n

1,36(,7

kgm

,

een vrie

splLl\.

t

v

an

_

22°C

,

ee?; kookcunt

van

12C

,

4oC

,

een vicos

i

teit van

2

,

0

cP

.

Chemle~(>

eiGenschappen

:

sterk zuur

,

oksiderende

eicenschappen

,

reaceert met

or[a~ie

-se stoffen

.

'roep

a

ssin[,"en a

)

In

de kunstmestir,dustrie

vo

r

r de bereidi

r {;

_v

_{an amr.1"r,ium}

-nitra.'i.t

.

b)

~bruik

in

orGaniese sinteses

.

c)

Orltsh

üt

irc,; van fosfaat

pr

tsen

.

(

vr

ijwel

uitsluiti>nd

in

eu

r

"

pa)

d)

Destruktief

Ge

brui:r i

r:

de V

O

l"!';.

van eksphsi even

.

( zie litt.

2)

Wat

b

etreft

de

"-orros.ieve

eifen~c)-.dppen

"d.n eei'onS'-'I'treerd

salret~?'

-zuu

r

,

hier

l·est:aan

vi~r

sr,ortpn van

:

o!1pervlakt~-H.;,ntastir\s;

putvrrmi-ge aanta

stinG

;

las

-

aan

t

a

s

tinc

;

spannincsk"lrrosie. (

zie li tt

.

3

\

De

techniese

h:~reidi!"'G

van

salpeterzuur door

ahs

orbtie van n

it

reuze

Gassen

kent verschiller

de

M

'GPl

ijkheden

~

a) lage-druk

ahsorhtie bij

o

nGeveer

1

at

mosfnpr

.

liet

volu"-p van

de

ahso

~'

htie-a

pparatuur is

zeer Groo

t,

soms zijn

ti

A:'

abs0rhtietorers nod

ig.

Ko

n-struktie van

Jt:erar~ie!:)

[Tla te

rÏ:1H.

1.

ue

sterktR van

het zuur

var

ieert tussen

dp. 45-5

2

rsew

.

~~

.

Dit

proses

verct

een

horse

i!!ve~; h~ring

er.

lage

produk-

?

i.Dt~

'.

~

l

~vv><l-.'W\~~t\",J\, J~--tAr'r.h(4)...,

-1/t .".,.

~ta~.

Cf, nl 1

ti€l,kosten

.

.

\

(/tG

b

)

hOi!'e

-

druk

absnrbtie

.

Ni

t:reuze [;3ssp.",

wortlen

cekomprime"rd

to

t

~en

druk van

3

-

8

atrlOs

f

eer

.

t:èn

absorbtiet,)ren is vold.-'ende

,

indien

de

ze de vom van

een sch0telkolom !-epft met vloeistof'r<oeling

op d'"

schotels

.

Kons

t

rl

,k

tie

'fan C

r

Ni

-

staal

.

HoC'" ?,uv.rvonse

r

t

ra+iR

is fT'ogel-.ik

55

-

65

gew

.

;X·

.

Laee invAstering

,

maar hocere produktie;éostF!n dar:

b

ij

lace-d rut abso rhtie

.

Beha.

1

v

e

de scho

t,,]

':01

"m

hes

tactn er

o

0k

a

ndere

uitvoerineen ir de pra

k

ti

.:k

.

Bijv

.

ahsorbtie

in

ppn

rpe

>s

hnrizrntaJe

buizen

,

·

....

aar

de vl

oeistof i:'

te,.

:enstrontr.

d"l;)rr.pe·'

strOOr.l

t.

Ui

tflendieo

koeline

;

absorbtievoiJme 9 keer

~o

[root

als

hij

"'er

schotpl~ol~m

.

O

ok het koe

le

n

va" de vloéistof bU

cebruil:

veir

ee~:

sc"wt"lJ.:

olom

kan

op

ver~·cLilL

rlde

m

a

n

i

e

re

n

ce~,chi~dcn.

Bijv

.

uitwpr.di(~e

f.op

linG.

c) "'Ilinconsi

n" proses

.

".vord

t

e

e

b

'uikt ir.di

eJ'1 de

s

t ~

ks tofoksideD konsen

-5-H

et N

O

w

o

r

dt

selektief

~p.é1b

sorbe

er

d

en ge

o

ksi

de

erd

in

een

'mov

inf,

bed'

va

n

si Likagel.

Verv

olGens

ka

n

het

NC

2

Ged

p

_f10

_r

_h

_eerd

_worden

_er;

_als

_e

ekon-ser

treerd Ga8mengse1

v

erw

erkt

w

ordpr.

tot

s

a

J.pi'

te

l'

z

\:

ur.

In

de

salpeterzuur i

r,

dustrie

;,e

rkt

6g}~

va

n

de

pl

::.cnt

s volGe!

s het ho

g

e

-

d

ruk

pros

es

(zowel

de

oksidatie

va

n élmmoniak

a

ls

de absorbtie vi:-,

dp'

o

~l

der

dru..l{

plaats)

,

met

e

tm

l;.·ezame

l

_i

_j'.<e

_k

_ap

_asi

_{tei t}

_ri

_ie

_:

₎

_2,

₅

_van

_J.:t

_et

_{totaal he}

-sl

a

;:it

.

Jj

i t zi

jn

sijfers die in

1

957

v

oo

r de

V.S.

GoldeL

.

(

zie hiervoor

e

n

voor

bo

v

e'.s

taan

de

gP

cevef,s

litt.1

bl

z

.

1

6

e.v.

;

Voor

p.e'

·

uit~ebreide

beEchri,iviriC

var; epn

st~kstoffabrie~.

zij ver

..

e7en

V

oo

r d"

ahsorhtie

van

d

e r.it:·8

Z(~

eassen

t

ot

iS'èYor:se:tr~(>rd

salnptJ;;zuur

ki

eze

n

w

i

j

hf"t he,ge,iru

k

prosedee,

zoa

l

s

dat gehrui

lc

wordt

in

de

:,::!"t'

-trie bi.:

de bereidir:g van

salpP.terz

uur

uit am·oniak

.

(litt

.

5)

Dit

w

il

zeCEe~l

da

t

de

a

b

sll

r

bt

ie

pl

a

ats

vindt bi

j

~"n

dr

.

:k

var

El

"t:no

:3f

e

er

in

een

sC!1otp

lk

olo

m

rr.et

vloe

istonoe

:

iLC

.

Het

he:-::lu

i

t r.iertoe

is

e"nome:1

o

p ,-,

r

on

d

va

n

dp

v

o

lGer

:de

ov~r1;.,p.[inee!1:

ho

ep.

Z

IU

rs

te,kte be

r

pik

ba

;·

r;

ahsorbtievolu.rr.e

ger

i

nG;

mOG"!l

i

,jkheid

tot t

p

ruewin

n

er:

Vé.n

er·

n

Gedeel

t

'"

van de

k

ompre

ssi

e

;~ri"rGie

met

behulp van

ec:-

.

ekspat

'

si p tu

r

1'!ine

.

li

ier

t

CL

enove

l' st

aat

da

t

d

e

poduktiekosten

hoger

zijn

dan

bij

l

acp.I::uk

a

b

sorbtie nl.

koelwat

e

r en

kompressie-kosten. De lage investerin

gskos

-ten hebben echter

de

doorslag cegeven.

De ab

so

rbtieeenheid

,

waarvan in

d

it verslag een

o

ntwer

p

gegevp

r za

:

w

'

J

r

-den

,

maakt de

el

uit

van

een

fabri

e

k

d

i

e

calcium

n

itraat wi

l om?pt,ten in

sa

l

pe

terzuur.

Di

t

calciumni

tra

a

t i

s ee

n

bij

pr

nd

ukt in

de

f

os

fa

a

tindu['+'rie.

De

pla~ts

van

de cal

ciumfabri

e

k hanet dus

a

f

van

wa

a

r

de

f

os

faat

f

ab

r

i

e

k

s

taat.

D

it

i

s

h

e

t

Botlekge

b

ied.

In

het

algemeen

z

al

d",

infra

struk

tuur

be

p

al

e

nd

z

i

j

n

voor

de

pl

aa

ts

van

dp

fa

briek

,

dus

w

8genne

t,

W0"f.VOO

~

·z

i

p.

­

I

nü

:gen

enz.

Verder

sp

elen mee

de

p

rij

s v

an h

et

aardGa

S

,koe

l

wat

e

r •

B

ESCHHI

JVING

PROSES

(

kA-

c4

.k

~

lto.,o,,\·'-\,M/V

0, J...ClvoJ

tL

~

==-==:::...:...:=

._.:....:.:.:::.::.::~

I.

T

-In

een

koele

r-

ko

n

denso

r wor

den

de

r

eaktie

ga

sfe

n,

o

nt

"

taan

bij

de

teT'-miese

o

ntl

ed

il

l

g

van c

nlcil

lIl1

r.

i trab

t,

gekoeld

v

an

l5

CoC

tot

40°C

.

D

e

;e

koeler-

kondenso

r

kan de

v

o

rm

hebben

van

een

bundel

pij'peflrnet

kopl

wa-t

er

(in

d

ir

e

kt

kOl

-,

takt

)

of de

VOrr.1

v

a

n

een

so

roeit

o

r

e

n,

waa

rin

v

p

rdund

ho

~

h, . '\.v.A

t.<1

dl~

f>~

,~~,,'>{..~~l.e-1l~

~

rvO

e~CLoJ:.,....~~

\~

~J

-

v....

h

~,

'~""""'

;,;).

s

al

pe

t

erz

uur v

e

r

sp

r

o

eid

w

o

rdt( direkt kont

ak

t

)

.

Na

k

o

eling heeft

~e

n

een

,

0

opl

oss

i

nG

va

n

v

e

rdw

:

d

sa

l

re

terzuu

r

19,

6

ge.,

...

~"

40

C

en

een

ga

~me

nc

se

l

van

N

v

2

,N

2

0

....

02

'

v

erzad

i

gd

aan w

a

ter

dar:Jp

b

ij 4CoC

.

(

l i

tt.

7)

De v

e

rc.ur!èe

salpeV

o

rz.u

ur

orlo~:sing

w

ordt, op een

Cp.scr.ikt,~

pla.-,ts

in de

~ .... -...-...

ab

~

orbti

ekol

J

m

cebracht

.

De

ab

f

orbt

ie

vi

ndt n

laat

s

bij

~OoC

en

R

atmo

s

-feer.

D

e

ni

tr

euze

b

assen

d

ie ui t de kn

pl er

-konè.erl~'()r

k

n

men

,

w

o:",de

n m

et ekf:tra

lucht Gemencd

OD

het

,

'uuY'stofpersentage

t0

vprh

0ge

n.

Deze

z

elf

de l

u

ch

t

i

s e.:>rst

in t

ec"'n:troo

m

ri

et

het einàpro

d

ukt

d,,!)r een

b1

gek

tor

o

_n

_L'p

_1ei

_d

_,

k~1.

IÎ~?I",h'l

~~k

h",IN{

~

!hvq')

-

F,

#~

t1:t

~~,~~

-7-om

ni

r

t-omge

:--et

tp ni tr

p.Ll

ze

gassen

ui t

de opl.os"in[

te verwijder

e

n.

Het

zo

o

ntGtane

gasmenG~el

_{wordt met}

_{een tweet}

_ra

_{pskorllpresso}

r

o"1der

tussenkoeling gekomprimer

!

rd tot 8

a tmoRfee

r.

Het

_{gekomprineprde gasmpngsel}

_wordt

_{onderin een}

_{ahsorbtiekolom}

geleid.

Boven

in de kolom wordt

kondens

water

_{toegevoerd die in tegenptro0m}

met het gas de ni treu7.e dampen

ab

sorbeert

.

Bij

de

ahs

o

rbtie k

1!!1

t warmte

vrij

die

_{afgevoerd wordt met behulp}

_v

_an

_koelspiralen

op

de schotels,

7.0-dat

het

hele ab

s

_{orbtieproses isoterm verl}

_o

_opt

_bij

₄₀

o

_C.

_O~derin

de

kolom

word t 60 gew.

%

sa11

,

p.t'-

~

rzuur

_{afe;evoerd. Het zuur}

_p

_asse

_ert

_{de bleektoren}

en

kan

_{daarna opgesla5'en worden.}

Het

r

est[as

verlaa

I,

de

kolom aar. de bovenzijde;

_het

_{bestaat Vt"}

lo

rnal!'el ijk

uit

N

2

,

02' en

onL~veer

2 vol% stikst

o

foksiden. Het restgas

passeert

eerst een mistaff;cheider en wordt achtereenvolgpns in

drie

gasvprhi tters

o

0

o

opgewarmd

v

:,n

40 C

t

o

t

450 C. In een

ka

t

aliptiesp.

_{brander wordt het}

resti"8S met aar

dgas

gereduse0rd.

De

temperatuur

loo

p

t op

tot

hoven

de

75(j°C.

Na

de

hrander w

o

r

dt

w

o

rdt het

gas

me!

é:;bo~

afgekoeld

tot 750

0

C

er:

geëkspar"ieerd

ir; een

Gasturbine

van 7

atre

.

tot

1 atm

••

De ei

nc1

tempera-tuur

van het

_{gee'kspandeerde gas is}

_dan

₄

₂

_{5°C. In}

_een

_vlampijnk

e

tel

staa

t

het af tas

'verdere

_{warmte af}

_en

_daalt

_t

_o

_t

_150°C

_.

_Dit

_is

_{noc hnv",n}

het

dauwpunt.

~1et

de stoom opge

we

kt

in d

e

vlan

lp

ijn-k

e

tel

kA.D p",T:

stoof:1turhine

aange

'J.

rev

er.

worden.

De:>e

turbir

'e

r.eemt

dan

sam'-n rr,et

ne

c.;a

sturhine

een

0KSidi1."

ie-~.bsorbtie

V'L'

,tikst'lfok::id,

~

in water

~n

,:e

v

0

rmin[ van

eE'Yon

-sentrei'rci scllpeterz

uur.

(

zie

o

.a.

litt

9

en liH

.

1

)

L

Het

cas

da

t

Gcal"sorbeprd wordt bestaat

,

üt

eer mengp"')l

van

N0

2

en

N..,0"

c ,

.

Het

di

meer

is

V,:i!1

heldng

vcor

he'

abé:orbtiem

ectu

:mismp =

K

=

',\fè!

kunnf'n dez!' K

splitsen

in:

K

-0

-4 I1N0

3

+

2

NO

4

ar.,ri

r Hl U-:<:

_

.'

/ ' , f ~l

~.[u

l'L c:1-t d:l

t

de K

4

GleC!lt,

afhankelijk

is

VBn

de

gewichtsfrektie

HNu

7

i1

de

()rlo~s

inG

en

onafhankclijl-:

Vétn

de

tpmppra

t.

uur.

log(~)

=

7.412

-

20.?891.w

+

32

,

47V2

.w

2

-

3G

.

8

7.w

'

Kin('~iek:

';ol,'e

n"

Denbigh

ü;

de> al;sc'rhtiecnelheid

VFl.n

ni

treu~p.

renit:

~

re+'

het J.imcpr

:

(~C6--

-Iy,.c,C,M-I(,

;-.ef'.tC:v..)

\

'

.:

t

,

k

(N

~

v

4;

-

c(

N?G

~

f

.

(NO)-:;

-

_a

'(N

_"v

('

)

4

é.

\ 1

i

tt

.

1

h l .

5

\

wC'

ra

t

VP;'-Vlaart

~~p.t

een

afnemer,d(>'

(:a~rr:T';;.nrl:

n

_G

Win

hp·

H~C.

1

~

'.Ii

'f 1o,

c:

~w

.. tl.

~".I ~'- \.P. t H.t. .. _

2) 'füpneme

nde

Gassn!'lLeid duet de absorbtip"m,l!1P.id

toeremen.

:

Val t

tI"

vnr-:

_{,: ct}

l'

ren

_,

rr

,~eer:

t

~

ver

::;

n

~,

'1,·, afv'

,t

r

'

'c"f!

V!li,

",e

,<

'jM(' j ,

'

3

-

r1l8

.

t

•

( ,.

\

cl

t t

" •

lC

:;

De

warmt

,'

c

ie

vrijk(~fr:

t

bi

,i

d'o

a.

b~:orbti,

__ ,

is:

-

3:'

,

4

~:C2.l.

/

1"",,1.

Ne

.

KonkLISie

:

Absorbtiesnelheid

neer:,t t

'l

A

met

de druk

nartiaa

lsp<mning

var, het dimeer h

r l

_b

8r

)

el

!

met de gó.ssnelheid

.

'Jnroer 7,al

bi.-i

ü'ot"'

me

absorbtie

de

rnb

i

kk

eld

e W

i.ir

mt8 afG

e

v

oe

rd

m

o

eten wo

rde!1

.

I I

Bij

de

v

o

rr;:i!"l VW

o

illC

3

Or.t",bdZ

'.u

dat in

evenl'ic'1

t

is f1pt NG

2

:

2

:W

+

v

2

~

2

~O;:-K

=

bij

40°C

,

àe tern

lJe

rótuur waarbij

d!"'!

ahsorbtie

uit

_b

8

v

oerd

wor

èt

,

het

dit

evenwid,+'

~ehpel

rechts, dus

i

s

de

reé1

~:

tie

afl.

-'~,

end

.

(

litt

.

1

b

17

.

4)

Kir,etiek:

De reaktie

is

Vdr.

d"~

LLrde

orde

.

-

d(P

NG

)

d

t

Voor

de

reaktiek

ll

r,stéJ.nte

k

be1dt

de v

'üC

endc:

bet.rc:kking:

Bij

4(fc:

log k

=

h:55

-

1

,

026

T

-2

-1

k

=

10

atm

sek

(Ii

tt

.

2)

Ui

t

ct

p

_{verl1'elijkinc van k vol[:'t dat. met toenomende tem}

_ne

_ratuur

_de

_rea>~ti

e-snelheidskonstante afneem

t e

n dw; de

oksidatiesnelheid

var'

het

NC. Boven

-diAn is

de

reó.l-:-tiesnel

'lei

d

v

oor

eRn

Casre.q].-tie

ere;

laaC

.

De

tjjd n

od

ig

"1'1

een

h

epaalde

o"zetting

van

~;C

te

vprkri,\:."en

i

:c

nmee'v

.

9prd

e

v

enredig

met het

kWRdrdilt

v

an

u

e

d

ruk

.

VerGRr

is de

vRrbl i.,ifti,id

va:

cas

i

v

,

een

r.eparlld

v

olume

evenredig met

de druk

.

Uit de?e

twee

hf)trel·ki~[en

volCt dat het volume nodic

or~

een heDaalàe

CJrfl?et

tirlE aan

Nrj

te verlrrijeen

7

onl1'ekeerd

e

v

enrediG

is met p.J

.

Di

t

is

e~n

zeer

belar:gri,l\ce vaststelling

,

orr:dat

de oksidati

e

van

Ne

ue

snelhe

i

dsbepalende

stap is

hi,i

het

ahEorhtie

-;)

r

03es

.

Nu we

t

en

we dat verh

t)ge

n var

t

de

dnlK

het reaktorv()lume

aanzien

-L.,jk kan

v

E-;rklei

n

en

.

Verder is de

oksida i:iesnelheid

V

éin

het

NO

afhankeli,iJ.-

van

Po

•

Aan

d~

er'

e

ka

nt

zal

t

oevoeGPn

van

lucht

deze p

ar

tiaalspanning d

o

en

t

n

en~Men

,

aan

de

andere

~ar.t

zal

de

P

NO

hierdoor afneMen

.

Men

dier

t

dus

de optimale

Po

en da

a

Y'fllee de

hleveelheid

to

P

te voeren

Lucht

te

b'~Ik-"llen.

ln~ier

.

'ti'

;

aanner:1en dat het: cas ti

,idens

do

ov.sidu

ti

e

gfJed geme

n

gd is

Ku

n

-n

en

we dE" snelheidsverGelij

!/i

nC

ü,tegreren:

---~----4x

t

( litt

.

1 bl

z

.

8

)

k

.

a

2

(1

-

x)

.

(s2 -

a~x)

Hierin is a

2

:

beein

partiaalspanning aan

~:O

in

atm

.

idem

voor

02 in

at

m.

x

:

fraktie van

NO

Leoksidl~r;rd

na t

i

,

:,d

t

Het wamteeffekt bi.i ue

o~

sida

tie is

:

-

27

.

3

kc:.l/:nol

.

G

2

(litt

.

2)

KonklIsie

:

Laee

tmTi

peratuur

en

hoce ûrul{ L".,lJnn dn

Ci",SL.1é;eol-:sid~,!;ie

v

an

N:':

"en~ne11en.

evenals

een

~p

ove:-maf.i

':

C;~.

Verde

r

wor:;

th-U

de

ok

-c:

In

de

Ca:;faf'e

dimerisep.

;

't

h

e

t N0

2

to

t

Ni)

4

.

?

N

O

2

=:;.

N

₂

0

4

De

ever,wicht~,kon[;tante:

K

')

'--

PN...,°4

4-'-PN

O

met l

og

K

2

=

2993

-

9

.

22{-,

(li

tt

.

le

bl

z

.

372

:

T

2

D

it

eveli

wic

L

t

f;to

lt

zi

c~,

va

n,

br.idp

:'i.;;;C'r, :'eer

~il,~l

in

.

;jij

4

0

0

C

is

onceveer de

he

l ft "

a

n het

din,e'

,

r

gedü

'

sosil='prrl

(1

a tL'.

)

.

Eoce

ciru}:

en l;iCe

tem

p

er

at

uur

leeeen

het

eve

nwich

t

na.lr

àe

;/:-:-

t

va~,

I.,.+;

N::/-'4

.

D

it

i

s

,~ll:,stie

v

oo

r

de

Ó!(

s

o

r

btie:::nel L"ià.

,l

ie

iInr.i'é;

r

s

:i

:1,an}:eli;:-

i~

v

an

;

l

.

Het

w

a

rrr.teeffekt

bij

de

rea"tie

i"

-1':

.

7

l·C:,

1.

'

mol

~;,,(;

.

•

, N

2(j

4

c:

,1

W1USI

P :

h

oee

J

r:J.

~

en

la

ce

temperatu

u

r

7u1

en

de

di:-'l

e

ris

<::t

ie

hevorde

ren

Gmt.rec

t

de ber

"

ikbare wursterkte

v

a

n

he: Si:1:;,'·'?r

.',

mr

-Jat

~,,>olom

L'a,

lëta:

te

h.'Juden (

}-Ylge o

ksid

"

tieeraad

\

.

Samen

v

a

tter

d

kunnen

w~

hRt va

1

e

en1e

(iVOr

dp.

ahs('rhtie-ol.-:~,id

ti

e

V

3.n

ni

-O

ksi

d·,tie:,nelhpid C"v,-'n

v:

r

rpt

"C

.

;:e

t

-

,:°

2

,

N;,GL\-p',,,~wicht 7;)' a;ln

d

kant

va'

]

he

t

dir;:p,"r

lieCen

.

~,et-Gefm t}i~

sti,s

i

8

v

'

o

r

'-]1

a

-

!',

;}-If;ie

.

e

Verd

p

r zal

er

een meer eeko

n

sentn?f

,

rd salpeterzuur als

'?

i

r,

dpr

nd

ukt onts+

,

aan.

D

e v

on'lilîg

va

n

de

HN0

3

-mist

za

l w

e

iniG

irwloed onde

r

caan van

de

tempera-tu

u

r.

vrndat

bij de

o

ksidat

i

e e

n

de

ahsorbtie

warmte

r.n

twikkeld w

or'dt en

we

de

tempera

t

uur

laae

will

en

h

oude

n

:>:a1 ti,

"d

<>ns de absn

r

htie

Celmeld m

oe-ten wo

rde

n.

HOGe druk:

De

oy.sidatie

zal versneld

w

nrè.en.

He

t

dimeerevenwicht liet

nc·

ar re

chts.

D

e absor

btie van

N

2

0

4

zal versneld

w

o

rd

en

.

H

et eind)1

rodukt

Z

G

l gekons

en

treerder zi

jn

.

Oksida-::iecra

ad:

D

e

ze

m

oe

t vo

n

r

de

binr.env.ome

nde Lcl

o:

s'?n

Z0

hooe

m

oceli,ik

7.ijn.

ümd:i

t er

naa

f

o

t voldoe

r.dt'

vl

oeisto

f-

cas ko

nta

k

t

ook

gasv

o]umc

moet

7ij

n

voo

r

de

oksidatiereaktie,

k~meó W0. o~

d

e

idee

de

ah~orbLle

in

een

sc

ho

-tel

kolom

u

i

t

t

e

voeren.

O

p

de

scho

tels

v

ind

'"

dan

de

eieenli:i~:e

abso

rb-tie

plaa

ts, terw

ij

l i

n de

nümte

tussen de

schotels

r

et

~C

geoksideerd

kan

wor

den

.

[v

let ina

chtner'li

r;

g

van

bovenstaande

op"

'

erlri

r.t

.

:e

n ,

kOMen

we

t

o

t

het vol

Lende

ontwerp

,

70als dat i

0

be

s

t

a

ande sRlpeterz

uurfa

hrieken

toe-t,ep

as

t,

w

o

r

u

t.

Scho

t

elk

ol

J

m

met

2

0

à

4

0

scho

tels;

afs

ta

nd

tu

n

,

en

de schotels

30

à

50

cm.

o

D

ia

mete

r van

de kol

om

115

à

300

cm.

T

em

rera

tuur

35

à

45

C

;

d

ruk

7

à

9

atm.

Koe

len

op

d

e

~chotels Ol'!

de

on

twi

kk

e

lde

wannt

e

af te

voeren

.

Binnentr

e

-dende

~asstroom

ee

n te

verwäa

r

l

o

ze

n

NO d

ruk;

g

ev

o

nnde

salp

et

e

rzuur een

~(Á

"

p

konsentratie

van

6

ift~

.

(li

tt.

1

en

5.

)

Het

ver

s

chi

l met

een

calciumnitraat-f

a

briek is

d

at

het

binnentr~dende

gasmenesel

v

eel

minder

geko

n

sentree

rd

i

s

aan nitreu

z

e

Gasse

n.

Het

wa

te

r

da

t aan

de to

p

van

de kol

om

wordt

t

oegevoe

rd

moet

ch

lo

ridevrij

z

ijn.

E

ventueel

aanwe

z

_{i b chl}

o

rid

e

70~

aan de

b

as

is v

an

de ko

lom

rea

te

ren

m

e

t

de

binnentrd

e

nde ni

treu7e

dampen

tot

NOCl.

De7.e

vluc

ht

i

ge s

tof

hiedro-lieseert

in

de

b

o

v

e

n

s

t

e sek

tie va

n de

ko

lo

m,

w~ardoor

zich daar

geleide-lijk

ee

n

H

el

konsentra tie

ge

bied

op

b

ou

wt,

dat

op

d

e

du

ur

r;ev

'

a

rli,

ik

korrosief

is •

(li

tt.

1

bl

z

.

15).

Wat

b

e

tr

e

ft

J.e

ko

rro

sieve e

i

genschap

iJ

en

v

an sal

peter?

uur

zelf,

zij

v

erwe:

:

en

na

a

r

li

tt.

3

.

Voor

de

ko

nstruktie

van de

kolom

gebruikt men

CrNi-stual

18

/8

met een

C gehalte

van

maks

.

c

,

0

6

1o

.

f0:

f

f: t

BEHEKENING

AHA~'.ATUUR

Berekening van

de absorbtiek

o

lom

.

Samenstelling

van

het

Las

dat de koeler-ko

n

densor

verlaat

(Litt. 7

b

:z

.

2:-)

:

mol.

/

sek.

vol.

~1..

N0

2

2

,9

26

,4

N

2

0

4

4

,

0

36

,

4

°2

3

,

1

28

,

2

H

2

0

....b.f.

~

11

,

0

lO

C

.

De

st~chiometriese

reaktie in

de absorbtiekolom geeft:

Nv 2

+

-;j-v

2

+

7

H

2

0

~

HNO

3

Dus

voor iedere mol

N0

2

die gabsorbeerd wordt is

~

!'lol

02

nodig,

d

.w.

::-

.

i

.

1

C

,

9

=

2

,7

2

mol. Voor

een

eoedp

oksidatie

-

abso

rbtie nemen

we een

6

CY/

o

v

p.rmaat

C

2

(U

tt.

11

bl

7.

.

38

)

,

het aantd benodigde

molen

0

2 is dan

4,

3

5 m

o

l.

/

sek. Daarom m

o

eten we 4,

:

5 -

3

,

1

=

1,

2

5

mol

02

ekstra

toev

oere

n.

D

it

betekent 5.l,

25

=

6

,

2

5 mol. l

u

cht

/

sek.

Dit

komt overeen

met:

6,

2

5.22~4.:?95

=

ll

,1

52

m

3

/

sek.

1

0

273

Na

kompre

ssie

t

o

t

8

atm.

is de partianlspanning van het

H

2

C

nog

steeds

i_

,

073 (4C

oC

)

.

Stellen we het t

n

taal

aantal m

ole

n

v

oo

rl

opig

OD

16, dan

is h

et

aantal molen

H

2

C

vprminderd tot:

o

,

0

73.16

==

0

,

14

rol

.

/s

ek.

8

Indien we

vo

o

rlopiG

het

NC~

in de vorm

v~n

het dimeer aanw

p

zie v

e

ron

der

-t...

stellen

,

dan is de cassamenstelling

na

kor.prP~'~~ie:

mol.

/s

ek.

N

2

0

4

5

,

45

°2

4,

3

5

N

2

5

,

00

H

0

2

0

,

14

14,92

Om

de eksakte samenstellinG van het

GasmenGsel dat

de kolom

hin

nentr

eedt

t

e

k

e

nnen,

maken

we

gebruik

VAn

de

v

ol[ende

formule:

a

i

s

')

a

(

1 +

4 PK 2

~

o<

L

+

l - a

)o<-

l

=

ü

(litt

,

11

bl

z

.

24)

de

v

oJUl'Iefraktie

on[edis

sos

i~erd

N

2

v

4

i

s

Gelijk

aan

5

,

45

=

0

,

3

64

En

log K

2

=

~

-

9

,

22

6

P

i

s

de tot

8

alJruk:

P

=

Vo

o

r

de dissosiatie

vinden we:

oc:.

=

ü

,

15

-12-8

atm.

Hierui

t

vol

c

t vO

óJ

r

de gassamenstelling

van het

binnentr~dende ['a

s:

mol

.

/sek

.

er

,

/sek

.

N

2

v

4

4

,

63

425

,

0

NO

2

1

,

62

74

,

5

°

2

4

,

35

139,

C

N

2

5

,

00

140

,

0

H

2

0

~

~

,

15

,

72

781,

0

De volume

s

tr

oo

m van het binnentr

edend

e

Gas is:

1

5

,

72

.

22

3

4

.

3

13.1

=

U

,

05

05

m

3

/

sek.

10

2

73

8

De

dichtheid

is dan:

De massastr

oo

m is:

781

,

0

5

0

,5

I

3

15

,

5 kg

.

,

m

0

,781 kg.

/

sek.

'N

e gaan nu ov

er

t

o

t

de

berekeninG va

n

het

.:::a

n

tél

l t

eo

reties

e scho

t

els

.

H

i

e

rb

ij

maken we

gebruik

v

an 1itt. 10,

bl

z

.

372

en

van

litt

•

• ,

bl

?

.

g

.

j

e doen

de

v

olGe

n

de

aannamen:

1

)

Gas en

vlo

e

ist

of

die

de

schotel verlaten

zij

n iT' termodienamie

s

even-wich

t

met

elkaar;

2)

De

o:'-:si

datie en

a

bs

o

rbtie

ge,

;

c!ü

e

d

t

iso

t

o

m. bi

j

4

0

o

C

,

d

.

w.

z

.

op de

schotels

w

ordt

w

arm

t

e

aÎcevoerd;

3)

In

de

rui

m

t

e

tu

sss

n

de schotels

vindt

de o

ksid

at

ie van

NO

plaats.

4

)

Cp d

e ;;

c

h

oteh:

w

o

rd

t ui

t~l

ui

t

pnd

het

vi

e

rw

aa

rdi

c

e

!3tik~·

tof

ge

:

1

b

so

rb

,"e

r

~

.

Noemen

we: a

is de partiële

druk

V

:

,

i

n

;~v

i

n

atm.

b

idem

v

an.

NO 2

c

idem

Veln

N

2

0

4

s

idem

v~n

(

'2

q

idem

vetn

N

2

x

is

d

e

fraktie v

a

n

i~l";

_geoksideerd

_na

_{eer. tijd}

_t

_.

D

e indek

s

1

zal

ac

,

n

ce

v

en de drukke

n voor

de

schote

l

De indeks 2

z

al

de d.rukken a

é

,

nb"

e

v

en

nà

kon

takt

d

u

s

a

2

,

b

2

, c

2

' s

2

'

'

lvv

I'

a

l

b

eI

dt

-';'o.t

d

eue vcir"","url

oosM;\

r

Voo

r

(

bI

+

2c

₁

)

=

~

.

8

=-

5

,

22

15

,

72

a

i'.:ve

"

wich

t

srelatie tu

sf;f;-

n

N\.;

e

n

IJi'

4:

K4

=

1

,

5

c

Met lOG

K

4

::::.

7

,

412

-

2G

,

2891.w

+

X"

.173??

.

w

2

of

(111..8)

Het

salpe

t

erzuur

dat

de

UnCp r f : 0

sr.~

'''

tel

verlé.,at

is

hO

cew

.

/

m

.

a

.

w.

:

W"=

0

,

6

.

n

ieruit

volCt voor

K4

==

l

,

S2

L

v

enw

ichtsrelatie

tusse

n

~'IC..,

L

..

' 4

'

0,..,. t' ..,

17

Dl

J

V " 1 S '"

2

=

~

,

o

f

c

en

;';

i)4:

K

₂

=

b

₂

j\.~

,

5

=

3

.

2

<..

,

of

b

3

₂

_·

,,1

_f\.2

.

5

(3

\,

Uit vercelijkingen

(1)

,

(2

}

.

en

~3)

v

olC

t

eon

vercrlUki.nC

uitc

·'d

ru~·t

in b

2

:

"7

(K

KI

,

5

b

3

_

c

,

"

-

r; ')? _

(b

+

?I,

b2 "

./

.

4 2

•

2

,

-

./

'

<. < . , <...h

2

'2.'

I

nvull

e

n

van de

bekende

.,aarden

vnor

K4

en

1:

2

Leeft:

3

.

(1

,

E32

.3

,

2

.

b; -

0

)

=

5

.

22

-

'

~

b

2

+

2

"

""

.

17

.

r~)

.J.

,

r!l

r

~

en

:~

rror

[

P.

8ft

da

n

:

b

₂

-

_-

0

,

57

c..,

=

'

..

,

7

<.:

5

{

a

,

_-

l,

C9?

Samen

:

2

.

:7

a~m.

~

d"m is dp ûru>

b

o

w,n

de

8"

r2

'.e

~~dn:o

1

:

(~

..

'~

-

C

,

oS

=

~'.

'j?

a

trn.

·v'erl'iiié.:.rL'

,

z

en

we

de

1:

2

0 oar+;ia

<..t

L

.. p2

n!

,i

n.:...

.

déi.r.

vo

li.

:

t:

,

---'

~

scho

tel

celi,'~

is.

volGt:

q~

~

-q,

.I.

2

,6

8

2

.

26

1

,

2

:.

i

t

de

berekeni

b

volLt

:

"..,

=

2

,

::;·:-1

a

trl

.

En he

ru

i

t

"

1""'\

=

;::

,

){J

t1

trr

•

,', Samen:),~1.

a ..

r.'!.

de

L"'Oé~bsorbeerde

fral-:tie

f

1

te· -enne

n

:

f

1

=

(

_{b 2}

+

2

c

;~

+-

a

_{2 :}

-

(

hl

+-

_{2c 1}

+-

al

:

(bI

+

2c]

+

a

_{1 \}

!',..,

=-

7,9

2

-<. :~,

3

7

~

5

,

55atm.

f

1

-=

(v

.

57

+

2

.

1

~

,

7

0

5

+

,./

,'

(;92)

-

J5

L~~

+

C)

=

C

,

4v7

(O,57

+

<-

.

'-,

,

7u5+ 1

,

C,

92)

Stoechioffiptriese

rehktie:

54

ü

+

,

-

0

:; 2

_{7!1 2}

'J

--7

nNG

3

f)3

!',ate

r

iaalbalans

over de eerste schotel

v

l

)o

r

ENG?

i;ee

ft:

.J

-ltt-L

2

w

2

+-

63

r }1

=

L

1

w

1

(1)

fllateriaa1balans

over de

eers~,p

sc!-;ote1

v

on

r

de vloeif'tof eeeft:

L

2

=

L

1

- 54

f

l

n

(j

(2)

Uit

de verceli,iki

nce

n

(

1

)

en

(2)

volCt

een

nü~uwp verf"'üijking:

_

L

1

W

1

-

63

n

c

f

l

w

₂

-Ll

-

54nC/l

llierin

is

_;;2

de gewi

eh

tsfraJ.:

tie aan

@,jC7;

on

de

tweede schotel

,

..J

L

1

de

vloeistofstroom van de

onderste sc

h

otel is

1300

gr.

,/

sek

.

w

l

de

Eewi eh tsfraJrtie <Jan

HNC~~

op de

0nde

rs

t:e

schotel

is

e

,

6

no het aarJtal

a

tomen

N

2

in

de

vam

v<'.~

oksiden, aanw87ig

in

de

binneLtrder,de [asltr

n

om

,

is

1

0

,

9

mol.

/p,ek

.

f

l

de

fra

Jr

tie

aan

stiy.stofoy.siden ceabsorbeerd op

de

onderste

schot

el

, is

G

,

407

~e

vinden al

s

uitkomst

:

O

,

47

En

hieruit

106

0

gr.

/

fOek

.

i

n

d",

volgende

bere~"!n:';-,g

wo:--ci.t

naC"Céi<"n wel

·-

e

fra~"'.tie

va

r

het

':C

in

dp casrui"

te boven de

Dchotels Leoksideerd

w

o

rdt

.

'

,

':e

c"hrui:-:en de

f

o

r-4x

met

a

2

:::

1,

1

_92

en

s2

=

2

,58

-

(zie.

hierboven)

iJe olésidatietijd

t

hangt

af

v

ar

,

de

ca::-;snelheid

en

v

ar

.

de

scr

,

ot

e

laf

s

tand

.

Ner

r.

en we voor t in

de casruim

t

e

na

de

eerste schotel:

1

,

4

sek

.

Trial en Error geeft

dan

als

uitkomst

:

x

=

0

,89

.

D

e

geoksid'

-

'erde

fraytie

zal voor een deel uit

r;o2

e

n

vo"r eer' deel ui

.

t

Nl

4

bestaan

.

De Gom

Q:>

+

2

qv

ar. het

Cas dat

de

t.weede

~~chotel

birnentreedt is

dus

:

Tweede schotel: b

l

+

E

n:

2c

l

al

s

l

ql

==

G

,

57

-+-

2

,

O

,

705

+

G

,

89

.

1

,

G9?

=

?9

4

0

,

11.1,

0

92

=

0

,

12

2

,

58 -

~

.

\

-,

,

89

.

1,

C

92

:=

2

,

I

C

2

,

58

t

.

O

,

il

g.l

,

092

;:::

3.

4

4

Aan&ez.ien de

~e~evens

van

het

Ga~;

dat de tweede

Gch0t~1 binner.t~eeàt

nu

volledig bekend

zijn

,

kan

vo

o

r

deze schotel

ee

n

analoee berekening

als

v

oo

r de

eerste schotel o

n

C87et

worden

.

,-,

ok dp. samerstelling en

vl

oe