Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Технология утилизации йодсодержащих растворов азотной кислоты и оксидов азота

В странах СНГ остались неиспользованные растворы концентрированной азотной кислоты и оксидов азота, содержащие в качестве ингибирующей добавки йод и его кислородные соединения. Запасы этих растворов, несоответствующих показателям качества, исчисляются сотнями тысяч тонн и дальнейшее их хранение становится очень опасным для окружающей среды. В связи с чем явилось целесообразным разработать технологию, позволяющую переработать скопившиеся йодсодержащие растворы и получить при этом необходимые и полезные для Украины продукты. Утилизация некондиционных растворов сводится к извлечению остродефицитного и дорогого йода и получению жидких оксидов азота для производства концентрированной азотной кислоты и водного раствора HNO3 для производства аммиачной селитры или других минеральных удобрений.

Йодсодержащие растворы HNO3-N2O4-H2O могут быть утилизированы несколькими способами: разбавлением водой или слабой азотной кислотой с подачей и без подачи воздуха в реактор; извлечением йода с помощью нитрата кальция или нитрата калия; ректификацией.

Первый способ является самым простым и доступным в аппаратурном оформлении. Изучение процессов взаимодействия исходных компонентов и абсорбции образующихся при этом нитрозных газов применительно к существующим параметрам промышленного агрегата показало, что кислородные соединения йода превращаются в молекулярный йод, который полностью удаляется с отходящими газами, если подавать воздух в зону реакции для интенсификации процесса десорбции оксидов азота и йода. Присутствие йода в отходящих газах может привести к образованию взрывоопасного йодистого азота на стадии каталитической очистки с использованием аммиака. Кроме того, этот способ не позволяет извлекать и затем использовать дефицитный йод.

Возможность извлечения йода появляется при разбавлении йодсодержащих растворов без подачи воздуха в реактор. Исследования процесса выделения йода из растворов в твёрдую фазу, его растворимости в водных растворах азотной кислоты и кинетики испарения йода позволили установить оптимальные технологические параметры.

В процессе разбавления исходного раствора водой протекает реакция кислотообразования и выделяющийся оксид азота(II) восстанавливает молекулярный йод из его кислородных соединений, что благоприятно влияет на процесс выделения его из жидкой фазы. Растворимость йода понижается с ростом концентрации азотной кислоты до 70% и уменьшением температуры. Минимальная растворимость (0,01-0,03%г/л) соответствует температурам 0-20 0С и концентрациям азотной кислоты 65-70%. Благодаря низкой растворимости йода в азотной кислоте данной концентрации происходит его кристаллизация. Определены условия осаждения и фильтрации кристаллического йода: полное извлечение достигается на фильтрующем элементе с диаметром пор не более 5· 10-6 м.

Оставшиеся в разбавленной азотной кислоте йод и оксиды азота испаряют, а затем поглощают концентрированной азотной кислотой, которую возвращают в начало процесса. Экспериментально показано, что полное выделение йода из водного раствора азотной кислоты и оксидов азота происходит при концентрациях HNO3 ниже 80%.

В концентрированной азотной кислоте, не содержащей оксидов азота, йод находится исключительно в виде кислородных соединений, которые при испарении остаются в жидкой фазе. Свойство концентрированной азотной кислоты окислять йод до нелетучих кислородных соединений целесообразно использовать для его поглощения из нитрозных газов, образующихся при взаимодействии перерабатываемых растворов с водой. Исследование процесса абсорбции нитрозных газов водными растворами азотной кислоты показало, что степень извлечения йода повышается с ростом концентрации азотной кислоты, поверхности массообмена и времени контакта газовой и жидкой фаз.

Полное извлечение йода из нитрозных газов происходит при использовании 97-100%-ной азотной кислоты, в которой его растворимость максимальна (0,21-0,45г/л) при температурах 0-80 0С.

1 2