硝酸生产工艺.docVIP

摘要:简要介绍了国内外硝酸工业的技术及发展趋势,同时对双加压法的特点进行阐述,并提出了其发展前景及需关注的问题。 关键词:硝酸生产 双加压法 问题 发展趋势 前言 硝酸工业的发展已有一百多年的历史，自从硝酸实现工业化生产以来,人们就把装置产量的提高,经济技术指标的优化和运行安全可靠作为追求的目标。伴随着金属材料技术、设备机械制造技术、催化剂技术和控制技术的发展,硝酸生产的大型化、经济技术指标的先进化、控制手段的自动化成为可能。 1 硝酸生产方法简介 稀硝酸的生产过程根据氧化压力和吸收压力设置的不同，主要有常压法(N)、综合法(N+M)、中压法(M+M)、高压法(H+H)和双加压法(M+H)五种方法。表1给出了各种生产方法的特征。 表1 各种生产方法的特征 表1 各种生产方法的特征 从表1可以看出:氨和铂的消耗综合法为最低,中压法和双加压法次之,高压法最高;相对投资费用高压法最低,双加压法次之;在生产规模上双加压法、高压法最宜实现大型化。尾气排放双加压法最优。 1.1常压法、综合法[1] 我国已将此两种生产方法列入落后和淘汰行列，除个别老厂在运行外，新建装置已不许选用上述两种方法。 1.2全中压法[2] 氨的氧化和氮氧化物的吸收均在0.35~0.6MPa压力下进行，此法的特点是:设备较为紧凑，生产强度较高，不需要NOx压缩机，流程比综合法简单，投资较少，酸浓度为53%，能量可以部分回收。缺点是生产强度低，吸收容积较大，尾气中NOx含量较高为2 000×10-6，需处理才能达标排放，并且系统设备腐蚀严重。 1.3高压法 氨氧化和氮氧化物吸收均在0.71~1.2MPa的压力下进行。此法的特点是全过程压力均由空气压缩机供给，不需NOx压缩机，流程简单，设备布置紧凑，基建投资少，特种钢材用量少，生产强度大，吸收率高达99%，产品浓度高(55%~70%)，尾气中氮氧化物含量低，能实现清洁生产，能量回收率高。缺点是氨氧化率低，氨耗高，铂催化剂装填量大，使用周期短，损耗亦大，生产成本较高。 1.4双加压法 双加压法是法国的GP公司最早研制开发成功的，该公司于1958年创建了第一套双加压法硝酸生产装置。国内山西天脊集团于1983年最早引入“双加压法”硝酸生产工艺。 双加压法是继全中压法和全高压法后硝酸生产工艺的进一步发展，它集中了中压法氨耗低、铂耗低和高压法成品酸浓度高及尾气中NOx含量低的优点，是目前世界上最先进的硝酸生产工艺。 氨的氧化采用中压(0.35~0.6MPa)，氮氧化物的吸收采用1.0~1.5MPa，此法吸收了全中压法与全高压法的优点，并可采用比全高压法更高的吸收压力，对工艺过程更为适用。使氨的损耗与铂催化剂的损耗接近常压法，吸收系统采用高压后吸收率高(99.8%)，容积减少，酸浓度高(60%~70%)，生产强度大，经济技术指标最优化，生产成本低，尾气中NOx含量低(最低达150×104t)， 是最彻底的清洁生产技术，符合国际排放要求，基建投资适度，能量回收综合利用合理，是最具发展的流程。 图1是目前国内必威体育精装版双加压法硝酸工艺流程图[3]。 图1 国内必威体育精装版双加压法硝酸工艺流程图 图1 国内必威体育精装版双加压法硝酸工艺流程图 工艺流程简述[4]如下： (1)氨-空气混合气的制备 由界区来的原料液氨经过液氨过滤器送入A和B氨蒸发器，大部分液氨在A氨蒸发器中蒸发，剩余的液氨在B氨蒸发器中蒸发。蒸发压力维持在约0.5MPa(g)左右。A及B氨蒸发器蒸发温度分别为11.5℃及14℃，当液氨中的水和油在B氨蒸发中积累起来时，可将水和油排至氨辅助蒸发器，在该设备中通入低压蒸汽，在105℃下将氨蒸发。由A及B氨蒸发器来的气氨送至氨过滤器过滤除杂除油，与氨辅助蒸发器来的气氨在此混合，过滤的气氨再经过气氨过热器，加热的热源为低压蒸汽，然后进入氨—空气混合器，再去氨燃烧器(氧化炉)。氧化空气经空气入口消音器，再经空气过滤器然后入空气压缩机。出压缩机的空气经过空温恢复器和空气冷却器除去空气中的水份，从空气冷却器出来的压缩空气分为一次和二次空气两股气流：一次空气经空温恢复器恢复温度后去氨—空气混合器，二次空气去吸收工序。 (2)氨的氧化及热能回收 氨—空气混合气入氨燃烧器并均匀分布于铂网上，进行氧化反应：4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q 氧化反应所释放出的热量及氨—空气混合气的显热使气体温度升至860～880℃，此气流经安装在氨燃烧器下部的蒸汽过热器和废热锅炉以回收热量，气体出废热锅炉的温度降至400℃左右。 (3)NO氧化及NO2吸收 出废热锅炉的氧化氮流经串联的高温气—气换热器、自然循环锅炉，再经立式放置的省煤器，当温度降低时，混合气中的NO氧化为NO2： 2NO+O2=2NO2+Q 氧化氮