硝酸生产工艺.doc

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2000×10-6，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是目前国内最新双加压法硝酸工艺流程图[3]。图1国内最新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氧化氮气进入低压反应水冷凝器用冷却水冷却到50℃，部分NO