描述一种生产硝酸的方法，包括氧化氨形成四氧化二氮、四氧化二氮与水在吸收区反应以形成含水硝酸和氧化氮气体，从吸收区移出硝酸／氧化氮物流并把该物流加到硝酸漂白区，从漂白区的硝酸中除去杂质以形成硝酸产物，并把增补氧加到一个或多个反应物流中以提高硝酸的产量和／或浓度。改进包括增补氧注入含硝酸的工艺流中以在该流中形成气泡／液体混合物，混合物形成直径小于约０．１ｍｍ气泡的精细分散体。根据本发明专利技术，可在气泡和液体混合物间产生增加的界面表面以利于从液相去除杂质和移动反应。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
硝酸的生产方法本专利技术涉及硝酸的生产方法，尤其是涉及去除该方法产生的杂质，和增加硝酸产量或降低增补氧要求的方法。工业生产硝酸基于有九十年历史的奥斯瓦德(Ostwald)法，该法细分为三个主要的工艺步骤：I：氨氧化 (1)II：氧化氮的氧化和二氧化氮的二聚作用 (2) (3)和III：四氧化二氮的吸收 (4)规定按下列方程式给出进行上述反应总的化学计量 (5)可用四个主要的工艺单元完成这些反应：氨转化器、冷却器和冷凝器设备(“冷却器/冷凝器设备”)。吸收塔和漂白器。这些单元，除了用于尾气处理的装置外，构成现代硝酸工厂操作的主要的单元。其它装置包括管道或供原料(包括空气)运行所经过的装置，包括运送含硝酸液体的管道。表示常规硝酸工厂工艺单元的简化工艺流程图示于图1。氨氧化只在氨转化器5中进行。通常，该反应是催化反应并且在含铂的丝网上进行，尽管少数工厂使用钴基粒状催化剂。空气Ia和氨2预混并且在某些情况下送入转化器5之前预热。转化器原料中的氨浓度一般保持在9-11％当中。转化器中发生的反应理想的是反应(1)。然而，重要的竞争反应是： (6)和 (7)工业上完成氨氧化的压力范围为1-10大气压，温度范围为1500-1700°F。操作压力的选择主要根据下游的要求，对于大多数的工厂操-->作压力为约10大气压。操作温度部分上是通过平衡氧化氮收率和随温度提高而增加的催化剂损失加以选择的，其中收率也随温度的提高而提高。大多数转化器在接近1650°F的温度下操作。由氨形成的氧化氮摩尔收率一般接近95％，但依所使用的反应条件变化。尤其是，尽管约有100％的氨转化成其它产物，但由于竞争反应(6)和(7)使氧化氮的收率低于100％。温度、转化器构型、流动速度和进入转化器的气体中氧对氨比值都影响氧化氮的收率。在转化器5中形成的氧化氮必须转化成四氧化二氮以在吸收塔15中形成硝酸。做到这一点首先通过使氧化氮与过量的氧在氨转化器5和吸收塔器15之间反应形成二氧化氮。再使二氧化氮二聚形成四氧化二氮。这些反应主要发生在冷却器/冷凝器设备内。除了冷却器/冷凝器设备之外的工艺装置存在于氨转化器5和吸收塔15之间。这样的装置包括但不限于废热锅炉、节约器、铂过滤器和管道或那些彼此连接的其他装置和/或转化器5和吸收塔15。所述装置与冷却器/冷凝器设备的组合对于在本专利技术中作为“冷却器/冷凝器链”10是优选的。冷却器/冷凝器设备主要是热交换器和相分离器。采用冷却器/冷凝器去除热量有助于两相分离和氧化氮的氧化(靠下面的方程式(9))。在冷却器/冷凝器中温度的影响特别重要，因为硝酸的氧化作用作为具有随温度升高速率减缓的均匀气相反应是意想不到的慢。相分离器冷凝并去除转化器中形成的水。冷凝水由于四氧化二氮吸收的结果(靠反应(4))一般会含有高达50wt％的硝酸。这种弱酸溶液12通常用泵送至吸收塔15的中部。一些工厂将附加的空气经管线1c，如剖视图所示送至冷却器/冷凝器链10以提高冷却器和冷凝器设备中的氧分压。由于冷却器/冷凝器中的操作条件通常不在平衡条件下，所以二氧化氮形成的速率可按下列方程式计算(反应(2)的逆反应一般忽略不计) (8)式中速率常数，K，作为温度的函数规定为K＝10(64l/T)-(0.725) (9)根据方程式(8)，很明显高的氧分压可提高反应(2)的速率，导-->致降低氧化在冷却器/冷凝器中给定量的氧化氮所必须的体积。由于这一点，硝酸工厂通常都是在高压的中间段(例如约3-10atm)下运行。一些工厂还把附加空气送到冷却器/冷凝器以提高氧分压。来自冷却器/冷凝器的富四氧化二氮工艺气体11再与吸收塔15中的水13接触。典型的是，吸收塔是杂散的(strayed)，尽管填充塔有时也可以使用。一般地，水13在吸收塔的顶部进入，冷却器/冷凝器中产生的弱酸12在吸收塔的中部进入，与附加空气(通常称为二次空气)一起的工艺气体11在靠近塔底经管线17进入吸收塔15。由管线1b提供二次空气并且先流经漂白器20。空气也可以经空气管线1d直接提供给吸收器15。产品酸16由底部排出而含NOx的排出气(“尾气”)14由顶部离去。在吸收塔中，四氧化二氮反应性地被吸收在水中而形成硝酸。该反应吸收一般被表达成反应(4)。但是，认为实际的机理是： (10) (11)反应(11)中产生的亚硝酸(HNO2)或分解或氧化生成硝酸： (12) (13)按照下面的反应，通过三氧化二氮的吸收也可形成另外的亚硝酸，三氧化二氮也可由氧化氮和二氧化氮反应以少量形式产生。 (14) (15) (16)尽管一般为次要反应，但二氧化氮也能按下列反应被吸收： (17) (18)若在反应(12)中形成的氧化氮不再经反应(2)氧化，它就作为尾气从塔流出。以这种方式损失氧化氮会降低硝酸的收率而导致该工厂排放更多的NOx。由于NOx排放一般要加以严格控制，所以尽可能多地再次氧化氧化氮是有利的。一些氧化氮的再次氧化在吸收塔塔盘间的空间内发生。在常规工厂中，经管道17的二次空气，和有时经管道1d(剖视图中所示)被加到-->吸收塔以提高再次氧化的速率。通过提高氧化压，二次空气也能促进反应(13)。由吸收塔的底部排出的硝酸16一般含有溶解的未反应的四氧化二氮、亚硝酸、三氧化二氮和二氧化氮。这些杂质使硝酸变色，成为黄色的。黄色是由溶解四氧化二氮和二氧化氮造成的。亚硝酸和三氧化二氮赋于硝酸蓝色(与黄色混合成为绿色溶液)。无这些杂质的硝酸与水混合物是清亮的，称为“水白”。这些杂质干扰硝酸的正常使用，尤其是化学合成，所以必须除去，由于杂质的去除可减轻黄的颜色，所以这一工艺步骤称作漂白。为了除去杂质，使硝酸与经管道1b供给漂白器20的上升空气流逆流接触。漂白器是杂散的或填充塔，通常或是与吸收塔分离的单元，或由吸收塔底部几块塔板构成的(有时把吸收塔内漂白器塔板与分离的漂白塔组合起来使用)。漂白器中的空气上升气流从物理上能汽提酸中溶解的气体并可从化学上氧化杂质。除去杂质的两种氧化反应是反应(13)和(2)。反应(13)是通过去除亚硝酸而去除产品中不想要的颜色。反应(2)通过去除氧化氮也能去除亚硝酸，借此把反应(12)推向右方。从漂白器20排出的硝酸21一般易于销售或在现场上消耗。排出漂白器的空气和NOx(总起来说17)返回进入吸收塔15。这样可以提高吸收塔中的氧分压和使漂白器汽提的NOx成分吸收而形成硝酸。尾气14含有大量的NOx并且为了与常规环境条例一致，在排入大气之前必须进行处理。现在在美国本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产硝酸的方法，该方法是通过氧化氨气以形成四氧化二氮气体，该四氧化二氮与水在吸收区内反应以形成含水硝酸和氧化氮气体，从吸收区移出硝酸／氧化氮物流并将该物流加到硝酸漂白区，在漂白区除去硝酸中的杂质以形成硝酸产物和往一个或多个反应物流中加增补氧以提高硝酸的产量和／或浓度， 其改进包括将增补氧注入含硝酸工艺物流中以形成气泡／液体混合物，其中包含直径低于约０．１ｍｍ的气泡精细分散体，并借此在气泡和液体混合物之间提供增加的界面表面。
【技术特征摘要】
US 1998-12-24 09/2208181.一种生产硝酸的方法，该方法是通过氧化氨气以形成四氧化二氮气体，该四氧化二氮与水在吸收区内反应以形成含水硝酸和氧化氮气体，从吸收区移出硝酸/氧化氮物流并将该物流加到硝酸漂白区，在漂白区除去硝酸中的杂质以形成硝酸产物和往一个或多个反应物流中加增补氧以提高硝酸的产量和/或浓度，其改进包括将增补氧注入含硝酸工艺物流中以形成气泡/液体混合物，其中包含直径低于约0.1mm的气泡精细分散体，并借此在气泡和液体混合物之间提供增加的界面表面。2.权利要求1的方法，其中增补氧被注入从吸收区移出的含硝酸的工艺物流和被加入漂白区以提高氧进入硝酸和杂质进入氧气泡的传质速率，并借此提高汽提和来自液流中副产物的反应，也借此使本方法中的反应平衡移动。3.权利要求1的方法，其中增补氧被注入进：(a)吸收区的循环硝酸物流中；(b)漂白区的循环硝酸物流中；或(c)从漂白区移出的硝酸流出物流中。4.权利要求1的方法，其中增补氧是从向漂白区提供空气的二次空气流，或从吸收区排出的尾气流引出的。5.一种生产硝酸的方法，该方法是通过用空气氧化氨气以形成气态的氧化氮和水蒸气，用空气氧化氧化氮以形成二氧化氮气体、二聚二氧化氮气体以形成四氧化二氮气体，该四氧化二氮与水在吸收区内反应形成含水硝酸和氧化氮气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：DF埃切加赖，AAM维洛索，ML瓦格纳，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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