将除来自空气的氧气之外的氧气注入硝酸生产过程中，使得注入的全部额外氧气分布在漂白机和冷却器／冷凝器列之间。该方法使得用于增加生产的氧需求减少，酸强度增加，而ＮＯ↓［Ｘ］排出减少。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
硝酸生产中的直接氧气注入本专利技术一般地涉及硝酸生产方法。更具体地讲，本专利技术涉及通过使用直接氧注入而改进的硝酸生产方法。硝酸生产可以分为三个主要生产步骤：I：氨的氧化 (1)II：一氧化氮的氧化和二氧化氮的二聚 (2) (3)III：四氧化二氮的吸收 (4)全过程的化学计量学为： (5)上述反应在四个主要生产装置中进行：氨转化器、冷却器和冷凝器装置(“冷却器/冷凝器装置”)、吸收塔和漂白机。这四个生产装置与尾气处理一起包括现代硝酸厂的主要单元操作。其它装置包括例如-->配管或提供和输送原材料(包括空气)的其它设备或相连上述装置的其它设备在内的其它设备，在下面将详细讨论这些设备。显示这些生产装置如何连接的简化生产流程图示于图1中。氨的氧化只发生在氨转化器5中。反应通常是催化的，并在含铂线网上进行。而世界范围内非常少的工厂使用基于钴的丸状催化剂。将空气1a和氨2在送入转化器5前进行预加热和预混合。转化器进料中氨的百分数一般保持在9-11％。所需反应为反应(1)。主要竞争反应为： (6)和 (7)工业上进行氨的氧化的压力为1-10atm，温度为1500-1700°F。操作压的选择主要根据下游的考虑。操作温度的选择为一氧化氮的收率(随着温度的上升而增加)与催化剂的损耗(也随着温度的上升而增加)之间的平衡。大多数转化器在接近1650°F进行操作。来自氨的一氧化氮的摩尔收率一般接近95％，但它根据准确的反应条件而变化。氨的转化率非常接近100％。由于反应(6)和反应(7)，转化率低于100％。除温度外，转化器的结构和流速、进入转化器的气体中氧与氨之比显著影响一氧化氮的收率。转化器5中生成的一氧化氮必须转化为四氧化二氮，以在吸收塔15中生产硝酸。这首先让一氧化氮与氨转化器5和吸收塔15之间过量的氧气反应以生成二氧化氮来进行。然后让二氧化氮二聚成四氧化二氮。这些反应主要发生在冷却器/冷凝器装置中。应该注意到，除冷却器/冷凝器装置外，在氨转化器5和吸收塔15之间还存在其它生产设备。该设备包括(但不限于)废热炉、节热炉、铂滤器和任何配管或将这些设备相互连接以及和/或转化器5和吸收塔15连接的其它设-->备。在转化器和吸收塔以及冷却器/冷凝器装置之间的该设备组合称为“冷却器/冷凝器列”10。冷却器/冷凝器装置基本上是与相分离器结合的热交换器。移出热热力学地促进两个反应，并且动力学地促进一氧化氮的氧化(参见下面的反应式9)。温度对反应速率的作用是特别重要的，因为它意外地减慢均匀的气相反应。相分离器需要冷凝，并除去氨转化器中生成的水。由于吸收一些存在的四氧化二氮，冷凝水一般含有高达50％(重量)的硝酸。将该弱酸溶液12泵入吸收塔15的中部。另外，一些工厂将额外的空气通过管道1c(示于剖视图中)送入冷却器/冷凝器列10，以增加冷却器/冷凝器装置中的氧分压。一般的操作条件远非平衡，因此可以忽略逆反应，可以给出二氧化氮生成的速率为：dPNO2dt=k(PNO)2(PO2)]]>其中作为温度(以开氏温度计)函数的速率常数k为：k=10(641T-0.725)---(9)]]>由公式(8)可以明显看出，高氧分压会提高反应速率。然后将来自冷却器/冷凝器的富含四氧化二氮的工业废气与吸收塔15中的水13接触。通常这是盘式塔，尽管偶尔使用填充塔。水在顶部进入，冷却器/冷凝器装置中产生的弱酸进入中部淋盘，而与额外的空气(通常称为第二空气)混合的工业废气11通过管道17进入吸收塔1 5底部附近或其基部。第二空气通过管道1b供应，首先通过漂白机20送入(如下面要讨论的，空气也可以通过空气管道1d直接送入吸收塔15)。从底部取出产物酸16，从顶部放出含NOx的排出气(“尾气”)。-->在塔中，四氧化二氮吸收于水中，并生成硝酸。该反应吸收一般表示为反应(4)。然而，实际的机理被认为是： (10) (11)反应(11)中产生的亚硝酸(HNO2)或者分解，或者氧化，生成硝酸： (12) (13)反应(12)中生成的一氧化氮必须通过反应(2)再氧化。如果不进行再氧化，硝酸在排出气中排出吸收塔。这降低产量，并向环境放出较高浓度的NOx。对NOx排出的管制限制使得一氧化氮成为硝酸生产中的明显的瓶颈。再氧化在塔和淋盘之间的空间进行。将第二空气通过管道17以及在某些情况下通过示于剖视图中管道1d加入塔中，以提高再氧化的速率。第二空气通过增加氧分压，也促进反应(13)。从吸收塔基部取出的硝酸一般含有溶解的未反应的四氧化二氮、硝酸、三氧化二氮和二氧化氮。这些杂质使酸带色，一般使酸为黄色或稻草色。纯硝酸水混合物是清亮的(工业上称为“水白色”)。与酸颜色相关的杂质可以对酸的下游用途产生消极影响。因此，这些杂质必须除去。由于除去杂质减少酸的黄色，因此该加工步骤被称为漂白。为了除去这些杂质，将硝酸逆流与通过管道1b提供给漂白机20的上升的空气流接触。空气从酸中物理汽提溶解的气体，并且化学氧化杂质。除去杂质的两个氧化反应是反应(13)和反应(2)。反应(13)通过直接除去亚硝酸而除去颜色。反应(2)也通过除去一氧化氮，使反应(12)-->向右移动而除去亚硝酸。从漂白机20取出的硝酸21是准备出售或现场消费的酸产品。将排出漂白机的空气和NOx(统称为17)送入吸收塔15。这有两个目的，增加塔中的氧分压，使漂白机中汽提的NOx组分吸收并在塔中生成硝酸。漂白机20或者为盘式塔，或者为填充塔，与吸收塔分离或与吸收塔本身底部的几个淋盘分离。有时吸收塔中漂白盘和分离的漂白塔一起使用。来自硝酸厂的尾气14含有大量的NOx，在排到大气中前必须进行处理。在美国，新建工厂的排放必须限制为每公吨酸(100％基础)1.5kgNOx，相应于～230ppm。一般使用三种降低方法。这些方法是吸收、吸附和催化还原。长期以来已知加入氧气除控制NOx和增加酸酸强度外，还可以在硝酸生产中促进生产。通过将氧气注入转化器下游，由于一氧化氮可以氧化以及用限制少的第二空气可以漂白酸，因此可以将一些空气再送入转化器。由于将一些第二空气再送入转化器，因此流向转化器的总气体将会增加。由于标准的实施方法是将氨与空气之比保持不变，因此氨流也会增加。氨流的增加将增加产生的硝酸的量。因此，可以再送入的第二空气越多，生产增加就越多。如果可以利用额外的生产，那么通过使用直接注入以提高生产，硝酸生产商会显著提高他们的收入。然而不幸地是，过去所需氧量与氧的成本通常使氧注入无法存在。Norsk Hydro在两篇论文中描述了他们加入氧的经验。他们陈述了氧需求的最小量(本文称为“氧需求”)为每磅额外生产的硝酸(100％重量基础)1.05磅氧气。他们没有描述如何达到该最小量。然而他们解释了他们或者将全部氧气放入漂白机20中，或者将全部氧气放入冷却器/冷凝器列15中。美国4,183,906描述了通过在漂白机和大约吸收塔中点的位置(在这里四氧化二氮气体与水生成水合硝酸的反应完成50％)本文档来自技高网...
【技术保护点】
制造硝酸的方法，包括以下步骤：ａ）在氨转化器中用空气氧化氨，生成气态一氧化氮和水蒸气；ｂ）用空气氧化所述一氧化氮，生成二氧化氮气体；ｃ）将所述二氧化氮二聚，生成四氧化二氮气体，其中步骤ｂ）和步骤ｃ）都在冷却器／冷凝器列中进行； ｄ）在吸收塔中将所述四氧化二氮与水反应，生成含水硝酸和一氧化氮气体；ｅ）在漂白机中从所述含水硝酸中除去杂质；其中将额外的氧气注入生产中，使得全部注入的额外氧气分布在漂白机和冷却器／冷凝器列之间。
【技术特征摘要】
US 1996-5-23 6520461.制造硝酸的方法，包括以下步骤：a)在氨转化器中用空气氧化氨，生成气态一氧化氮和水蒸气；b)用空气氧化所述一氧化氮，生成二氧化氮气体；c)将所述二氧化氮二聚，生成四氧化二氮气体，其中步骤b)和步骤c)都在冷却器/冷凝器列中进行；d)在吸收塔中将所述四氧化二氮与水反应，生成含水硝酸和一氧化氮气体；e)在漂白机中从所述含水硝酸中除去杂质；其中将额外的氧气注入生产中，使得全部注入的额外氧气分布在漂白机和冷却器/冷凝器列之间。2.权利要求1的方法，其中NO为冷却器/冷凝器列中产生的副产物，加入...
【专利技术属性】
技术研发人员：ML维纳，
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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