稀硝酸生产工艺制造技术

本发明专利技术属于化工领域，具体为一种稀硝酸生产工艺。该工艺包括以下步骤：氨蒸发加热后，调节流量后进入氨空混合器与压缩空气均匀混合；经混合后的氨空混合气进入氧化炉，在铂网表面进行催化氧化反应，氨被氧化成一氧化氮，离开催化剂的工艺气体经废热锅炉和尾气分别回收废热后，再由低压快冷器将其冷凝，经分离其中的稀酸后，工艺气与漂白塔来的空气混合后，进入氧化氮气压缩机。经压缩后的工艺气使气体温度进一步升高。压缩后的工艺气经废热回收后，冷却后进入吸收塔。在吸收塔内的氮氧化物经吸收与水反应生成硝酸。本工艺氮氧化物吸收率高，氨耗低，酸浓度高，尾气排放浓度低，不用进一步处理即可达标排放。

Production process of dilute nitric acid

The invention belongs to the field of chemical industry, in particular to a dilute nitric acid production process. The process includes the following steps: after ammonia evaporation and heating, adjust the flow, enter the ammonia air mixer and mix uniformly with the compressed air; after mixing, the ammonia air mixture enters the oxidation furnace and carries out catalytic oxidation reaction on the platinum mesh surface, the ammonia is oxidized to no, the process gas leaving the catalyst recovers the waste heat through the waste heat boiler and tail gas respectively, and then condenses it by the low-pressure quick cooler After the separation of the dilute acid, the process gas is mixed with the air from the bleaching tower and then enters the nitrogen oxide compressor. The compressed process gas further increases the gas temperature. The compressed process gas is recycled by waste heat and cooled before entering the absorption tower. The nitrogen oxide in the absorption tower reacts with water to form nitric acid. The process has high nitrogen oxide absorption rate, low ammonia consumption, high acid concentration and low tail gas emission concentration, which can reach the standard without further treatment.

【技术实现步骤摘要】
稀硝酸生产工艺
本专利技术属于化工领域，具体为一种稀硝酸生产工艺。
技术介绍
稀硝酸的生产是以氨为原料，氨与空气中的氧在催化剂存在的条件下，进行定向催化反应，生成一氧化氮(NO)和水。一氧化氮进一步氧化生成二氧化氮(NO2)，二氧化氮NO2用水吸收生成硝酸。因此工业生产稀硝酸涉及三个主要的反应过程，即氨的氧化、一氧化氮气的氧化、二氧化氮气的吸收。主要的反应式如下：4NH3+5O2＝4NO+6H20+Q2NO+O2＝2NO2+Q3NO2+H2O＝2HNO3+NO+Q其中吸收产生的NO再经氧化后吸收，如此循环进行，直至尾气中NO降至达到相关的排放标准。根据各阶段反应的压力不同，稀硝酸生产工艺主要分为常压法、全压法、综合法和双加压法。各主要生产流程简述如下：(1)：常压法：鼓风机将净化后的空气送出(压力<0.1MPa)，与过热后的气氨以一定的比例均匀混合，送到氧化炉。在氧化炉中催化剂表面在750℃-850℃下燃烧。生成的氮氧化物气体先经过空气预热器、蒸汽锅炉、管式冷却器，后再送入由6个填料吸收塔组成的吸收系统中。在吸收系统中在通入空气，使废气中氧含量达到5.5％。生产出45％的稀硝酸。常压法因其产品酸浓度低、尾气排放浓度高(通常高达数千ppm)、设备体积庞大、占地面积大，已被淘汰。⑵：全压法：全压法可分为全中压(0.2-0.5Mpa)与全高压(0.7-0.9Mpa)。两者流程中氨的氧化与酸的吸收都在加压下进行。过滤后的空气由空气压缩机加压到0.35-0.4Mpa(中压)/0.7-0.9Mpa(高压)，在文氏管与氨气混合，另一部分供第一吸收塔下部漂白区脱除成品酸中的氮氧化物。氨、空气混合气进入氧化炉-废热锅炉装置上部在840℃左右燃烧。氧化后的气体经废热锅炉后温度降低。废热锅炉副产蒸汽，供空气压缩机的透平作为动力。由废热锅炉出来的氮氧化物气体经水加热器、尾气预热器和水冷却器进一步冷却，进入第一、二吸收塔，生成50％-55％的稀硝酸。出塔气体中的氮氧化物含量一般低于0.2％。吸收后的气体经尾气预热器换热后送至尾气透平回收能量后再放空。⑶：综合法：常压下氨氧化，加压下酸吸收。气氨在混合器与净化后的空气(常压或微负压)混合进入氧化炉燃烧，生成的一氧化氮混合气体进入废热锅炉回收热量，然后进入快冷器冷却后工艺气体通过透平压缩机升到0.34Mpa，温度为120-130℃，然后送到一氧化氮氧化塔后将气体通过尾气预热器和水冷器冷却，再送到吸收塔底部吸收、漂白。吸收塔顶出来的尾气，压力0.255-0.275Mpa，经过尾气预热器预热到160-180℃，送入透平膨胀机回收30-35％的能量，最后排入大气。(4)：双加压法稀硝酸生产工艺均是采用低压(0.35～0.55MPa)下进行氨的氧化、高压下(1.0～1.5MPaA进行NOx吸收，以达到既提高氨气氧化率，降低铂耗，又提高吸收率，生产较高浓度硝酸并降低尾气NOx排放的目的。过滤后的空气由空气压缩机加压到0.35-0.45Mpa，主要部分在文氏管与氨气混合，另一部分供第一吸收塔下部漂白区脱除成品酸中的氮氧化物。氨、空气混合气进入氧化炉，在催化剂表面在860～880℃左右燃烧。氧化后的气体经废热回收并冷却后，经分离其中的稀硝酸，氧化氮气与漂白塔来的漂白空气混合后，进入NOx压缩机。经压缩机升压(1.0～1.5MPaA)后，与吸收塔出来的尾气换热，再经循环水冷却后进入吸收塔。经吸收塔的尾气经与工艺气换热后，进入膨胀机回收能量用于提供压缩机组所需动力。吸收塔产生的稀硝酸经漂白塔用二次空气吹出其中的NOx气后，送贮槽。各种工艺中，综合法、中压法因其产品浓度低、尾气排放浓度高而逐渐被淘汰。高压法虽然产品浓度较高、尾气排放基本能达标，但其氨耗高、能耗高、铂耗高，也逐渐被淘汰。双加压法工艺因其氨耗低、铂耗低、能耗低、尾气排放低、产品浓度高、单套规模大、自动化程度高而占有绝对的优势，现为稀硝酸生产的主流工艺。表1不同硝酸工艺消耗指标比较各种双加压工艺的区别主要体现丰能耗、尾气排放及产品浓度指标等方面，通常的双加压法稀硝酸工艺存在如下问题：1：氨空混合不均匀，氧化炉温差大。通常主要的原因是氨空混合器采用简单的直管喷射进行混合，同时进氧化炉前气体末作充分分布，因而导致氨与空气混合不是很均匀，氧化炉温差大(5～10℃)，催化剂表面呈波浪形热斑。2：废热回收不充分，未能充分回收氨的氧化废热及NO的氧化废热，废热锅炉只有氧化炉中的立式废锅产生蒸汽，而尾气回收能量则限于膨胀机的要求只能将尾气加热到380～400℃，因此回收的能量只能平衡四合一机组的压缩功耗，甚至还需从外界补入少量蒸汽才能实现蒸汽平衡。3：以前的氧化炉-废热锅炉存在如下问题：1)蒸汽过热器和水蒸发器布置不合理，对于反应热的吸收利用率低，无法实现对其他机组所需过热蒸汽的供给，并且容易由于过热爆管，影响机组生产。2)旋转烧嘴上喷嘴排列均匀，在燃烧时气体喷出方向和强度固定，使铂网受热不均，使用较长时期后，容易烧毁铂网。3)由于各换热管内的流动阻力不同，导致蒸汽过热器和水蒸发器内各管内的流量分布不均匀，不易实现总体控制。由于氧化炉结构不合理，经常出现炉水盘管爆管、表面填料塌陷引起氨空混合气出现短路，甚至将铂网撕裂等现象，严重影响生产的正常运行和消耗。4：产品酸浓度不高，虽然采用了高压吸收，加快了NO的氧化速度及NO2的吸收速度，与中压法相比产品酸浓度有了较大的提高，尾气排放指标也能满足相关排放要求，但由于NOx在吸收过程中的平衡限制，产品酸的浓度进一步提高受到限制，通常产品酸浓度不超过60％，这对一些需要较高浓度酸的应用受到较大限制。
技术实现思路
本专利技术正是基于以上技术问题，提供一种稀硝酸生产工艺。该工艺将各项技术进行优化，系统的关键设备氧化炉和吸收塔均采用具有自主知识产权的专利产品，同时采用低压废锅系统使氧化炉的操作条件始终处理最优条件，系统氨氧化率高，氮氧化物吸收率高，氨耗低，酸浓度高，尾气排放浓度低，不用进一步处理即可达标排放。本申请中所用到的设备运行经济性好，操作稳定，联锁装置安全可靠。为了实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案为：稀硝酸生产工艺，其包括以下步骤：1)液氨经液氨过滤器过滤后进入氨蒸发器蒸发，蒸发得到的气氨经加热后，由氨空比调节阀调节流量后，进入氨空混合器，与压缩空气均匀混合；液氨蒸发所产生的冷量用于吸收塔的上部尾气处理。2)过滤后的空气由空气压缩机加压后，经绝压压缩后的空气温度通常较高，从而影响氧化炉进行最佳温度条件下反应所需的氨空比。为保证氧化炉在适当的氨空比和温度条件下进行反应，出压缩机的空气经低压废热锅炉进行换热，将多余的热量用于产生～0.5MP低压蒸汽，同时将空气温度调整至最适合的状态(175～185℃)。经换热后的工艺空气去氨空混合器与气氨混合。所述的压缩空气采用低压废锅进行调温，以保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.稀硝酸生产工艺，其特征在于包括以下步骤：/n1)经液氨过滤器过滤后的液氨进入氨蒸器蒸发，气氨经加热后，由氨空比调节阀调节流量后，进入氨空混合器，与压缩空气均匀混合；/n2)过滤后的空气经空气压缩机加压后，再经低压废锅调节空气温度后进入氨空混合器；/n3)经混合后的氨空混合气进入氧化炉，在铂网表面进行催化氧化反应，氨被氧化成一氧化氮，同时放出大量的热使气体温度急速升高；/n4)离开催化反应的工艺气体经废热锅炉和尾气加热器分别回收废热后，再由低压快冷器将其冷凝，分离其中的稀酸后，分离稀酸后的工艺气与漂白塔来的空气混合后，进入氧化氮气压缩机，将工艺气压力升高；/n5)经压缩后的工艺气温度升高，同时NO氧化速度加快，使气体温度进一步升高；/n6)步骤4)中经压缩后的工艺气经废热回收后，用循环水冷却至40～45℃进入吸收塔；在吸收塔内从塔顶加入吸收液，经逐层自上而下流动，工艺气体从塔底依次经过各层塔塔盘；其中的氮氧化物经吸收与水反应生成硝酸，其中产生的NO经再氧化吸收变成硝酸；/n7)从稀酸分离器分离来的稀硝酸加入吸收塔相应浓度的塔盘上进一步增浓；吸收塔下部采用循环水冷却，中上部采用冷冻水冷却以强化尾气的吸收；/n8)出吸收塔的尾气用高压段工艺气加热后，再用低压段工艺气进行过热，最后进入膨胀机回收其中的能量；出膨胀机的尾气经脱盐水预热及气氨加热回收废后，经烟囱放空；出吸收塔的稀硝酸经二次空气在漂白塔内进行漂白后，送入成品酸贮槽，漂白后的二次空气送入氧化氮压缩机入口与工艺气一同加压后送吸收塔。/n...

【技术特征摘要】
1.稀硝酸生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)经液氨过滤器过滤后的液氨进入氨蒸器蒸发，气氨经加热后，由氨空比调节阀调节流量后，进入氨空混合器，与压缩空气均匀混合；
2)过滤后的空气经空气压缩机加压后，再经低压废锅调节空气温度后进入氨空混合器；
3)经混合后的氨空混合气进入氧化炉，在铂网表面进行催化氧化反应，氨被氧化成一氧化氮，同时放出大量的热使气体温度急速升高；
4)离开催化反应的工艺气体经废热锅炉和尾气加热器分别回收废热后，再由低压快冷器将其冷凝，分离其中的稀酸后，分离稀酸后的工艺气与漂白塔来的空气混合后，进入氧化氮气压缩机，将工艺气压力升高；
5)经压缩后的工艺气温度升高，同时NO氧化速度加快，使气体温度进一步升高；
6)步骤4)中经压缩后的工艺气经废热回收后，用循环水冷却至40～45℃进入吸收塔；在吸收塔内从塔顶加入吸收液，经逐层自上而下流动，工艺气体从塔底依次经过各层塔塔盘；其中的氮氧化物经吸收与水反应生成硝酸，其中产生的NO经再氧化吸收变成硝酸；
7)从稀酸分离器分离来的稀硝酸加入吸收塔相应浓度的塔盘上进一步增浓；吸收塔下部采用循环水冷却，中上部采用冷冻水冷却以强化尾气的吸收；
8)出吸收塔的尾气用高压段工艺气加热后，再用低压段工艺气进行过热，最后进入膨胀机回收其中的能量；出膨胀机的尾气经脱盐水预热及气氨加热回收废后，经烟囱放空；出吸收塔的稀硝酸经二次空气在漂白塔内进行漂白后，送入成品酸贮槽，漂白后的二次空气送入氧化氮压缩机入口与工艺气一同加压后送吸收塔。


2.如权利要求1所述的稀硝酸生产工艺，其特征在于：所述的氨空混合器包括喷射混合段和填料组合段，喷射混合段和填料组合段固定连接；所述的喷射混合段管道由外到内依次设置外氨管、内氨管和主空气管，在外氨管和内氨管上均设置氨喷孔，在主空气管上沿圆周布置喷孔；每个圆周喷形成一组，每组喷孔呈圆周...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭初，王明权，郭志刚，刘朝慧，雷林，
申请(专利权)人：四川金象赛瑞化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51