用于硝酸生产的漂白塔及方法技术

本发明专利技术包含在用于生产硝酸的方法中，使用汽提气体，例如空气、氮气、氧气或其组合，用于从水性硝酸溶液去除溶解的氮氧化物的竖直漂白塔，所述竖直漂白塔包含：规整填料；液体分配器，所述液体分配器包含具有锯齿状堰的进料箱，用于将包含所述溶解的氮氧化物的所述水性硝酸溶液通过所述锯齿状堰的向上指向的锯齿分配到所述液体分配器的穿孔的塔盘中，并且所述液体分配器位于所述规整填料上方，用于将包含所述溶解的氮氧化物的所述水性硝酸溶液分配到所述规整填料；入口和出口，两者均适合于水性硝酸溶液；和入口和出口，两者均适合于所述汽提气体。本发明专利技术进一步包含在根据本发明专利技术的竖直漂白塔中用于从水性硝酸溶液去除溶解的氮氧化物的漂白方法，其使用汽提气体，例如空气、氮气、氧气或其组合，以从所述水性硝酸溶液去除溶解的氮氧化物，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于硝酸生产的漂白塔及方法


[0001]本专利技术涉及在用于生产硝酸的方法中用于从包含氮氧化物的水性硝酸溶液去除所述溶解的氮氧化物的竖直漂白塔，以及在用于生产硝酸的方法中，使用汽提气体，例如空气、氮气、氧气或其组合，用于从包含氮氧化物的水性硝酸溶液去除所述溶解的氮氧化物的漂白方法。更具体地说，本专利技术涉及竖直漂白塔和漂白方法，其中在生产的水性硝酸溶液中未反应的溶解的氮氧化物用汽提气体(例如空气、氮气、氧气或其组合)去除，其使用规整填料和液体分配器，这对于竖直漂白塔是新的。

技术介绍

[0002]纯硝酸是具有强烈气味的透明无色液体。硝酸主要通过氨的催化氧化(奥斯特瓦尔德方法)大量产生。氨在两个阶段中转化为硝酸。氨首先在铂网上氧化，生产一氧化氮和水，参见式1：4 NH
3 (g) + 5 O
2 (g)
ꢀ→ꢀ
4 NO (g) + 6 H2O (g)
ꢀꢀ
(1)然后将来自(1)的反应产物一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮NO2(g)并进一步氧化成四氧化二氮N2O
4 (g)：2 NO (g) + O
2 (g)
ꢀ→ꢀ
2 NO
2 (g)
ꢀꢀ
(2)2 NO
2 (g)
ꢀ→ꢀ
N2O
4 (g)
ꢀꢀ
(3)通过在水中吸收，氮氧化物(本文定义为至少包含二氧化氮和四氧化二氮)转化为硝酸和一氧化氮：3 NO
2 (g) + H2O (l)
ꢀ→ꢀ/>2 HNO3(aq) + NO (g)
ꢀꢀ
(4)3 N2O
4 (g) + H2O (l)
ꢀ→ꢀ
4 HNO
3 (aq) + 2 NO (g)
ꢀꢀ
(5)获得高达68% (共沸物)的弱硝酸。
[0003]通过精馏过程，硝酸的浓度可以提高到高达99%的浓硝酸。
[0004]总反应由下式给出：NH
3 + 2 O2→ꢀ
HNO
3 + H2O
ꢀꢀ
(6)硝酸生产设备中的主要方法单元包括氨转化器(使用氧气将氨转化为一氧化氮)、冷却器和冷凝器设备、吸收塔(在水中吸收四氧化二氮)和漂白塔(从水性硝酸溶液去除未反应的溶解的二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)气体，未反应的溶解的二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)气体使其具有其典型的褐色)。此外，包含用于基本上不含氮氧化物气体的汽提气体(例如空气、氮气、氧气或其组合)的压缩机，以及用于处理尾气的设备。当汽提气体是空气时，来自空气压缩机的全部空气被分成第一空气流和第二空气流。第一空气流作为初级空气被进料到氨转化器，而第二空气流作为次级空气被进料到漂白塔。在另一个实施方案中，次级空气也可以是在大气压下的环境空气。
[0005]硝酸生产方法的漂白阶段在漂白塔中进行。漂白塔的常规设计是用塔盘或用乱堆
填料填充的竖直柱。将含有溶解的二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)气体的水性硝酸溶液在竖直柱的顶部分配。常规液体分配器含有水性硝酸溶液流的入口，其将水性硝酸溶液递送到多个塔盘。液体分配器的实例是喷嘴、带孔的圆管和进料箱。为了支撑填料并有助于气/液分配，可以使用填料支撑板或栅格。
[0006]在漂白塔中，将基本上不含氮氧化物气体的汽提气体(例如空气、氮气、氧气或其组合)逆流吹到向下通过漂白塔的塔盘行进的黄色/褐色水性硝酸溶液中，以去除未转化为HNO
3 (硝酸)的溶解的二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)气体(以及可能随水性硝酸溶液流携带的未溶解的氮氧化物气体)，以及以避免形成亚硝酸(HNO2)，在硝酸用于合成硝酸铵、无机肥料或其它化学产品的情况下，应控制亚硝酸的水平。离开漂白塔底部出口的水性硝酸溶液应当是无色的。这指示溶解的二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)气体的水平充分降低。包含在汽提气体流中的去除的氮氧化物通过顶部汽提气体出口离开漂白塔。去除的氮氧化物可以返回到硝酸方法中，返回到位于吸收塔上游的氮氧化物气体的压缩机，或者直接返回到吸收塔中，用于将去除的氮氧化物转化为硝酸。所用的汽提气体可以是在大气压下的环境空气。重要的是汽提气体基本上不含氮氧化物气体(NO2、N2O4，通常为NO
X
)，因为这将降低从水性硝酸溶液去除氮氧化物的方法的效率。
[0007]漂白塔是硝酸生产中已知的限制单元(瓶颈)。问题是要满足高负荷下产物酸的规格。柱的设计应确保向上流动的气体(汽提气体)和向下的液体流(水性硝酸溶液)之间穿过整个柱的均匀分配和接触。本专利技术的目的是获得增加的硝酸生产能力和减少所用的汽提气体的量，同时至少保持水性硝酸溶液的质量，即低水平的溶解的二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)气体。
[0008]令人惊奇的是，专利技术人现已经发现，在漂白塔中规整填料与液体分配器组合可以满足本专利技术的一个或多个目的，所述液体分配器包含具有锯齿状堰的进料箱，用于将液体通过锯齿状堰的向上指向的锯齿分配到液体分配器的穿孔的塔盘。
[0009]WO 02/083260 A2 (Koch
‑
Glitsch LP, 2002年10月24日)公开了在传质柱中的液体分配器，其将液体分配到含有一个或多个乱堆的、栅格的或规整的填料元件的在下面的传质床。锯齿状堰用于通过锯齿状堰的向下指向的锯齿将液体分配到在下面的传质床中。没有提及在硝酸生产方法的漂白阶段中的漂白塔中的使用，也没有提及使用锯齿状堰用于通过锯齿状堰的向上指向的锯齿将液体分配到液体分配器的穿孔的塔盘。
[0010]US 4,816,191 (Koch Engineering Company, 1989年3月28日)公开了用于气
‑
液接触柱的液体分配器，其也包含锯齿状堰，用于通过锯齿状堰的向下指向的锯齿将液体分配到在下面的柱中。没有提及规整填料。
[0011]DE 4035205 A1 (Curtius, 1992年5月7日)公开了竖直逆流洗涤柱，其包含可以是规整填料的填料；位于填料上方的液体分配器；水性硝酸溶液入口和出口；和气体入口和出口。洗涤柱没有公开根据本专利技术的液体分配器。此外，洗涤柱用于使用稀硝酸从烟道气去除气态氮氧化物以生产二氧化氮，而不是使用基本上清洁的空气从水性硝酸溶液去除溶解的二氧化氮和四氧化二氮。
[0012]DE 4034752 A1 (Curtius, 1992年5月7日)公开了类似的逆流气
‑
液接触柱，其包含可以是规整填料的填料；位于填料上方的液体分配器；用于任选地将稀硝酸分配到填料的入口管线和酸出口；和气体入口和出口。洗涤柱没有公开根据本专利技术的液体分配器，也没
有将洗涤柱用于根据本专利技术的方法中。
[0013]EP 2 295 375 A1 (Dietrich Process Systems GmbH, 2011年3月16日)公开了汽提柱，其包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在用于生产硝酸的方法中，使用基本上不含氮氧化物气体的汽提气体，例如空气、氮气、氧气或其组合，用于从包含氮氧化物的水性硝酸溶液去除所述溶解的氮氧化物的竖直漂白塔，所述竖直漂白塔包含：规整填料；液体分配器，所述液体分配器包含具有锯齿状堰的进料箱，用于将包含所述溶解的氮氧化物的所述水性硝酸溶液通过所述锯齿状堰的向上指向的锯齿分配到所述液体分配器的穿孔的塔盘，并且所述液体分配器位于所述规整填料上方，用于将包含所述溶解的氮氧化物的所述水性硝酸溶液分配到所述规整填料；入口和出口，两者均适合于水性硝酸溶液；和入口和出口，两者均适合于所述汽提气体。2.根据权利要求1所述的竖直漂白塔，其中所述规整填料的表面积为至少250 m2/m3，优选450
‑
750 m2/m3。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的竖直漂白塔，其中所述液体分配器的滴落点密度为至少30滴落点/m2，优选60
‑
200滴落点/m2。4.权利要求1
‑
3中任一项所述的竖直漂白塔，其中所述规整填料的高度与所述竖直漂白塔直径之间的比率为至少1，优选至少1.5，更优选至少2。5.在根据权利要求1
‑
4中任一项所述的竖直漂白塔中用于从包含氮氧化物的水性硝酸溶液去除所述溶解的氮氧化物的漂白方法，其使用基本上不含氮氧化物气体的汽提气体，例如空气、氮气、氧气或其组合，以从所述水性硝酸溶液去除溶解的氮氧化物，包括以下步骤
‑
通过所述液体分配器将包含所述溶解的氮氧化物的所述水性硝酸溶液引入所述竖直漂白塔的顶部；
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使所述水性硝酸溶液通过所述规整填料向下行进到所述竖直漂白塔中；
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使所述水性硝酸溶液与在相对于所述水性硝酸溶液的逆流方向上移动通过所述规整填料的所述汽提气体接触；和
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使包含所述去除的氮氧化物的汽提气体离开。6.根据权利要求5所述的方法，所述方法包括将所述去...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：亚拉国际有限公司，
类型：发明
国别省市：