用于从硝酸储存罐排出NOx气体的系统技术方案

本公开涉及一种用于在硝酸生产设备中从硝酸储存罐排出NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从硝酸储存罐排出NO
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气体的系统
[0001]介绍
[0002]本申请涉及一种用于在生产硝酸的生产设备中或在硝酸的储存区域中从硝酸储存罐排出在其中释放的NO
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气体的系统，以及用于操作这种系统的方法。

技术介绍

[0003]纯硝酸是一种透明无色的液体，有强烈气味。硝酸主要通过氨的催化氧化(奥斯特瓦尔德法(Ostwald process))大量生产。氨经两个阶段转化为硝酸。氨首先在铂丝网上的氨燃烧器(通常称为氨转化器)中被氧化，从而产生氧化氮(一氧化氮)和水：
[0004]4 NH3(g)+5 O2(g)
→
4 NO(g)+6 H2O(g)
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(1)
[0005]然后将来自(1)的反应产物氧化氮(在本公开中也称为一氧化氮(NO))在冷却之后在氧化段被氧化成二氧化氮(NO2)并进一步氧化成四氧化二氮N2O4(g)：
[0006]2 NO(g)+O2(g)
→
2 NO2(g)
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(2)
[0007]2 NO2(g)
→
N2O4(g)
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(3)
[0008]氮氧化物气体的冷却是通过热传递来完成的，首先在废热锅炉中，然后在工艺气体冷却器中，其中冷凝的硝酸与一氧化氮、二氧化氮和四氧化二氮以及硝酸气体(统称为NO
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气体)分离，并且还通过在加热器中加热在吸收NO
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气体的吸收塔出口处释放的尾气。
[0009]二氧化氮和四氧化二氮通过在水中吸收，随后经由NO
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气体压缩机压缩，转化为硝酸和氧化氮：
[0010]3 NO2(g)+H2O(l)
→
2 HNO3(aq)+NO(g)
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(4)
[0011]3 N2O4(g)+H2O(l)
→
4 HNO3(aq)+2 NO(g) (5)
[0012]获得高达68％的弱硝酸(共沸物)。经由精馏过程，硝酸的浓度可以提高直到99％的浓硝酸。总反应由下式给出：
[0013]NH3+2 O2→
HNO3+H2O
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(6)
[0014]硝酸生产设备中的主要工艺单元包括氨转化器(使用氧气经合适的催化剂将氨转化为氧化氮)、氧化段(将氧化氮转化为二氧化氮和四氧化氮)、吸收器单元(用于将NO
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气体吸收到水中)和漂白器单元(从硝酸水溶液中去除未反应的溶解气体，特别是含有NO
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气体的溶解气体，使其呈现典型的褐色)。
[0015]硝酸生产的工艺可分为单压(单一压力)和双压(分压)工艺。在单压工艺中，转化器和吸收器单元在大致相同的工作压力下操作。此类单压工艺通常包括低压(2巴至6巴)和高压(6巴至16巴，特别是9巴至16巴)工艺。在双压工艺中，吸收器单元在比氨转化器更高的工作压力下操作。现代双压工艺的特点是低压(LP)氨转化器通常在2巴至6巴下操作，且高压(HP)吸收器单元在9巴至16巴下操作。双压工艺需要一台空气压缩机以将低压空气馈入转化器，并需要一台NO
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气体压缩机以将高压NO
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气体馈入吸收器单元。空气压缩机的工作压力为2巴至6巴，包括端值，并且NO
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气体压缩机的工作压力为9巴至16巴，包括端值。因此，虽然双压设备包括NO
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气体压缩机，但单压设备则不包括。
[0016]更详细地，参考图2，根据现有技术的双压设备和工艺按以下方式工作。将任选地
在预加热器单元33中预加热的氨32在混合装置35中与使用可在低气压下操作的空气压缩机36加压到低压的压缩空气34混合，并将所得氨/空气混合物14馈入在低压下操作的氨转化器37，其中氨经合适的催化剂而氧化，从而获得包含水和NO的LP NO
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气体/蒸汽混合物15。从氨转化器出来的混合物的热量被回收，之后NO
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气体/流混合物随后在水冷却器/冷凝器38中冷却到水冷凝的温度，并且自气态NO
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流18中分离出水性稀硝酸混合物17。LP气态NO
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流被进一步氧化以进一步将NO转化为NO2和N2O4，并在冷却器/分离器39中再次冷却以分离出水性稀硝酸混合物21，其被引导至吸收塔41，通常称为吸收塔。另一端，气态NO
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流22被送至NO
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气体压缩机40，其中其压力从低压升高到高压，约等于吸收器单元操作压力，并且经加压气态NO
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流24也被送至吸收器单元41。在吸收器单元41内，HP NO
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气体与水反应以产生尾气5和还含有残留NO
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气体的粗硝酸流27，该流经阀门31馈入漂白器42。然后在于低压下操作的漂白器单元42内用气态介质16(比如含氧气体或空气)汽提出残留的NO
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气体；漂白器单元通常在与氨转化器大致相同的压力下操作。载有NO
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的汽提气19被引导至NO
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气体压缩机40上游的氧化段。来自漂白器单元42的汽提硝酸流29然后被送至储存器以进行进一步处理。空气压缩机36和NO
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气体压缩机40的驱动力均源自尾气膨胀机7和蒸汽涡轮机或电动机(未示出)。来自气态NO
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流24的热量任选地用于加热尾气加热器43中的尾气5，因此尾气加热器任选地存在。
[0017]一旦产生，酸需要储存在合适的储存罐中，特别是储存在由含有硝酸时具有低腐蚀速度的材料制成的罐中。强度(即酸的浓度)越高，储存罐材料的耐受性就越高。硝酸储存罐的传统材料是不锈钢或含合金不锈钢。由于实际上硝酸溶液在储存之前从未实现完全漂白，这意味着储存的硝酸中仍然存在未反应的溶解的NO
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气体，这反过来意味着这些NO
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气体在溶液和储存罐中溶液上方的气相之间的平衡。
[0018]传统储存罐的一个问题是，在没有完全密封的情况下，从储存的硝酸溶液中释放的NO
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气体会导致NO
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气体在硝酸储存罐的环境中泄露。因此，这对于在储存罐周围工作的人员来说是危险的，因为这些NO
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气体可能导致肺水肿和刺激。
[0019]为了处理来自硝酸储存罐的NO
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气体，存在现有技术中公开的解决方案。CN210559392 U(上海福宝港有限公司，2019)中公开了一种此类解决方案。在本技术中，水封罐连接至硝酸储存罐，以使水封罐中的水吸收硝酸储存罐中释放的NO
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气体。第一水封罐的顶部连接有第一补水阀。第一水封罐的侧面设置有第一排放阀。第一水封罐液面以下引入第一空气曝气管和第一尾气曝气管，并且第一空气曝气管的安装高度低于第一尾气曝气管的安装高度。该新型还包括工业供水机构和压缩空气源。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在硝酸生产设备中从硝酸储存罐排出NO
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气体的系统，其特征在于，所述硝酸生产设备包括气体喷射器，所述气体喷射器包括至少两个气体入口和至少一个气体出口，其中：
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所述气体喷射器的第一气体入口从所述硝酸生产设备的气体导管分支，含NO
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气体在2巴至16巴的压力P1下流过所述气体导管；
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所述气体喷射器的第二气体入口流体连接至基本上保持在大气压下的所述硝酸储存罐；以及
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所述气体喷射器的气体出口流体连接至所述硝酸生产设备的气体导管，含NO
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气体在低于P1的压力P2下流过所述气体导管。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体喷射器的所述第一气体入口从吸收塔下游的气体导管分支，所述吸收塔具有从其获得含NOx尾气的出口，所述尾气流过所述气体导管，并且其中所述气体喷射器的所述气体出口流体连接至用于膨胀所述尾气的尾气膨胀机下游和/或所述硝酸生产设备的用于将所述尾气加热至200℃至650℃的温度，由此产生加热尾气的尾气加热器下游的气体导管。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体喷射器的所述第一气体入口从用于将从吸收塔的出口获得的含NO
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尾气加热至200℃至650℃的温度，由此产生加热尾气的尾气加热器下游的气体导管分支，并且其中所述气体喷射器的所述气体出口流体连接至用于膨胀所述加热尾气的尾气膨胀机下游的气体导管。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体喷射器的所述第一气体入口从NO
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气体压缩机下游和吸收塔上游的气体导管分支，并且其中所述气体喷射器的所述气体出口流体连接至所述NO
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气体压缩机上游的气体导管。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述压力P1的范围为4巴至16巴。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，所述系统进一步包括位于吸收塔下游和/或尾气膨胀机下游的尾气处理单元。7.一种用于在硝酸...

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