Оформить заказ

Схема производства азотной кислоты под давлением 0,716 МПа - Теория для ПАХТ

Одним из способов уменьшения выбросов и повышения эффективности производства аммиака является применение энерготехнологической схемы с парогазовым циклом, в котором в качестве рабочей теплоты используется не только теплота водяного пара, но и продуктов сгорания топлива.

Такая схема реализована в ряде производств химической технологии. К достоинствам этого химико-технологического процесса относятся: 1) использование теплоты промежуточных реакций для сжатия сырья (рекуперация энергии); 2) возможность организовать тщательную очистку отработанных газов [1].

Технологическая схема производ­ства HNO3 представлена на рисунке 1.

Схема производства азотной кислоты под давлением 0,716 МПа 

Рисунок 1 – Схема производства азотной кислоты под давлением 0,716 МПа:

1 – фильтр воздуха; 2 – реактор каталитической очистки; 3 – топочное устройство; 4 – по­догреватель метана; 5 – подогреватель аммиака; 6 – смеситель аммиака и воздуха; 7 – холодильник-конденсатор; 8 – сепаратор; 9 – абсорбционная колон­на: 10 - продувочная колонна; 11 – подогреватель отходящих газов; 12 – подогреватель воз­духа; 13– сосуд для окисления нитрозных газов; 14 – контактный аппарат; 15 – котел-ути­лизатор; 16, 18 – двухступенчатый турбокомпрессор: 17 – газовая турбина

Атмосферный воздух проходит тщательную очистку в двухсту­пенчатом фильтре 1 (первая ступень фильтра выполнена из лавсано­вой ткани, вторая – из ткани Петрянова). Очищенный воздух сжи­мают двухступенчатым воздушным компрессором. В первой ступени 18 воздух сжимают до 0,35 МПа, при этом он нагревается до 165–175 °С за счет адиабатического сжатия. После охлаждения воздух направля­ют на вторую ступень сжатия 16, где его давление возрастает до 0,716 МПа.

Основной поток воздуха после сжатия нагревают в подогревателе воздуха 12 до 250–270 °С теплотой нитрозных газов и подают на сме­шение с аммиаком в смеситель 6.

Газообразный аммиак, полученный путем испарения жидкого ам­миака, после очистки от влаги, масла и катализаторной пыли через подогреватель 5 при температуре 150 °С также направляют в сме­ситель 6. Смеситель совмещен в одном аппарате с поролитовым фильт­ром. После очистки аммиачно-воздушную смесь с содержанием NH3 не более 10% подают в контактный аппарат 14 на конверсию аммиака.

Конверсия аммиака протекает на платинородиевых сетках при тем­пературе 870–900 °С, причем степень конверсии составляет 96%. Нитрозные газы при 890–910 °С поступают в котел-утилизатор 15, расположенный под контактным аппаратом. В котле за сжег охлажде­ния нитрозных газов до 170 °С происходит испарение химически очи­щенной деаэрированной воды, питающей котел-утилизатор; при этом получают пар с давлением 1,5 МПа и температурой 230 °С, который выдается потребителю.

После котла-утилизатора нитрозные газы поступают в окисли­тель нитрозных газов 13. Он представляет собой полый аппарат, в верхней части которого установлен фильтр из стекловолокна для улавливания платинового катализатора. Частично окисление нитроз­ных газов происходит уже в котле-утилизаторе (до 40%).

В окислителе 13 степень окисления возрастает до 85%. За счет реакции окисления нитрозные газы нагреваются до 300–335 °С. Эта теплота исполь­зуется в подогревателе воздуха 12. Охлажденные в теплообменни­ке 12 нитрозные газы поступают для дальнейшего охлаждения в теплообменник 11, где происходит снижение их температуры до 150 ºС и нагрев выхлопных (хвостовых) газов до 110­–125 °С. Затем нитрозные газы направляют в холодильник-конденсатор 7, охлаждаемый оборот­ной водой. При этом конденсируются водяные пары и образуется сла­бая азотная кислота. Нитрозные газы отделяют от сконденсировав­шейся азотной кислоты в сепараторе 8, из которого азотную кислоту направляют в абсорбционную колонну 9 на 6–7-ю тарелку, а нитроз­ные газы – под нижнюю тарелку абсорбционной колонны. Сверху в колонну подают охлажденный паровой конденсат.

Образующаяся в верхней части колонны азотная кислота низкой концентрации перете­кает на нижележащие тарелки. За счет поглощения оксидов азота кон­центрация кислоты постепенно увеличивается и на выходе достигает 55–58%, причем содержание растворенных в ней оксидов азота до­стигает ~1%. Поэтому кислота направляется в продувочную колон­ну 10, где подогретым воздухом из нее отдувают оксиды азота, и от­беленная азотная кислота поступает на склад. Воздух после продувоч­ной колонны подается в нижнюю часть абсорбционной колонны 9.

Степень абсорбции оксидов азота достигает 99%. Выходящие из колонны хвостовые газы с содержанием оксидов азота до 0,11% при температуре 35 °С проходят подогреватель 11, где нагреваются до 110–145 °С и поступают в топочное устройство (камера сжигания) 3 установки каталитической очистки. Здесь газы нагреваются до тем­пературы 390–450 °С за счет горения природного газа, подогретого предварительно в подогревателе 4, и направляются в реактор с двух­слойным катализатором 2, где первым слоем служит оксид алюминия, с нанесенным на него палладием, вторым слоем – оксид алюминия. Очистку осуществляют при 760 °С.

Очищенные газы поступают в газо­вую турбину 17 при температуре 690–700 °С. Энергия, вырабатывае­мая турбиной за счет теплоты хвостовых газов, используется для при­вода турбокомпрессора 18. Затем газы направляют в котел-утилизатор и экономайзер (на схеме не показаны) и выбрасывают в атмосферу. Содержание оксидов азота в очищенных выхлопных газах составляет 0,005–0,008%, содержание СО2 – 0,23%.