发布时间 : 星期四 文章硝酸生产工艺 耿晓晓更新完毕开始阅读0cde792f9ec3d5bbfc0a74c0
银川能源学院工业催化
过滤后送至次共沸吸收塔(T202)作为冷却介质,同时将液氨气化为气氨。空气经空气过滤器(S104、S105)进入“四合一”机组(C118)空气压缩机段,出口空气压力为0.45MPa,经气体换热器(E115)之后,与气氨一起进入氨空气混合器(S106),经混合过滤器(S107)进入氧化炉(R108)。在Pt-Rh催化剂的催化下生成NO。出氧化炉的反应气温度约为820～850℃,经过尾气加热器(E109)、废热锅炉(E110)和快锅冷却器(E111),气体被冷却到49℃,反应过程中所产生的水被冷凝。冷凝水含有少量硝酸和NOx气体,经冷凝酸分离器(V114)分离之后,稀酸水去漂白塔(T121)。在此,溶解于酸中的NOx被送至塔底的二次空气气提出来,气提气与氧化塔(T116)出口气体合并。酸水经减压送至酸水贮槽(V122),其中一部分经酸水泵(P203)进入次共沸吸收塔(T202)循环使用,其余送去酸水处理。
从冷凝酸分离器(V114)分离出来的气体,经气体换热器(E115)加热至160℃进入氧化塔(T116),浓度为58%的稀硝酸送至氧化塔的顶部,气液在氧化塔内接触,NO被氧化成NO2,硝酸则被分解为NO2。反应后硝酸浓度降至25%,用酸泵 16(P117)打入次共沸塔(T202),制得58%的酸再循环到氧化塔(T116)。在次共沸吸收塔中NO继续氧化成NO2,NO2被水吸收生成硝酸,此放热反应在1.15MPa下进行,塔内设有蛇管冷却器,冷却介质为液氨。液氨在0.6MPa压力下气化吸收反应热,使该塔塔顶温度控制在20℃,排出的尾气中NOx含量小于200 ppm(国家规定的排放标准是500 ppm)。出塔尾气经气体换热器(E120),进入尾气加热器(E109),再进入“四合一”机组(C118)的尾气透平回收段回收能量后,经烟囱(S119)排入大气。从氧化塔(T116)顶部出来的富NO2气体与来自酸水漂白塔(T121)、稀酸漂白塔(T204)、强酸漂白塔(T208)漂白后的含NOx的二次空气混合,混合气进入“四合一”机组(C118)的氧化氮气压缩段,被压缩到1.2MPa,然后此气体经气体换器(E120)和水冷却器(E207)冷却后,送至超共沸吸收塔(T201)。在此,将气体中的NO2吸收,而余下的气体(NO、NO2等)送至次共沸吸收塔(T202)再进行吸收。
由真空精馏塔(T212)底出来的硝酸浓度为70%,此浓度比共沸点(68.8%)高,经热交换器(E211)、(E209),被强酸泵(P210)送进超共沸吸收塔(T201)顶部,用以吸收塔内气体中的NO2,生成硝酸。
离开超共沸吸收塔(T201)塔底的物料是浓度为80%的硝酸,它含有部分被溶解的NO2,经减压至0.4MPa进入强酸漂白塔(T208),在塔内用二次空气脱除NO2,再经减压后经强酸热交换器(E209)进入真空蒸馏塔。
99%的浓硝酸蒸汽从真空蒸馏塔(212)顶部取出,经热漂白塔(T216)、浓硝酸冷凝器(E213)进入气液分离器(V214)。不凝气体所夹带的NOx气被真空系统抽走。冷凝的浓硝酸溶液经分离之后,进入分配酸槽(V215),一股回流入塔(T212),一股进入热酸漂白塔(T216),漂白后经成品酸冷却器(E217)去成品酸贮槽(V218)。
17图6超共沸酸精馏法的工艺流程
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2.3流程说明
氨与空气在常压下进行氧化，反应生成的氮氧化物气体被冷却。形成的冷凝酸浓度尽量低于2%。氮氧化物气体经氧化塔与60%硝酸接触，NO被氧化成NO2。硝酸则按下式反应分解为NO2，从而增加了气体中NO2浓度。
2HNO3+NO==3NO2+H2O
然后氮氧化物气体中加入含NO2的二次空气，并加压到0.6~1.3MPa。这时氮氧化物气分压较高，在第一吸收塔用共沸硝酸进行吸收，生成80%HNO3的超共沸硝酸。氮氧化物气体经第一吸收塔吸收后，残余的NO2经第二吸收塔进一步吸收。
排放的尾气经预热去压缩机膨胀段回收能量后，由第二吸收塔出来的含NO2送入解吸塔，用二次空气进行漂白，脱出NO2后，送入精馏塔精馏，在顶部得到浓硝酸，底部为近似超共沸酸浓度的硝酸，此酸被循环再浓缩。 该法的特点如下：（0.6~1.3MPa）吸收，吸收后尾气中NxOy含量可降之200mg/kg以下。 用氨和空气为原料生产浓硝酸（80%~98%HNO3），在常压下氧化，加压在不需纯O2、冷冻量和脱水剂的条件下可同时生产任意浓度的浓硝酸和稀硝酸。
18 与传统的工艺相比，投资费用可降低20%，公用工程费用降低10%~15%，总成本降低10%~15%。
小 结
硝酸是工业上的“三酸”之一，在国民经济和国防工业中占有重要地位。我国1989年产量为41.2万吨，1993年为56.3万吨（以100%HNO3计）增长速度很快。纯硝酸是无色的液体，工业产品往往含有二氧化氮，所以略带黄色，但硝酸可以与任意体积水混合，并放出热量，目前工业硝酸的生产均以氨为原料采用催化氧化法。氨催化氧化反应为气固相催化反应，包括反应物的分子从气相主体扩散到催化剂表面，在催化剂表面进行化学反应，生成物从催化剂表面扩散到气相主体等阶段，而稀硝酸生产的工艺流程根据操作压力的不同而分为常压法，全加压法，综合法，综合法集中了前两种方法的优点，因而国内多采用综合法进行生产。综合法是采用氧化炉与废热锅炉联合装置，因而设备紧凑，节省管道，可减少热损失，使热量得到充分利用；采用带有透明装置的压缩机，使电能消耗降低；采用泡沫筛板吸收塔，吸收率高，可达98%；与常压吸收相比较，吸收容积大为减小，并省去了酸泵，因而设备费用降低，但纸板过滤器易烧坏
参考文献
[1]郑永铭.硫酸与硝酸.北京：化学工业出版社，1998 [2]王小宝.无机化学工艺学.北京：化学工业出版社，2000
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[3]泸州化工专科学校.无机物工艺学.北京：化学工业出版社，1981 [4]王尚第，孙俊全催化剂工程导论. 北京：化学工业出版社，2001 [5]郑广俭，张志华.无机化工生产技术. 北京：化学工业出版社，2002