年产30万吨双压法稀硝酸工艺设计.doc

《年产30万吨双压法稀硝酸工艺设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、化工设计报告书年产30万吨稀硝酸工艺设计一、稀硝酸生产的主要原理解氨接触氧化法制硝酸的总反应式为:NH3+2O2===HNO3+H2O，反应可分三步进行：氨的接触氧化过程：在催化剂的作用下，将氨氧化为一氧化氮，其反应式为:4NH3+5O2====4NO+6H2O（1）一氧化氮氧化过程：将前一过程中生成的NO进一步氧化成NO2，其反应式为：2NO+O2====2NO2（2）氮氧化物的吸收过程：用水吸收二氧化氮，从而得到产品硝酸，其反应式为：3NO2+H2O====2HNO3+NO（3）用此工艺可生产浓度为45%～60%的稀硝酸。60年代后，硝酸生

2、产的技术特点是，采用大型化组，适当的提高操作压力。采用高效设备，降低原料及能量消耗，决尾气中氮氧化物的污染问题。二、工艺条件的确定催化剂：铂系催化剂氨氧化工艺条件1.温度在不同温度下，氨氧化后的反应生成物也不同。低温时，主要生成的是氮气。650℃时，氧化反应速率加快，氨氧化率达90%；700～1000℃时，氨氧化率为95%～98%。温度高于1000℃时，由于一氧化氮分解，氨氧化率反而下降。在650～1000℃范围内，温度升高，反应速率加快，氨氧化率也提高。但是温度太高，铂损失增大，同时对氧化炉材料要求也更高。因此一般常压下，氧化温度取750～8

3、50℃，加压氧化取870～900℃为宜。2.压力氨氧化反应实际上可视为不可逆反应，压力对于NO产率影响不大，但加压反有助于反应速度的提高。在工业生产条件下，加压时氧化率比常压时氧化率低1%～2%。尽管加压可导致氨氧化率降低，但由于反应速度的提高可使催化剂的生产强度增大。尤其是压力提高可大大节省NO氧化和NO2吸收所用的昂贵不锈钢设备。生产中究竟采用常压还是加压操作，应视具体条件而定。一般加压氧化采用0.3～0.5MPa压力，国外有采用1.0MPa。由于本设计选用全中压法，操作压力选为0.45MPa。3.接触时间混合气体在铂网区的停留时间称为接触

4、时间。当铂网规格和层数不变时，在一定的时间内，流过的气体量越大，气流速度越快，接触时间也就越短，催化剂的生产强度就越大。当接触时间太长即气流速度太慢，氨在铂网前高温处停留时间过长，会引起氨的分解，同时还会引起已氧化生成的一氧化氮的分解，从而降低氧化率。2NH3=N2+3H22NO=N2+O2当接触时间太短即气流速度太快时，在铂网上生产的中间产物羟氨（NH2OH）来不及在铂网上分解，离开铂钢后再分解，而生成氮。另外，有部分氨滑过铂11/11化工设计报告书网，与生成的一氧化氮作用，生成氮气和水蒸汽，因而也降低于氨氧化率。6NO+4NH3=5N2+6

5、H2O由上述可见，接触时间太长或太短均使氧化率降低。因此实际生产中如何选择一个适当的接触时间，对于提高氨的氧化率是非常重要的。常压下：气体在接触网区内的流速w≥0.3m/s；加压时：由于反应温度较常压高，铂网前的温度也升高，为避免NH3在铂网内的接触时间过长，加压操作就必须采用多层铂网。本设计所选用的接触时间见设备选型一章。氮氧化物吸收工艺条件1.吸收温度NO2用水吸收的反应是放热反应，降低温度，平衡向生成硝酸的有利方向移动。同时，NO的氧化速度也随温度的降低而加快。当吸收度不变时，降低温度可使吸收容积变小。所以无论从提高成品酸的浓度还是从提到

6、吸收设备的生产强度，降低温度都是有利的。由于NO2吸收和NO氧化放出大量的热，因此在吸收过程中要及时除去这些热量以保证较低的吸收温度，除去热量的方法一般都是用水，由于受到冷却水温度的限制，吸收温度一般在20～35℃，若要进一步降温，需利用液氨冷却盐水移去反应热，可使吸收温度降至0℃。2.操作压力提高压力，不仅可使吸收向生成硝酸方向移动，而且可以加快反应速率。同时，加压可以大大减少吸收窖，从而可降低设备所需不锈钢的费用。但压力不可选择过高，如果压力过高，则动力消耗增加的多，二则吸收设备对材料的需求更为苛刻。因此，最适宜的操作压力的确定要全面衡量，

7、通常根据吸收塔造价，压缩机及尾气膨胀机价格，电能消耗以及成品酸浓度要求等因素决定。3.气体组成这主要是针对气体混合物中氮氧化物和氧的含量而言的。①氮氧化物的含量根据吸收反应的平衡所知，要提高产品酸的浓度，首先要提高NO2的含量，或者要提高NO的氧化度。为此，气体在进入吸收塔前必须经过充分的氧化，以提高NO2的浓度。②氧的浓度如前所述，当氨一空气混合气体中氨浓度大于9.5%时，在吸收部分必须补加二次空气。由于NO氧化与NO2吸收同时进行，以至于很难确定最适宜的氧含量。通常是控制吸收后尾气中氧浓度在3%～5%左右。若尾气中的氧含量太高，说明前面补加

8、的二次空气太多，稀释了氮氧化物的浓度，导致处理气量大，阻力高。反之，若尾气中氧含量太低，说明补加空气量少，不利于氧化。三、工艺流程的组织尽管稀硝酸生产