综合法硝酸讲稿.doc

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1、综合法硝酸生产1国内外硝酸生产技术的总体情况自从100多年前硝酸实现工业化生产以来,人们就把装置产量的提高,经济技术指标的优化和运行安全可靠作为追求的目标。伴随着金属材料技术、设备机械制造技术、催化剂技术和控制技术的发展,硝酸生产的大型化、经济技术指标的先进化、控制手段的自动化成为可能。由于在各个历史发展时期的条件局限,诞生了许多流程。一般按压力来划分,有常压法、全中压法、综合法、全高压法和双加压法。这几种流程都属于氨接触氧化法制硝酸,包括氨氧化制NO、氮氧化物与水反应吸收成酸、尾气氮氧化物的脱除、空气和氧化氮气

2、体的压缩以及能量回收四个步骤。但不同的流程在生产能力、技术经济指标、设备组合及结构方面存在明显的差异。按规模划分有大、中、小,年产量>20×104t的为大型装置;8~20×104t的为中型装置;<8×104t为小型装置。按产品质量划分为高、低浓度,高浓度装置为58~65%;<55%为低浓度装置。还有按产品品种划分有单品种和多品种之分,一个装置兼产两种浓度的为多品种装置。硝酸的生产过程根据氧化压力和吸收压力的不同设置,可以组成如下五种基型:Ⅰ、常压氧化与常压吸收(N+N)Ⅱ、常压氧化与中压吸收(N+M)Ⅲ、中压氧化

3、与中压吸收(M+M)Ⅳ、中压氧化与高压吸收(M+H)Ⅴ、高压氧化与高压吸收(H+H)以上几种不同类型流程的主要区别在于空气和NO气体的压缩以及动力回收的不同。因蒸汽透平(电机)、空压机、氧化氮压缩机、尾气透平很重要。近几年来生产中在减少铂耗和回收方面组合不同而产生了综合法、高压法和双加压法,都采取了有效的措施。由于流程不同其差异十分又因压力等级不同分为全中压和全高压法。各种生产方法的特征表项目综合法(N+M)中压法(M+M)双加压法(M+H)高压法(H+H)氧化压力bar14~64~68~13吸收压力bar4~6

4、4~68~128~13产品浓度%≤50≤53≥60≥60合理建设规模小规模中、小大、中大、中氨耗kg/t280282~284282~284288~300相对投资费用130120110100铂耗mg/t80120120200尾气NOx10-6处理后400处理后400≤200≤200通过上表可以看出:氨和铂的消耗综合法为最低,中压法和双加压法次之,高压法最高;相对投资费用高压法最低,双加压法次之;在生产规模上(M+H)、(H+H)最宜实现大型化。尾气排放双加压法与高压法最优。衡量一个流程先进与否的标准,主要是根据其技

5、术经济指标、生产规模、原料及操作费用、产品酸浓度高低和投资比为依据。技术经济指标主要是指氨、催化剂、电、水、蒸汽的消耗,另外还有氧化率、吸收率、尾气排放浓度、产品浓度、生产规模等。氨的消耗是最主要的指标,它占生产成本的90%左右,提高氨的利用率是有极大意义的,理论上一吨成品酸需消耗氨为269.8kg,实际上由于氨的转化率和吸收率达不到100%,液氨的纯度也达不到100%,这样实际上氨耗应比理论值大,一般在280.3kg/t。从降低氨耗的角度来看,常压氧化氨的利用率高;加压吸收,氮氧化物的吸收率高,有利于氨耗的降低

6、。根据铂催化剂的损失机理,铂消耗是必然的,由于其价格昂贵,资源缺少,所以铂的损耗也很重要。近几年来生产中在减少铂耗和回收方面都采取了有效的措施。由于流程不同其差异十分明显,如常压氧化铂耗只有0.05g/t,而全高压法高达0.3g/t。电的消耗指标不仅仅和生产有关,而且与装置的能量回收密切相关。若流程配置得当,充分利用反应热,有效地回收尾气的热能和动能,加压的能量消耗可以大大降低。电的消耗还和是否用冷冻系统强化吸收有关,同样也关系到蒸汽的消耗。生产规模主要是指铂网的燃氨强度和吸收设备的容积系数以及压缩机组的配置。在

7、流程中多设置一些原料气净化设备和热能回收设备,虽增加了投资费用,但能提高氨的转化率和回收了能量,仍是合理的。在吸收部分,提高压力和采用冷冻水,可以降低吸收容积系数,相应增加了能量消耗,却有利于尾气吸收控制和能量回收,提高了产品浓度。节能压缩机组的选用,不仅提高了装置的整体装配水平,更有利于能量的综合利用。所以要多方面兼顾考虑。采用富氧氧化,不但减少吸收容积系数,而且能提高氨的转化率,减少动力配置,但要求有制备富氧的条件,可以综合利用,不宜专门设置制氧装置。生产强度还和设备的类型、结构有很大关系,采用新技术,新材料

8、的设备可以大幅度地强化生产能力。2综合法硝酸生产氨接触氧化法制硝酸,包括氨氧化制NO、氮氧化物与水反应吸收成酸、尾气氮氧化物的脱除、空气和氧化氮气体的压缩以及能量回收四个步骤。主要反应方程式如下:4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO总反应方程式(不计副反应):NH3+2O2=HNO3+H2O2.1氨的催化氧化2.1.1

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