硝酸生产工艺技术简介

1、C硝酸生产工艺技术简介1建设规模及产品方案产品方案利用本公司生产的液氨生产硝酸，最终产品为98%浓硝酸。生产规模.1 设计规模：公称能力为日产浓硝酸 350吨（以100%HNO 3计）（公称能力产浓硝酸 10万吨/年，计算产能10.5万吨/万吨/年稀硝酸装 置）。年运行时间：7200小时。.2 确定本装置设计规模依据以下因素：结合耀隆集团原材料供应、辅助工程条件以及市场需求，将本工程浓硝酸生产规模定为 10万吨/年（以100%HNO 3计）。2工艺技术方案及技术来源工艺技术方案选择2稀硝酸国内外稀硝酸工艺技术概况目前，国内外工业上生产稀硝酸的方法有常压法、综合法、全中压法、高 压法、双加压法，

2、现分述如下：（1）常压法：氨氧化和吸收均在常压下进行的生产工艺。早期硝酸生产多采用这种方法，该工艺流程的特点为系统压力低，设备结 构简单，工艺操作稳定，氨氧化率高，钳耗较低。但吸收比容积大(2025m3),酸吸收率较低(仅为92溢右)。为减少对大气的污染并提高氨利用率，需附有 碱吸收N OX尾气装置并副产硝盐，即便如此尾气中N OX浓度仍很高，不符合目 前日益严格的环境要求。加上设备相对台数较多，设备体积大，装置占地面积 多，投资大，成品酸浓度低等因素，国家经贸委已明文规定禁止采用此种流程 新建硝酸装置。(2)综合法常压氨氧化和中压这种方法在一定程度上弥补了常压酸吸收的缺点，我国在本世纪50(

3、3)全中压法氨氧化和酸吸收均在中压下进行的稀硝酸生产工艺。国外也有各具特点的全中压流程，诸如：伍德流程、Bama靛程、Stamicarbon 流程等。由于其酸浓度、尾气指标以及投资等仍不太令人满意，故而，新建装 置已很少采用该种流程。(4)全高压法除系统压力较全中压法高外含量低(一般可控制在200Ppm500Ppm (wt)。 其主要缺点为：在高压下进行氧化，氧化率低，钳损耗高。由于美国的氨价便 宜，在美国从50年代就较普遍地采用全高压法生产硝酸，但随着双加压法生产 工艺的推广，全高压法稀硝酸工艺在美国的地位也逐年下降。德国伍德公司和 荷兰Stamicarbon虽然都拥有全高压法硝酸生产工艺技

4、术，但在西欧，由于氨 价较高，在工艺技术选择上仍倾向于采用双加压法工艺进行稀硝酸的生产。(5)双加压法.8%,硝酸浓度可达60%未经处理的尾气中NOx的含量在200PPmW下,经氨还原处理的尾气中排放的 NOx的含量在50PPnO下。采用中温（360 C）回收吸收装置尾气能量，使压缩机组的蒸汽透平和尾 气膨胀透平之间达到经济匹配，与高温回收相比不必采用耐高温的尾气透平和 尾气加热器，工作条件不苛刻，操作稳定可靠，尾气透平可回收约60%勺压缩功率。合理利用低压氨蒸发所形成的冷量，制得低温冷却水去后序吸收装置冷 聊收塔。空压机及NOx压缩机的多变压缗能有效地为装置所削采用DCS空制系统，使操作更加

5、方便和安全口上世纪八十年代，化二院开发了具有自主知识产权的双加压法硝酸工艺， 首次为济南化肥厂设计了 10万吨/年硝酸装置，于1990年12月一次投料试车 获得成功。1993年该装置获得化工部优秀设计二等奖，国内双加压法硝酸工艺 技术水平已达到国际先进水平；相继投产的还有云南云峰化学工业公司、辽阳 化纤及南化公司、石家庄化肥厂、安徽华泰公司、南化公司、山东海力、山东 联合化工、陕西兴化、新疆独山子、大化集团公司等十多家10万吨/年稀硝酸装置，兰化公司、卢天化等15万吨/年稀硝酸装置。2002年在山西天脊集团建 成并投产了年产27万吨/年国产化双加压法硝酸生产装置，2007年12月南化公 司年产

6、27万吨/年国产化双加压法硝酸生产装置也顺利投产，2008年11月河南 晋开公司及2009年11月河南晋开公司（国产机组）年产 27万吨/年国产化双 加压法硝酸生产装置相继顺利投产。上述几套装置的成功运行表明，“双加压”法 硝酸工艺技术先进，安全可靠，产品浓度高，环保效益好，运转率高。采用“双加压”生产工艺已成为新建硝酸装置的首选。所以，双加压法稀硝酸生产工艺是成熟的，近年来的发展趋势是提高操作压力、扩大生产规模、提高成品酸浓度、降低尾气中的N OX含量、在系统回收 能量方面实现自给有余、并兼顾投资和消耗，以进一步改善装置的技术经济指 标。三种工艺技术数据及消耗比较表（以 1吨100%hnO3

7、）项 目单位全中压法全高压法双加压法氧化压力MPa(a)吸收压力MPa(a)氨耗T铝耗（回收前）G电耗Kwh1025冷却水（白日。C）3 m170176160副产蒸汽T产品酸浓度w%516060氨氧化率%9694Nox吸收率%98尾气NOx含量PPm2000200 500200 (处理后0 100)说明：D用电不包括照明、通风及加热，全高压法包括冰机用电。2）所需蒸汽不包括采暖、蒸汽伴管及防冻用汽。从上表可以看出：中压法稀硝酸生产工艺，酸浓度可达 51%但尾气中氧化氮排放浓度含量高达2000Ppm（V）,需要进行尾气处理；而且由于稀硝酸浓度较 低，增加浓硝生产能耗和成本，生产工艺落后，本项目不

8、再考虑。为了兼顾氧化率、钳损耗、后序吸收装置吸收率、环保、能耗、运行费用2.1.2 浓硝酸工业生产浓硝酸工艺路线有：直接合成法（直硝法）、间接浓缩法（间硝法） 及共沸蒸储法（共沸法）。我国生产浓硝酸所采用的是直硝法和间硝法，共沸法 我国尚未米用。直硝法通过氨氧化、冷却吸收、漂白冷凝、高压合成等步骤直接合成浓硝 酸。兰州石化公司、吉化公司、大连化学工业公司、南化公司、淮南化工总 厂、四川泸天化股份有限公司等均采用该法。间硝法是借助于脱水剂将稀硝酸精储后得到浓硝酸。1964年我国采用硝酸镁作脱水剂的中试成功后，很快应用到生产实际中。目前济南化肥厂、上海染 化、川化、山东鲁光化工厂、河南开封化肥厂、

9、鄂西等企业均采用该方法。该 法流程短，工艺简单，投资较少。本项目拟采用“硝酸镁”法生产浓硝酸，该生产技术在国内已十分成熟，且已成系列化。2.2工艺流程简述2稀硝酸（1）氨一空气混合气的制备：界区来的原料液氨进入氨蒸发器，大部分液氨在105c下将氨蒸发。此过程 可间断或连续操作。由氨蒸发器来的氨气送至氨过热器，与氨辅助蒸发器来的热气氨在此混合，经过低压蒸汽加热的气氨先在氨过滤器过滤除油及杂质后进入氨一空气混合器，然后进入氨氧化炉。氨氧化用工艺空气经空气入口消音器过滤器后进入空气压缩机。出压缩机的空气分一次和二次空气：一次空气去氨 一空气混合器，二次空气去漂白塔(2)氨的氧化和热能回收：氨一空气混

10、合气在氨氧化炉内均匀分布于钳网上，进行氧化反应：4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q氨氧化反应所释放出的热量使氧化氮气体温度升高至860 C ,此气流经安装在氨氧化下部的过热器和废热锅炉回收热量后，温度降至400c。(3) 一氧化氮氧化及吸收：出废热锅炉的氧化氮气体流经串联的高温气一气换热器及省煤器温度降至156C ,随着温度的降低，混合气中的一氧化氮氧化为二氧化氮：2NO+O2=2NO2+Q氧化氮气进入低压反应水冷凝器用冷却水冷却到50 C 40C,氧化氮气和冷凝酸一起送入吸收塔底部。在吸收塔塔板上氧化氮气被水吸收生成硝酸，总反 应如下：3NO2+H2O=2HNO3+NO+142 kcal

11、/kg生产硝酸所需的工艺水由工艺水泵送至吸收塔顶部，与塔底进入的氧化氮 气体逆流接触，在吸收塔塔板上冷却盘管移走吸收热和氧化热，在吸收塔底生 成浓度为60%勺稀硝酸，进入漂白塔顶部塔板，由漂白塔底部通入二次空气气提 出溶解在酸中的NOxH体。二次空气先在二次空气冷却器中被来自吸收塔的尾气冷却到约120 C后进入漂白塔底部，漂白后的气体与氧化氮分离器出来的氧化氮气体混合后进入氧 化氮压缩机。经漂白后的成品酸含HNO2100pp m在酸冷却器中用冷却水冷却到 50c后,送出界外至浓硝酸装置及成品酸贮梢。吸收塔顶出来的尾气进入尾气分离器以除去夹带的雾沫。然后经二次空气 冷却器，尾气予热器及高温气 一

12、气换热器，将尾气加热至360C,经氨还原反应 器处理后尾气入尾气膨胀机，在此可回收总压缩功的60%尾气经尾气排气筒排 入大气，尾气中含 NOxC 100Ppm(v)。2浓硝酸由稀硝装置来的60%勺稀硝酸与72%勺浓硝酸镁溶液，通过流量调节阀按 比例混合，HNO: MgNO含80。90%肖酸的气体进入精储段，进入漂白塔底部。由漂白塔顶出来的浓 硝酸蒸汽进入浓硝酸冷凝器，冷凝出的酸经气液分离器与分配酸封，58%的冷凝酸进入回流酸封，作为回流液返回浓缩塔，42%勺冷凝酸进入漂白酸封回流进漂白塔。由气液分离器分离出的硝酸尾气经塔尾喷射器，吸收成酸性水，进入 塔尾水循环梢。脱除氮氧化物的冷凝酸由漂白塔底

13、出来进入成品酸冷却器，冷 却到常温后，自流进浓硝酸中间梢，由浓硝酸泵送往罐区的浓硝酸贮梢。硝酸镁加热器中的稀硝酸镁溶液(66%流入稀硝酸镁贮梢，由稀硝镁泵送 往硝酸镁蒸发器，进行真空蒸发(真空度约600mmHg浓缩后的浓硝酸镁溶液流入浓硝酸镁贮梢，由浓硝酸镁泵送往混合分配器与稀硝酸混合循环使用。二 次蒸汽进入间接冷凝器冷却，冷凝液进入镁尾水循环梢，不凝气经镁尾喷射器 吸收，进入镁尾水循环梢。塔尾喷射器出来的液体自流入塔尾水循环梢，由酸性水循环泵打入塔尾喷射器循环使用。塔尾水循环梢和镁尾水循环梢多余的酸性水提浓或后部分去稀 硝酸装置作为工艺水回用，部分去循环水作补充水。主要设备选择.1稀硝酸.1

14、.1氧化炉-废热用炉氧化炉 废热锅炉连为一体，上部为氧化炉，下部为废热锅炉，上部直径为 3600,下部直径为3000,上下壳体由法兰连接，设备采用冷壁设计，保证了 法兰密封和整个设备设计合理。该设备是氧化炉，过热器和废热锅炉三体合一， 设备重约为40吨0氧化炉采用大功率灯丝式点火器，保证一次点火成功。本设备的最大特点是设备一次安装零维修，连续生产，选用 1台。.1.2吸收塔吸收塔采用高吸收率，不等板间距筛板塔，设备直径3400mm ,高度为58640mm ,设备壳体及塔盘材料用304L不锈钢，共有32块塔盘。塔板采用单 溢流双S形流液方式，大型塔盘采用分块活动连接结构，结构简单，接触面积 大，

15、效率高。塔盘上装有冷却盘管，冷却管用 304L.1.3四合一机组“四合一”机组主体设备由四个部分组成：空气压缩机、氧化氮压缩机、尾气 膨胀机、蒸汽透平。“四合一”机组是“双加压”法硝酸装置的关键设备集压缩设备：空气压缩机、 NOX压缩机和驱动设备：蒸汽透平、尾气透平于一体，它是关系到该装置能否 长期稳定可靠运行，达产达标的关键。关于“四合一”机组，世界上最有经验的制造商有两家：德国的GHH公司及 瑞士苏尔寿（SULZER）公司，现两家公司已经重整合并。在国内陕西鼓风机厂曾引进瑞士苏尔寿（SULZER）公司轴流压缩机的专利和技术为云南云峰公司、石家庄化肥厂、辽阳化纤、南化、安徽华泰公司等年产10万吨硝酸装置配套生产“四合一”机组qootzd国产化机组河南晋开、陕西兴化二家开车，分别于2008年11月和2009年11月成功开车，性能考核指标已达到设计值。本项目350t/d硝酸装置拟拟采用陕西鼓风机厂硝