硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)簡介

1、C硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)簡介1建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案利用本公司生產(chǎn)的液氨生產(chǎn)硝酸，最終產(chǎn)品為98%濃硝酸。生產(chǎn)規(guī)模.1 設(shè)計(jì)規(guī)模：公稱能力為日產(chǎn)濃硝酸 350噸（以100%HNO 3計(jì)）（公稱能力產(chǎn)濃硝酸 10萬噸/年，計(jì)算產(chǎn)能10.5萬噸/萬噸/年稀硝酸裝 置）。年運(yùn)行時(shí)間：7200小時(shí)。.2 確定本裝置設(shè)計(jì)規(guī)模依據(jù)以下因素：結(jié)合耀隆集團(tuán)原材料供應(yīng)、輔助工程條件以及市場需求，將本工程濃硝酸生產(chǎn)規(guī)模定為 10萬噸/年（以100%HNO 3計(jì)）。2工藝技術(shù)方案及技術(shù)來源工藝技術(shù)方案選擇2稀硝酸國內(nèi)外稀硝酸工藝技術(shù)概況目前，國內(nèi)外工業(yè)上生產(chǎn)稀硝酸的方法有常壓法、綜合法、全中壓法、高 壓法、雙加壓法，

2、現(xiàn)分述如下：（1）常壓法：氨氧化和吸收均在常壓下進(jìn)行的生產(chǎn)工藝。早期硝酸生產(chǎn)多采用這種方法，該工藝流程的特點(diǎn)為系統(tǒng)壓力低，設(shè)備結(jié) 構(gòu)簡單，工藝操作穩(wěn)定，氨氧化率高，鉗耗較低。但吸收比容積大(2025m3),酸吸收率較低(僅為92溢右)。為減少對大氣的污染并提高氨利用率，需附有 堿吸收N OX尾氣裝置并副產(chǎn)硝鹽，即便如此尾氣中N OX濃度仍很高，不符合目 前日益嚴(yán)格的環(huán)境要求。加上設(shè)備相對臺數(shù)較多，設(shè)備體積大，裝置占地面積 多，投資大，成品酸濃度低等因素，國家經(jīng)貿(mào)委已明文規(guī)定禁止采用此種流程 新建硝酸裝置。(2)綜合法常壓氨氧化和中壓這種方法在一定程度上彌補(bǔ)了常壓酸吸收的缺點(diǎn)，我國在本世紀(jì)50(

3、3)全中壓法氨氧化和酸吸收均在中壓下進(jìn)行的稀硝酸生產(chǎn)工藝。國外也有各具特點(diǎn)的全中壓流程，諸如：伍德流程、Bama靛程、Stamicarbon 流程等。由于其酸濃度、尾氣指標(biāo)以及投資等仍不太令人滿意，故而，新建裝 置已很少采用該種流程。(4)全高壓法除系統(tǒng)壓力較全中壓法高外含量低(一般可控制在200Ppm500Ppm (wt)。 其主要缺點(diǎn)為：在高壓下進(jìn)行氧化，氧化率低，鉗損耗高。由于美國的氨價(jià)便 宜，在美國從50年代就較普遍地采用全高壓法生產(chǎn)硝酸，但隨著雙加壓法生產(chǎn) 工藝的推廣，全高壓法稀硝酸工藝在美國的地位也逐年下降。德國伍德公司和 荷蘭Stamicarbon雖然都擁有全高壓法硝酸生產(chǎn)工藝技

4、術(shù)，但在西歐，由于氨 價(jià)較高，在工藝技術(shù)選擇上仍傾向于采用雙加壓法工藝進(jìn)行稀硝酸的生產(chǎn)。(5)雙加壓法.8%,硝酸濃度可達(dá)60%未經(jīng)處理的尾氣中NOx的含量在200PPmW下,經(jīng)氨還原處理的尾氣中排放的 NOx的含量在50PPnO下。采用中溫（360 C）回收吸收裝置尾氣能量，使壓縮機(jī)組的蒸汽透平和尾 氣膨脹透平之間達(dá)到經(jīng)濟(jì)匹配，與高溫回收相比不必采用耐高溫的尾氣透平和 尾氣加熱器，工作條件不苛刻，操作穩(wěn)定可靠，尾氣透平可回收約60%勺壓縮功率。合理利用低壓氨蒸發(fā)所形成的冷量，制得低溫冷卻水去后序吸收裝置冷 聊收塔?？諌簷C(jī)及NOx壓縮機(jī)的多變壓緡能有效地為裝置所削采用DCS空制系統(tǒng)，使操作更加

5、方便和安全口上世紀(jì)八十年代，化二院開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的雙加壓法硝酸工藝， 首次為濟(jì)南化肥廠設(shè)計(jì)了 10萬噸/年硝酸裝置，于1990年12月一次投料試車 獲得成功。1993年該裝置獲得化工部優(yōu)秀設(shè)計(jì)二等獎，國內(nèi)雙加壓法硝酸工藝 技術(shù)水平已達(dá)到國際先進(jìn)水平；相繼投產(chǎn)的還有云南云峰化學(xué)工業(yè)公司、遼陽 化纖及南化公司、石家莊化肥廠、安徽華泰公司、南化公司、山東海力、山東 聯(lián)合化工、陜西興化、新疆獨(dú)山子、大化集團(tuán)公司等十多家10萬噸/年稀硝酸裝置，蘭化公司、盧天化等15萬噸/年稀硝酸裝置。2002年在山西天脊集團(tuán)建 成并投產(chǎn)了年產(chǎn)27萬噸/年國產(chǎn)化雙加壓法硝酸生產(chǎn)裝置，2007年12月南化公 司年產(chǎn)

6、27萬噸/年國產(chǎn)化雙加壓法硝酸生產(chǎn)裝置也順利投產(chǎn)，2008年11月河南 晉開公司及2009年11月河南晉開公司（國產(chǎn)機(jī)組）年產(chǎn) 27萬噸/年國產(chǎn)化雙 加壓法硝酸生產(chǎn)裝置相繼順利投產(chǎn)。上述幾套裝置的成功運(yùn)行表明，“雙加壓”法 硝酸工藝技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，產(chǎn)品濃度高，環(huán)保效益好，運(yùn)轉(zhuǎn)率高。采用“雙加壓”生產(chǎn)工藝已成為新建硝酸裝置的首選。所以，雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝是成熟的，近年來的發(fā)展趨勢是提高操作壓力、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高成品酸濃度、降低尾氣中的N OX含量、在系統(tǒng)回收 能量方面實(shí)現(xiàn)自給有余、并兼顧投資和消耗，以進(jìn)一步改善裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)。三種工藝技術(shù)數(shù)據(jù)及消耗比較表（以 1噸100%hnO3

7、）項(xiàng) 目單位全中壓法全高壓法雙加壓法氧化壓力MPa(a)吸收壓力MPa(a)氨耗T鋁耗（回收前）G電耗Kwh1025冷卻水（白日。C）3 m170176160副產(chǎn)蒸汽T產(chǎn)品酸濃度w%516060氨氧化率%9694Nox吸收率%98尾氣NOx含量PPm2000200 500200 (處理后0 100)說明：D用電不包括照明、通風(fēng)及加熱，全高壓法包括冰機(jī)用電。2）所需蒸汽不包括采暖、蒸汽伴管及防凍用汽。從上表可以看出：中壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝，酸濃度可達(dá) 51%但尾氣中氧化氮排放濃度含量高達(dá)2000Ppm（V）,需要進(jìn)行尾氣處理；而且由于稀硝酸濃度較 低，增加濃硝生產(chǎn)能耗和成本，生產(chǎn)工藝落后，本項(xiàng)目不

8、再考慮。為了兼顧氧化率、鉗損耗、后序吸收裝置吸收率、環(huán)保、能耗、運(yùn)行費(fèi)用2.1.2 濃硝酸工業(yè)生產(chǎn)濃硝酸工藝路線有：直接合成法（直硝法）、間接濃縮法（間硝法） 及共沸蒸儲法（共沸法）。我國生產(chǎn)濃硝酸所采用的是直硝法和間硝法，共沸法 我國尚未米用。直硝法通過氨氧化、冷卻吸收、漂白冷凝、高壓合成等步驟直接合成濃硝 酸。蘭州石化公司、吉化公司、大連化學(xué)工業(yè)公司、南化公司、淮南化工總 廠、四川瀘天化股份有限公司等均采用該法。間硝法是借助于脫水劑將稀硝酸精儲后得到濃硝酸。1964年我國采用硝酸鎂作脫水劑的中試成功后，很快應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。目前濟(jì)南化肥廠、上海染 化、川化、山東魯光化工廠、河南開封化肥廠、

9、鄂西等企業(yè)均采用該方法。該 法流程短，工藝簡單，投資較少。本項(xiàng)目擬采用“硝酸鎂”法生產(chǎn)濃硝酸，該生產(chǎn)技術(shù)在國內(nèi)已十分成熟，且已成系列化。2.2工藝流程簡述2稀硝酸（1）氨一空氣混合氣的制備：界區(qū)來的原料液氨進(jìn)入氨蒸發(fā)器，大部分液氨在105c下將氨蒸發(fā)。此過程 可間斷或連續(xù)操作。由氨蒸發(fā)器來的氨氣送至氨過熱器，與氨輔助蒸發(fā)器來的熱氣氨在此混合，經(jīng)過低壓蒸汽加熱的氣氨先在氨過濾器過濾除油及雜質(zhì)后進(jìn)入氨一空氣混合器，然后進(jìn)入氨氧化爐。氨氧化用工藝空氣經(jīng)空氣入口消音器過濾器后進(jìn)入空氣壓縮機(jī)。出壓縮機(jī)的空氣分一次和二次空氣：一次空氣去氨 一空氣混合器，二次空氣去漂白塔(2)氨的氧化和熱能回收：氨一空氣混

10、合氣在氨氧化爐內(nèi)均勻分布于鉗網(wǎng)上，進(jìn)行氧化反應(yīng)：4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q氨氧化反應(yīng)所釋放出的熱量使氧化氮?dú)怏w溫度升高至860 C ,此氣流經(jīng)安裝在氨氧化下部的過熱器和廢熱鍋爐回收熱量后，溫度降至400c。(3) 一氧化氮氧化及吸收：出廢熱鍋爐的氧化氮?dú)怏w流經(jīng)串聯(lián)的高溫氣一氣換熱器及省煤器溫度降至156C ,隨著溫度的降低，混合氣中的一氧化氮氧化為二氧化氮：2NO+O2=2NO2+Q氧化氮?dú)膺M(jìn)入低壓反應(yīng)水冷凝器用冷卻水冷卻到50 C 40C,氧化氮?dú)夂屠淠嵋黄鹚腿胛账撞?。在吸收塔塔板上氧化氮?dú)獗凰丈上跛?，總?應(yīng)如下：3NO2+H2O=2HNO3+NO+142 kcal

11、/kg生產(chǎn)硝酸所需的工藝水由工藝水泵送至吸收塔頂部，與塔底進(jìn)入的氧化氮 氣體逆流接觸，在吸收塔塔板上冷卻盤管移走吸收熱和氧化熱，在吸收塔底生 成濃度為60%勺稀硝酸，進(jìn)入漂白塔頂部塔板，由漂白塔底部通入二次空氣氣提 出溶解在酸中的NOxH體。二次空氣先在二次空氣冷卻器中被來自吸收塔的尾氣冷卻到約120 C后進(jìn)入漂白塔底部，漂白后的氣體與氧化氮分離器出來的氧化氮?dú)怏w混合后進(jìn)入氧 化氮壓縮機(jī)。經(jīng)漂白后的成品酸含HNO2100pp m在酸冷卻器中用冷卻水冷卻到 50c后,送出界外至濃硝酸裝置及成品酸貯梢。吸收塔頂出來的尾氣進(jìn)入尾氣分離器以除去夾帶的霧沫。然后經(jīng)二次空氣 冷卻器，尾氣予熱器及高溫氣 一

12、氣換熱器，將尾氣加熱至360C,經(jīng)氨還原反應(yīng) 器處理后尾氣入尾氣膨脹機(jī)，在此可回收總壓縮功的60%尾氣經(jīng)尾氣排氣筒排 入大氣，尾氣中含 NOxC 100Ppm(v)。2濃硝酸由稀硝裝置來的60%勺稀硝酸與72%勺濃硝酸鎂溶液，通過流量調(diào)節(jié)閥按 比例混合，HNO: MgNO含80。90%肖酸的氣體進(jìn)入精儲段，進(jìn)入漂白塔底部。由漂白塔頂出來的濃 硝酸蒸汽進(jìn)入濃硝酸冷凝器，冷凝出的酸經(jīng)氣液分離器與分配酸封，58%的冷凝酸進(jìn)入回流酸封，作為回流液返回濃縮塔，42%勺冷凝酸進(jìn)入漂白酸封回流進(jìn)漂白塔。由氣液分離器分離出的硝酸尾氣經(jīng)塔尾噴射器，吸收成酸性水，進(jìn)入 塔尾水循環(huán)梢。脫除氮氧化物的冷凝酸由漂白塔底

13、出來進(jìn)入成品酸冷卻器，冷 卻到常溫后，自流進(jìn)濃硝酸中間梢，由濃硝酸泵送往罐區(qū)的濃硝酸貯梢。硝酸鎂加熱器中的稀硝酸鎂溶液(66%流入稀硝酸鎂貯梢，由稀硝鎂泵送 往硝酸鎂蒸發(fā)器，進(jìn)行真空蒸發(fā)(真空度約600mmHg濃縮后的濃硝酸鎂溶液流入濃硝酸鎂貯梢，由濃硝酸鎂泵送往混合分配器與稀硝酸混合循環(huán)使用。二 次蒸汽進(jìn)入間接冷凝器冷卻，冷凝液進(jìn)入鎂尾水循環(huán)梢，不凝氣經(jīng)鎂尾噴射器 吸收，進(jìn)入鎂尾水循環(huán)梢。塔尾噴射器出來的液體自流入塔尾水循環(huán)梢，由酸性水循環(huán)泵打入塔尾噴射器循環(huán)使用。塔尾水循環(huán)梢和鎂尾水循環(huán)梢多余的酸性水提濃或后部分去稀 硝酸裝置作為工藝水回用，部分去循環(huán)水作補(bǔ)充水。主要設(shè)備選擇.1稀硝酸.1

14、.1氧化爐-廢熱用爐氧化爐 廢熱鍋爐連為一體，上部為氧化爐，下部為廢熱鍋爐，上部直徑為 3600,下部直徑為3000,上下殼體由法蘭連接，設(shè)備采用冷壁設(shè)計(jì)，保證了 法蘭密封和整個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)合理。該設(shè)備是氧化爐，過熱器和廢熱鍋爐三體合一， 設(shè)備重約為40噸0氧化爐采用大功率燈絲式點(diǎn)火器，保證一次點(diǎn)火成功。本設(shè)備的最大特點(diǎn)是設(shè)備一次安裝零維修，連續(xù)生產(chǎn)，選用 1臺。.1.2吸收塔吸收塔采用高吸收率，不等板間距篩板塔，設(shè)備直徑3400mm ,高度為58640mm ,設(shè)備殼體及塔盤材料用304L不銹鋼，共有32塊塔盤。塔板采用單 溢流雙S形流液方式，大型塔盤采用分塊活動連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，接觸面積 大，

15、效率高。塔盤上裝有冷卻盤管，冷卻管用 304L.1.3四合一機(jī)組“四合一”機(jī)組主體設(shè)備由四個(gè)部分組成：空氣壓縮機(jī)、氧化氮壓縮機(jī)、尾氣 膨脹機(jī)、蒸汽透平?！八暮弦弧睓C(jī)組是“雙加壓”法硝酸裝置的關(guān)鍵設(shè)備集壓縮設(shè)備：空氣壓縮機(jī)、 NOX壓縮機(jī)和驅(qū)動設(shè)備：蒸汽透平、尾氣透平于一體，它是關(guān)系到該裝置能否 長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。關(guān)于“四合一”機(jī)組，世界上最有經(jīng)驗(yàn)的制造商有兩家：德國的GHH公司及 瑞士蘇爾壽（SULZER）公司，現(xiàn)兩家公司已經(jīng)重整合并。在國內(nèi)陜西鼓風(fēng)機(jī)廠曾引進(jìn)瑞士蘇爾壽（SULZER）公司軸流壓縮機(jī)的專利和技術(shù)為云南云峰公司、石家莊化肥廠、遼陽化纖、南化、安徽華泰公司等年產(chǎn)10萬噸硝酸裝置配套生產(chǎn)“四合一”機(jī)組qootzd國產(chǎn)化機(jī)組河南晉開、陜西興化二家開車，分別于2008年11月和2009年11月成功開車，性能考核指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計(jì)值。本項(xiàng)目350t/d硝酸裝置擬擬采用陜西鼓風(fēng)機(jī)廠硝