АБСОРБЦИОННАЯ КОЛОННА И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2024 года по МПК C01B21/40 B01D53/14 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к вертикальной абсорбционной колонне для производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты и к способу производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты. Более конкретно настоящее изобретение относится к вертикальной абсорбционной колонне и абсорбционному способу, где оксиды азота абсорбируются водой с применением структурированной насадки и специально сконструированного жидкостного распределителя, применение которого в указанном способе и абсорбционной колонне представляет собой новизну.

Предпосылки настоящего изобретения

Чистая азотная кислота представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, имеющую резкий запах. Азотную кислоту производят в больших количествах, осуществляя, главным образом, каталитическое окисление аммиака (процесс Оствальда). Аммиак превращается в азотную кислоту в две стадии. Сначала аммиак окисляется на платиновой сетке, и при этом образуются оксид азота(II) и вода (уравнение реакции 1):

Продукт реакции согласно уравнению 1, представляющий собой оксид азота(II) NO, затем окисляется, и при этом образуются высшие оксиды азота NO_x, представляющие собой, в частности, диоксид азота NO₂ (газ), а также тетраоксид диазота N₂O₄ (газ), согласно уравнениям реакций 2 и 3:

Окисление NO до оксидов азота NO_x (которые определены в настоящем документе как представляющие собой по меньшей мере диоксид азота NO₂ и тетраоксид диазота N₂O₄) на установках для производства азотной кислоты в настоящее время осуществляется посредством комбинации двух способов: охлаждение газа, которое сдвигает равновесие в сторону образования NO₂; и предоставление достаточного времени выдерживания, которое обеспечивает завершение гомогенной реакции окисления.

После этого NO₂ и N₂O₄ абсорбируются водой в абсорбционной колонне (также называемой термином «абсорбционная башня»), и в результате этого образуются азотная кислота и оксид азота(II) (уравнения реакций 4 и 5):

Остаточный оксид азота(II) повторно окисляется в абсорбционной колонне до высших оксидов азота, которые затем превращаются в азотную кислоту. Как правило, достигаемая эффективность абсорбции находится в диапазоне от 98,2 до 99,3%.

С применением указанного способа получается разбавленная азотная кислота, концентрация которой составляет вплоть до 68%, что представляет собой азеотропную смесь. В процессе ректификации концентрация азотной кислоты может быть увеличена вплоть до 99%, что представляет собой концентрированную азотную кислоту.

Суммарная реакция выражена следующим уравнением 6:

Отходящий газ из абсорбционной колонны, содержащий продукт реакции NO и не прореагировавшие NO₂ и N₂O₄, как правило, обрабатывают в установке для нейтрализации оксидов азота NO_x перед выпуском в окружающую среду. Без этой обработки отходящий газ создает проблему загрязнения воздуха и наблюдается как типичный шлейф рыже-бурого цвета с резким запахом, выходящий из верхней части абсорбционной колонны.

Типичная абсорбционная колонна содержит от 30 до 50 горизонтальных пластин (также называемых тарелками), из которых не охлаждаются только верхние 8-9 пластин. Охлаждение требуется для других тарелок, поскольку экзотермическими являются все реакции в способе производства азотной кислоты.

Газообразные оксиды азота, которые должны быть абсорбированы, направляются в абсорбционную колонну в противоточном режиме по отношению к воде, используемой для абсорбции указанных газообразных оксидов азота. Азотная кислота, которая образуется в результате абсорбции, перетекает из верхней части в нижнюю часть абсорбционной колонны. Равновесие реакции, выраженной уравнением 4, выражается через парциальные давления компонентов и представляет собой функцию температуры, причем низкие температуры являются благоприятными для образования азотной кислоты. Однако диоксид азота быстро образует равновесную смесь с соответствующим димером, представляющим собой тетраоксид диазота, причем для образования являются благоприятными низкая температура и высокий давление. Механизмы и определяющие скорость стадии образования кислоты изменяются в зависимости от концентрации и степени окисления тетраоксида диазота. При высоких концентрациях тетраоксида диазота (>40 мас. %) N₂O₄ представляет собой основной путь к образованию азотной кислоты. При менее высоких концентрациях тетраоксида диазота становится более важным комбинированный механизм, в котором участвуют NO₂, N₂O₃ и HNO₂. Следовательно, в абсорбционном способе участвуют многочисленные реакционноспособные компоненты в газовой фазе, и модель реакции оказывается усложненной, но хорошо известной специалистам в данной области техники.

Образование азотной кислоты происходит в результате абсорбции NO₂ или N₂O₄ водой и окисления до азотной кислоты, что осуществляется различными способами в зависимости от давления в абсорбционной системе. В традиционной современной двойной установке для производства азотной кислоты в процессе при среднем давлении сжатый технологический газ, образующийся в результате сжигания аммиака, поступает в нижнюю часть абсорбционной колонны, которая, как правило, представляет собой тарельчатую (пластинчатую) колонну, и проходит вверх через абсорбционную колонну в противоточном режиме по отношению к технологической воде, которая вводится в верхнюю часть колонны. Слабая/разбавленная кислота, образующаяся за счет сконденсированного пара, который присутствует в технологическом газе, вводится на соответствующем уровне абсорбционной колонны. В тарельчатых абсорбционных колоннах окисление газообразных оксидов азота осуществляется в свободных пространствах между тарелками, и абсорбция происходит на тарелках. Тарелки представляют собой колпачковые пластины или перфорированные (ситовые) пластины, на которых протекает жидкость, в то время как газ диффундирует через небольшие отверстия в ситовых тарелках или через колпачки. Тарелки в абсорбционной колонне содержат охлаждающие приспособления для отвода тепла, выделяющегося при абсорбции, в частности, в нижней части колонны. Отходящий газ, содержащий оксиды азота, обрабатывают в целях удаления или уменьшения содержания оксидов азота, которые присутствуют в отходящем газе, перед его пропусканием в расширительную турбину для утилизации энергии сжатия. Произведенную азотную кислоту пропускают в продувочную колонну, в которой происходит удаление растворенных газообразных оксидов азота, содержащихся в азотной кислоте.

Основной выходящий поток из установки для производства азотной кислоты представляет собой отходящий газ, содержащий оксиды азота из абсорбционной колонны. Выбросы отходящего газа могут быть сокращены до минимума посредством оптимизации технологических условий, повышения эффективности абсорбции и/или применения специальных способов обработки отходящего газа. Капиталовложения для снижения выбросов оксиды азота в определенной степени компенсируются за счет увеличения выхода азотной кислоты в качестве продукта. Однако требование снижения выбросов оксидов азота зачастую должно быть сбалансировано с экономическими и производственными требованиями.

Конструкция абсорбционных колонн для производства азотной кислоты обеспечивает специализированный способ, для которого требуются индивидуальные условия на каждой стадии абсорбции в соответствии с требованиями охлаждения и объемов воздуха или другого кислородсодержащего газа, в котором присутствует кислород, необходимый для окисления оксидов азота. Для традиционного способа производства азотной кислоты требуются значительные капиталовложения, и такая установка производит значительное воздействие на окружающую среду. Таким образом, существует требование обеспечения более эффективного способа производства азотной кислоты по сравнению с традиционным промышленным способом; кроме того, существует требование уменьшения воздействия установки для производства азотной кислоты на окружающую среду. Что особенно важно, по соображениям охраны окружающей среды, существует требование более устойчивого производства азотной кислоты, и, таким образом, должно быть сокращено до минимума содержание газообразных оксидов азота в отходящем газе.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

В документе ЕР 0256533 A (Norsk Hydro, 28 октября 1992 года) раскрыты способ и устройство для уменьшения содержание оксидов азота ниже 200 ч./млн в отходящих газах из абсорбционной колонны для производства азотной кислоты. В целях уменьшения содержания диоксида азота (NO₂) в отходящем газе соотношение между площадью контактной поверхности и свободным газовым пространством регулируется посредством увеличения высоты уровня перетока жидкости и пространства для окисления между пластинами. Кроме того, уменьшение высоты пространства над самой верхней пластиной приводит к уменьшению степени окисления NO до NO₂.

В документе WO 02/083260 А2 (Koch-Glitsch LP, 24 октября 2002 года) раскрыт жидкостный распределитель в колонне с массообменом, который распределяет жидкость в расположенный под ним массообменный слой, содержащий один или несколько неупорядоченных, решетчатых или структурированных насадочных элементов. Зубчатый переливной барьер используется для распределения жидкости через направленные вниз зубцы зубчатого переливного барьера в расположенный под ним массообменный слой. Здесь не упоминается ни применение в абсорбционной колонне на стадии абсорбции в способе производства, ни применение зубчатого переливного барьера для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя.

В документе US 4,816,191 (Koch Engineering Company, 28 марта 1989 года) раскрыт жидкостный распределитель для газожидкостной контактной колонны, который также содержит зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вниз зубцы зубчатого переливного барьера в расположенную под ним колонну. Здесь не упоминаются структурированные насадки.

В документе WO 2020/169465 A1 (Yara International ASA, 2020 год) раскрыта вертикальная продувочная колонна для удаления растворенных оксидов азота из водного раствора азотной кислоты с применением продувочного газа, такого как воздух, азот, кислород или их комбинации, в способе производства азотной кислоты, причем в колонне присутствуют структурированная насадка; жидкостный распределитель, содержащий загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения водного раствора азотной кислоты, содержащего растворенные оксиды азота, через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя, который расположен над структурированной насадкой для распределения водного раствора азотной кислоты, содержащего растворенные оксиды азота, на структурированную насадку; впуск и выпуск, из которых оба являются подходящими для водного раствора азотной кислоты; а также впуск и выпуск, из которых оба являются подходящими для продувочного газа. Здесь не раскрыта комбинация, которую составляют как тарелки, так и структурированная насадка. Кроме того, здесь не раскрыт отдельный впуск для введения газообразного кислорода в продувочную колонну.

Применение структурированной насадки в массообменных колоннах является общеизвестным, например, в способах дистилляции, способах разделения и в некоторых способах абсорбции (последние раскрыты, например, в работе Decanini и др. Ind. Eng. Chem. Res., 2000, 39, 5003-5011). Хотя структурированная насадка обладает преимуществами по сравнению с традиционной насадкой или другими внутренними элементами в колонне, существуют несколько аспектов, которые влияют на применение структурированной насадки в массообменных процессах, такие как значительно более высокая стоимость, сложности в эксплуатации, например, вследствие условий заполнения и терморегулирования, не говоря о других проблемах. Структурированные насадки никогда не находили применения в абсорбционных колоннах в способе производства азотной кислоты. Вследствие экзотермической природы реакций абсорбции очень большая теплота абсорбции должна выделяться в абсорбционной колонне, оборудованной структурированной насадкой, и должно быть обеспечено наружное охлаждение, которое усложняет способ в целом.

Таким образом, по-прежнему требуется абсорбционная колонна, которая обеспечивает более эффективную абсорбцию газообразных оксидов азота, что, в свою очередь, допускает уменьшение размеров абсорбционной колонны и/или сокращение выбросов оксидов азота через выпуск абсорбционной колонны.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения раскрыта вертикальная абсорбционная колонна для абсорбции водой оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, для производства водного раствора азотной кислоты. Абсорбционная колонна содержит:

- жидкостный распределитель, содержащий загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер, предназначенный для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя и расположенный непосредственно над структурированной насадкой;

- структурированную насадку;

- пластинчатую насадку, содержащую множество горизонтальных пластин, содержащих охлаждающие приспособления;

- впуск для введения кислорода в нижнюю часть вертикальной абсорбционной колонны;

- впуск для технологического газа, содержащего оксиды азота, из процесса окисления аммиака в нижней части вертикальной абсорбционной колонны;

- впуск для водного раствора в верхней части вертикальной абсорбционной колонны;

- по меньшей мере один выпуск для азотной кислоты в нижней части вертикальной абсорбционной колонны; и

- выпуск для отходящего газа, содержащего оксиды азота, в верхней части вертикальной абсорбционной колонны.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что структурированная насадка в абсорбционной колонне в комбинации с жидкостным распределителем, содержащим загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя, обеспечивает более эффективную абсорбцию газообразных оксидов азота, что, в свою очередь, допускает уменьшение размеров абсорбционной колонны и/или сокращение выбросов оксидов азота через выпуск абсорбционной колонны.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения раскрыт абсорбционный способ производства водного раствора азотной кислоты посредством абсорбции водой оксидов азота из технологического газа, содержащего оксиды азота, в вертикальной абсорбционной колонне согласно настоящему изобретению. Способ включает следующие стадии:

- введение водного раствора в верхнюю часть вертикальной абсорбционной колонны через жидкостный распределитель;

причем водный раствор предпочтительно представляет собой технологическую воду, в которой практически отсутствуют оксиды азота;

- пропускание водного раствора вниз в вертикальную абсорбционную колонну через структурированную насадку и пластинчатую насадку; и

- введение водного раствора в контакт с технологическим газом, содержащим оксиды азота из процесса окисления аммиака и движущийся в противоточном направлении по отношению к водному раствору через структурированную насадку и пластинчатую насадку.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения раскрыт способ производства азотной кислоты. Способ включает следующие стадии:

- окисление аммиака с получением оксида азота(II);

- окисление оксид азота(II) до высших оксидов азота, преимущественно представляющих собой NO₂ и N₂O₄;

- абсорбция оксидов азота водой в вертикальной абсорбционной колонне с применением абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению и получением водного раствора азотной кислоты;

- удаление растворенных оксидов азота из водного раствора азотной кислоты с применением продувочной колонны;

- возвращение удаленных оксидов азота в абсорбционную колонну с применением абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению для последующего превращения удаленных оксидов азота в азотную кислоту.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения раскрыт способ сокращения до минимума количества газообразных оксидов азота в отходящем газе из вертикальной абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению в абсорбционном способе согласно настоящему изобретению или в способе производства азотной кислоты согласно настоящему изобретению. Способ включает следующие стадии:

- поддержание температуры 2-5 самых верхних горизонтальных пластин в диапазоне от 5 до 35°С, и/или

- поддержание концентрации оксидов азота в технологическом газе в свободном пространстве между 2-5 самыми верхними горизонтальными пластинами, составляющей менее чем 5000 об.ч./млн, предпочтительно от 100 до 5000 об.ч./млн, предпочтительнее от 100 до 2000 об.ч./млн и еще предпочтительнее от 150 до 250 об.ч./млн.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения раскрыто применение вертикальной абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению для абсорбции оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, водным раствором для производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения раскрыто применение в вертикальной абсорбционной колонне согласно настоящему изобретению для абсорбции водой оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, для производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты, структурированной насадки в комбинации с жидкостным распределителем, содержащим загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя и расположенным непосредственно над структурированной насадкой для распределения жидкости на структурированную насадку.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 проиллюстрировано схематическое представление абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 проиллюстрировано схематическое представление структурированной насадки, которая находит применение в абсорбционной колонне согласно настоящему изобретению.

На фиг. 3 проиллюстрировано схематическое представление абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению с рециркуляционным контуром для азотной кислоты.

На фиг. 4 проиллюстрировано изображение, представляющее пример жидкостного распределителя для применения в комбинации со структурированной насадкой в абсорбционной колонне и демонстрирующее зубчатый переливной барьер с направленными вверх зубцами.

На фиг. 5 проиллюстрировано изображение, представляющее перфорированные тарелки жидкостного распределителя, расположенные непосредственно на структурированной насадке в вертикальной абсорбционной колонне.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Во всем тексте описания и формулы настоящего изобретения слово «включать» и соответствующие видоизменения означают «включающий, но без ограничения», и они не предназначены, чтобы исключать, и не исключают другие фрагменты, добавки, компоненты, целые числа или стадии. Во всем тексте описания и формулы настоящего изобретения грамматические формы единственного числа могут означать и множественное число, если иное условие не требуется согласно контексту. В частности, когда в описании настоящего изобретения используется неопределенный артикль, это следует понимать как обозначение множественного числа, а также единственного числа, если иное условие не требуется согласно контексту.

Признаки, целые числа, характеристики, соединения, химические фрагменты или группы, описанные в сочетании с конкретным аспектом, вариантом осуществления или примером настоящего изобретения, следует понимать как применимые к любому другому аспекту, варианту осуществления или примеру, который описан в настоящем документе, если при этом отсутствует несовместимость. Все признаки, которые представляет описание настоящего изобретения (а также любая сопровождающая формула изобретения, реферат и фигуры), и/или все стадии любого способа или процесса, которые описаны указанным образом, могут быть объединены в любой комбинации, за исключением комбинаций, в которых по меньшей мере некоторые из таких признаков и/или стадий являются взаимоисключающими. Настоящее изобретение не ограничивается подробностями любых представленных выше вариантов осуществления. Настоящее изобретение распространяется на любой новый признак или на любую новую комбинацию признаков, которые представляет описание настоящего изобретения (а также любая сопровождающая формула изобретения, реферат и фигуры), или на любую новую стадию или на любую новую комбинацию стадий любого способа или процесса, который описан указанным образом.

Представление численных значений посредством численных диапазонов распространяется на все целые и дробные значения в пределах указанных диапазонов, а также на определенные конечные точки. Термин, определяющий диапазон «от... до...» или «между... и...», при использовании для обозначения диапазона измеряемого значения, такого как параметр, количество, период времени и аналогичное значение, предназначен для включения пределов, связанных с диапазоном, который должен быть описан.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена вертикальная абсорбционная колонна для абсорбции водой оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, для производства водного раствора азотной кислоты. Абсорбционная колонна содержит:

- жидкостный распределитель, содержащий загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя и расположенный непосредственно над структурированной насадкой;

- структурированную насадку;

- пластинчатую насадку, содержащую множество горизонтальных пластин, содержащих охлаждающие приспособления;

- впуск для введения кислорода в нижнюю часть вертикальной абсорбционной колонны;

- впуск для технологического газа, содержащего оксиды азота, из процесса окисления аммиака в нижней части вертикальной абсорбционной колонны;

- впуск для водного раствора в верхней части вертикальной абсорбционной колонны;

- по меньшей мере один выпуск для азотной кислоты в нижней части вертикальной абсорбционной колонны; и

- выпуск для отходящего газа, содержащего оксиды азота, в верхней части вертикальной абсорбционной колонны.

Как определено в настоящем документе, водный раствор выбран из группы, которую составляют вода, или водный раствор, содержащий вплоть до 0,5 мас. % азотной кислоты, или водный раствор, содержащий вплоть до 1 мас. % нитрата аммония, или их комбинации.

Далее рассмотрим фиг. 1 и 3, на которых проиллюстрирована абсорбционная колонна 1 согласно настоящему изобретению, содержащая структурированную насадку 2, впуск 3 для технологического газа, выпуск 4 для отходящего газа, впуск 5 для воды, конденсата азотной кислоты или конденсата нитрата аммония и выпуск 6 для азотной кислоты.

Неожиданно авторы настоящего изобретения обнаружили, что структурированная насадка в абсорбционной колонне, с которой находится в комбинации жидкостный распределитель, содержащий загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя, обеспечивает более эффективную абсорбцию газообразных оксидов азота, что, в свою очередь, допускает уменьшение размеров абсорбционной колонны и/или сокращение выбросов оксидов азота через выпуск абсорбционной колонны.

Примерные структурированные насадки представляют собой гофрированные тонкие металлические листы (например, имеющие толщину от 1 до 2 мм), вспененные металлические конструкции, проволочные сетки, причем эти листы расположены вертикально и складки гофрированных листов ориентированы под углом к вертикальной оси (фиг. 2). Гофрированные металлические листы могут быть перфорированными и/или иметь текстурированную поверхность. Материал структурированной насадки должен выдерживать вызывающую коррозию среду и температуру в абсорбционной колонне в течение продолжительного времени. Подходящие материалы представляют собой кислотоустойчивые нержавеющие стали, подходящие пластические материалы и титан. Кроме того, структурированная насадочная секция должна иметь достаточную механическую прочность, чтобы выдерживать вес насадки и жидкости в условиях эксплуатации.

На фиг. 4 приведена иллюстрация, представляющая жидкостный распределитель для применения в комбинации со структурированной насадкой в вертикальной абсорбционной колонне в способе производства азотной кислоты согласно настоящему изобретению. Жидкостный распределитель содержит следующие элементы: зубчатый переливной барьер 301, загрузочная коробка 302, одна или несколько тарелок 303 и решетка 304. Жидкостный распределитель расположен на верхней части структурированной насадки в вертикальной абсорбционной колонне в колонне/башне химической установки. Водный раствор поступает в загрузочную коробку 302. Водный раствор распределяется в перфорированные тарелки через зубчатый переливной барьер. В нижней части перфорированных тарелок находятся многочисленные мелкие отверстия. Таким образом, оптимизируется распределение водного раствора в перфорированные тарелки, оптимизируется площадь поверхности между водным раствором и газообразным оксидом азота, поддерживается минимальным величина потока оксида в абсорбционную секцию, и оптимизируется перепад давления.

На фиг. 5 приведена иллюстрация, представляющая перфорированные тарелки 402 жидкостного распределителя, где перфорированные тарелки 402 расположены непосредственно на структурированной насадке 401.

Жидкостный распределитель содержит загрузочную коробку для приема водного раствора, который поступает в абсорбционную колонну. Водный раствор распределяется из загрузочной коробки в перфорированные тарелки.

Загрузочная коробка содержит направленный вверх зубчатый переливной барьер. Зубчатый переливной барьер может быть расположен на одном или обоих из продольных краев загрузочной коробки. Водный раствор распределяется из загрузочной коробки через зубцы и поступает в перфорированные тарелки. Применение зубчатого переливного барьера и его расположение внутри распределителя будет дополнительно способствовать оптимизации массообмена между оксидами азота и водным раствором.

Зубцы переливных барьеров, имеющие различные формы, такие как зубцы, имеющие V-образные формы, корончатые формы, U-образные формы, могут обеспечивать одинаковый или аналогичный эффект. Термин «зубчатый переливной барьер» следует понимать таким образом, что он означает не только пилообразную форму, но также и другие нелинейные формы, которые обеспечивают одинаковый или аналогичный эффект распределения водного раствора.

Согласно следующему варианту осуществления загрузочная коробка может содержать отверстия нижней части и/или в стенках для распределения водного раствора в перфорированные тарелки. Эти отверстия могут быть круглыми или могут иметь форму вертикальных или горизонтальных щелей.

Нижняя часть загрузочной коробки может быть расположена на более высоком уровне, чем перфорированные тарелки. Согласно следующему варианту осуществления нижняя часть загрузочной коробки может быть расположена на такой же высоте, как нижняя часть перфорированных тарелок. Если загрузочная коробка содержит зубчатый переливной барьер, зубцы должны быть расположены выше, чем верхний край перфорированных тарелок.

Перфорированные жидкостные распределительные тарелки могут быть расположены на опорных решетках или непосредственно на структурированной насадке.

Согласно настоящему изобретению секция абсорбционной колонны предшествующего уровня техники, в которой присутствуют традиционные тарелки и отсутствуют какие-либо структурированные насадки, заменена секцией структурированной насадки. Посредством замены традиционных тарелок структурированной насадкой в секции абсорбционной колонны могут быть значительно уменьшены размеры абсорбционной колонны, в частности, может быть значительно уменьшена высота колонны. Кроме того, посредством замены традиционных тарелок структурированной насадкой в секции значительно уменьшается количество газообразных оксидов азота в отходящем газе, что также приводит к повышению выхода в способе производства азотной кислоты. Очень большая площадь поверхности секции структурированной насадки обеспечивает очень большую поверхность раздела между газом и жидкостью, что обеспечивает высокий массообмен. Большая поверхность раздела между газом и жидкостью приводит к значительному увеличению эффективности абсорбции газообразных оксидов азота жидкостью по сравнению с традиционными абсорбционными тарелками. Кроме того, большая поверхность раздела между газом и жидкостью также приводит к увеличению скорости десорбции и окисления образующихся газообразных оксидов азота. В том случае, когда абсорбционная колонна, состоящая в основном из неструктурированных насадок в форме ситовых тарелок, была модифицирована таким образом, чтобы в ней содержалась структурированная насадка, согласно оценкам, выбросы оксидов должны были уменьшиться от 5200 ч./млн до 3200 ч./млн.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне жидкостный распределитель и структурированная насадка расположены между впуском для воды и самой верхней горизонтальной пластины пластинчатой насадки, и жидкость представляет собой воду.

Оказывается особенно предпочтительным присутствие структурированной насадки, которая расположена в самой верхней части абсорбционной колонны. По существу, теплота абсорбции, выделяющаяся в результате абсорбции газообразных оксидов азота водой или разбавленной азотной кислотой, принимает свое максимальное значение в нижней части абсорбционной колонны, где поступающие газы находятся при очень высокой температуре и своей максимальной концентрации внутри колонны.

Следовательно, абсорбция газообразных оксидов азота принимает свое максимальное значение в нижней части абсорбционной колонны. Таким образом, максимальная теплота абсорбции производится в нижней части абсорбционной колонны и может быть эффективно утилизирована только в том случае, если используется достаточно холодная охлаждающая среда, такая как вода или аммиак, с применением теплообменной системы. Достаточное охлаждение воды представляет собой значительные расходы. Следовательно, доведение до максимума абсорбции в нижней части абсорбционной колонны подразумевает соответствующие расходы энергии, используемой в охлаждающей воде, которая находит применение в теплообменной системе для утилизации теплоты абсорбции, выделяющейся в результате абсорбции газообразных оксидов азота.

С другой стороны, в самой верхней части колонны концентрация газообразных оксидов азота уменьшается по отношению к концентрации газообразных оксидов азота, которые поступают в абсорбционной колонне в ее нижней части; действительно, когда газообразные оксиды азота перемещаются из нижней части в верхнюю часть колонны, их концентрация уменьшается по мере того, как они постепенно абсорбируются при прохождении через горизонтальные пластины, которые составляют пластинчатую насадку. Следовательно, можно предположить, что абсорбция газообразных оксидов азота в верхней части абсорбционной колонны оказывается менее эффективный, чем в нижней части колонны. Таким образом, применение структурированной насадки оказывается особенно предпочтительным в самой верхней части колонны. Кроме того, поскольку концентрация газообразных оксидов азота в самой верхней части абсорбционной колонны составляет менее чем соответствующая концентрация в нижней части абсорбционной колонны, производимая теплота абсорбции газообразных оксидов азота уменьшается таким образом, что теплообменная система, например, содержащая воду при температуре в диапазоне от 5 до 45°С, будет достаточной для утилизации теплоты абсорбции.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что замена структурированной насадкой верхней секции традиционной абсорбционной колонны, в которой отсутствует структурированная насадка, приведет к значительному уменьшению концентрации газообразных оксидов азота в отходящем газе и, таким образом, к увеличению выхода в способе производства азотной кислоты. Принимая во внимание значительные объемы производства на установке для производства азотной кислоты установка, такое увеличение выхода будет представлять собой значительную экономию как в отношении увеличения количества производимой азотной кислоты, так и в отношении уменьшения количества оксидов азота, которые должны быть нейтрализованы. В результате расположения структурированной насадки в верхней части абсорбционной колонны становится необязательным охлаждение посредством теплообмена. Технологическая вода, добавляемая выше структурированной насадки, будет обеспечивать достаточное охлаждение секции структурированной насадки в целях осуществления реакций эффективным образом. В частности, абсорбционная колонна может содержать пятьдесят тарелок, из которых восемь или девять самых верхних тарелок внутри абсорбционной колонны содержат структурированные насадки и охлаждаются.

Поскольку эффективность абсорбции принимает максимальное значение в верхней части, то оказывается возможной эксплуатация с уменьшенным диаметром верхней секции. Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне используется новая конструкция верхней секции абсорбционной колонны.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне кислород представляет собой газообразный кислород, и впуск для технологического газа и впуск для введения газообразного кислорода представляют собой отдельные впуски. Посредством введения дополнительного кислорода, предпочтительно представляющего собой газообразный кислород, увеличивается степень превращения NO в высшие оксиды азота. Этот эффект известен из работы Kankani и др., Chemical Engineering Journal, 278 (2015) 430-446. Преимущественно абсорбционная колонна согласно настоящему изобретению сконструирована таким образом, чтобы обрабатывать оксиды азота в повышенном количестве, и, таким образом, снова увеличивается эффективность абсорбции.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне жидкостный распределитель и структурированная насадка расположены между самой нижней горизонтальной пластиной пластинчатой насадки и впуском технологического газа, содержащего оксиды азота, и жидкость представляет собой водный раствор азотной кислоты.

Поскольку концентрация газообразных оксидов азота принимает максимальное значение в нижней части колонны, оказывается особенно важным обеспечение эффективной абсорбции в этой нижней части колонны в целях предотвращения выбросов оксидов азота на выходе из колонны.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне дополнительно присутствуют приспособления для измерения температуры водного раствора азотной кислоты на одной или нескольких горизонтальных пластин пластинчатой насадки, а также предпочтительно присутствуют дополнительные приспособления для измерения концентрации газообразных оксидов азота в свободном пространстве между двумя соседними горизонтальными пластинами пластинчатой насадки. Эти приспособления для измерения температуры оказываются особенно пригодными для применения в целях вычисления ожидаемого тепла, которое образуется в результате абсорбции газообразных оксидов азота абсорбционной жидкостью, и обеспечения того, чтобы температура охлаждающей среды в теплообменной системе была соответствующей для утилизации этой теплоты абсорбции. Кроме того, как описано в отношении измерения температуры газообразных оксидов азота, измерение концентрации газообразных оксидов азота позволит специалисту в данной области техники вычислить ожидаемое тепло, получаемое в результате абсорбции оксидов азота абсорбционной жидкостью и обеспечить оптимальные условия эксплуатации теплообменной системы для утилизации производимой теплоты абсорбции газообразных оксидов азота. Дополнительное преимущество заключается в том, что оказывается возможным регулирование технологических параметров абсорбции и нейтрализации таким образом, чтобы не были превышены допустимые уровни выбросов.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне охлаждающие приспособления представляют собой один или несколько охлаждающих змеевиков, содержащих охлаждающую среду и расположенных на горизонтальной пластине пластинчатой насадки. Эта конструкция и схема обеспечивают оптимальный теплообмен между абсорбционной средой и охлаждающей средой. Предпочтительно охлаждающие приспособления представляют собой один или несколько охлаждающих змеевиков, и в качестве этих охлаждающих змеевиков могут быть выбраны гладкие трубы, расположенные в шахматном порядке трубы, ребристые трубы или любые их комбинации. Было обнаружено, что такая система обеспечивает оптимальное достижение максимальной утилизации тепла, производимого в результате абсорбции газообразных оксидов азота. Предпочтительно первоначальная температура охлаждающей среды в охлаждающих змеевиках составляет от 5 до 45°С. В пределах указанного температурного диапазона достигается максимальная утилизация тепла, производимого в результате абсорбции газообразных оксидов азота.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне структурированная насадка имеет площадь поверхности, составляющую по меньшей мере 250 м²/м³ и предпочтительно от 450 до 750 м²/м³. В таких условиях достигается максимальная абсорбция газообразных оксидов азота.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне жидкостный распределитель имеет плотность капельных точек, составляющую по меньшей мере 30 капельных точек на 1 м² и предпочтительно от 60 до 200 капельных точек на 1 м². В таких условиях достигается максимальная абсорбция газообразных оксидов азота.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционной колонне структурированная насадка изготовлена из кислотоустойчивой нержавеющей стали, титана или других совместимых с кислотой материалов. В результате этого сокращается до минимума необходимость обслуживания и замены структурированной насадки посредством увеличения срока службы насадки.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения раскрыт абсорбционный способ производства водного раствора азотной кислоты посредством абсорбции оксидов азота из технологического газа, содержащего оксиды азота водным раствором в вертикальной абсорбционной колонне согласно настоящему изобретению, причем способ включает следующие стадии:

- введение водного раствора в верхнюю часть вертикальной абсорбционной колонны через жидкостный распределитель;

причем водный раствор предпочтительно представляет собой технологическую воду, в которой практически отсутствуют оксиды азота;

- пропускание водного раствора вниз в вертикальную абсорбционную колонну через структурированную насадку и пластинчатую насадку; и

- введение водного раствора в контакт с технологическим газом, содержащим оксиды азота из процесса окисления аммиака и движущимся в противоточном направлении по отношению к водному раствору через структурированную насадку и пластинчатую насадку.

В абсорбционном способе предусмотрено применение вертикальной абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению и осуществление традиционных стадий, которые также являются применимыми к традиционным колоннам. Однако способ согласно настоящему изобретению обеспечивает улучшенную абсорбцию газообразных оксидов азота водным раствором, используемым в качестве абсорбционной жидкости, и, следовательно, он является более эффективным. В качестве водного раствора может использоваться, вода, такая как технологическая вода, а также водный раствор азотной кислоты или нитрата аммония. Предпочтительно в качестве технологической воды используется водный раствор. Таким образом, абсорбция газообразных оксидов азота становится максимальной, поскольку в воде отсутствуют оксиды азота, и будет обеспечена максимальная способность абсорбции газов до установления равновесных концентраций оксидов азота в газовой фазе и в воде.

Рассмотрим фиг. 3. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения абсорбционный способ дополнительно включает стадию возвращения части произведенной азотной кислоты в верхнюю часть вертикальной абсорбционной колонны, где водный раствор вводится через жидкостный распределитель, и этот водный раствор состоит из воды и произведенной азотной кислоты. Таким образом, может эффективно регулироваться как масса водного раствора и, следовательно, соотношение массы оксидов азота и массы водного раствора, так и концентрация произведенной азотной кислоты. В частности, как представлено на фиг. 3, часть произведенной азотной кислоты возвращается во впуск 5 посредством насоса 7 и после этого охлаждается посредством холодильника 8.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционном способе способ дополнительно включает стадию введения кислорода в нижнюю часть вертикальной абсорбционной колонны. В результате введения дополнительного кислорода увеличивается степень превращения NO в высшие оксиды азота. Этот эффект известен из работы Kankani и др., Chemical Engineering Journal, 278 (2015) 430-446. Предпочтительно абсорбционная колонна согласно настоящему изобретению сконструирована таким образом, чтобы обрабатывать оксиды азота в повышенном количестве, и, таким образом, снова увеличивается эффективность абсорбции.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционном способе технологический газ, содержащий оксиды азота из процесса окисления аммиака и движущийся в противоточном направлении по отношению к водному раствору, находится в соотношении технологического газа и водного раствора в диапазоне от 2,5 кг газа на 1 кг водного раствора до 25 кг газа на 1 кг водного раствора.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в абсорбционном способе перепад давления для вертикальной абсорбционной колонны находится в диапазоне от 20 мбар до 500 мбар и предпочтительно от 20 мбар до 85 мбар. Помимо температуры жидкости, другой важный параметр, который влияет на производительность абсорбционного способа, представляет собой давление в абсорбционной колонне, которое должно предпочтительно составлять от 9 до 11 бар (900-1100 кПа) в абсорбционной колонне с двойным давлением. Перепад давления для структурированной насадки при одинаковой высоте составляет менее чем перепад давления для ситовой тарелки с жидким слоем. Таким образом, применение структурированной насадки будет поддерживать более высокое давление во всей абсорбционной колонне. Повышенное давление в верхней части колонны улучшает абсорбцию оксидов азота и уменьшает их выбросы. Концентрация производимой азотной кислоты увеличивается при повышении давления в абсорбционной колонне. По производственным соображениям, а также с учетом эксплуатационных расходов перепад давления в абсорбционной колонне должен быть низким, насколько это возможно.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения раскрыт способ производства азотной кислоты. Способ включает следующие стадии:

- окисление аммиака с получением оксида азота(II);

- окисление оксида азота(II) до высших оксидов азота, представляющих собой преимущественно NO₂ и N₂O₄;

- абсорбция оксидов азота водой в вертикальной абсорбционной колонне с применением абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению для получения водного раствора азотной кислоты;

- удаление растворенных оксидов азота из водного раствора азотной кислоты с применением продувочной колонны;

- возвращение удаленных оксидов азота в абсорбционную колонну с применением абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению для последующего превращения удаленных оксидов азота в азотную кислоту.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения раскрыт способ сокращения до минимума количества газообразных оксидов азота в отходящем газе из вертикальной абсорбционной колонны в абсорбционном способе согласно настоящему изобретению или в способе согласно настоящему изобретению для производства азотной кислоты. Способ включает следующие стадии:

- поддержание температуры 2-5 самых верхних горизонтальных пластин в диапазоне от 5 до 35°С, и/или

- поддержание концентрации оксидов азота в технологическом газе в свободном пространстве между 2-5 самыми верхними горизонтальными пластинами, на уровне, составляющем менее чем 5000 об.ч./млн, предпочтительно от 100 до 5000 об.ч./млн, предпочтительнее от 100 до 2000 об.ч./млн и еще предпочтительнее от 150 до 250 об.ч./млн.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения раскрыто применение вертикальной абсорбционной колонны согласно настоящему изобретению для абсорбции оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, водным раствором для производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения раскрыто применение в вертикальной абсорбционной колонне согласно настоящему изобретению для абсорбции оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, водным раствором для производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты, структурированной насадки в комбинации жидкостного распределителя, содержащего загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя и расположенную непосредственно над структурированной насадкой для распределения жидкости на структурированную насадку.

Примеры

Пример 1

Комбинация структурированной насадки и жидкостного распределителя была исследована посредством компьютерного моделирования для ряда абсорбционных колонн автора настоящего изобретения с применением воды в качестве абсорбционной жидкости, и было обнаружено существенное снижение концентрации газообразных оксидов азота в отходящем газе, который выходит из абсорбционной колонны, и увеличение производства кислоты по сравнению с исходной конструкцией колонн, содержащих ситовые тарелки или металлические кольцевые неструктурированные насадки. Результаты представлены ниже в табл. 1 ниже. Структурированные насадки, оборудованные зубчатыми жидкостными распределителями, были получены от компании Sulzer (Винтертур, Швейцария).

В качестве сравнения для улучшений, ниже представлены некоторые данные для исходных абсорбционных колонн.

Результаты четко показывают улучшенное сокращение содержания оксидов азота в отходящем газе и увеличение производства кислоты.

Группа изобретений относится к вертикальной абсорбционной колонне, абсорбционным способам производства азотной кислоты, способу сокращения до минимума количества оксидов азота в отходящем газе из абсорбционной колонны, применению абсорбционной колонны и структурированной насадки, где оксиды азота абсорбируются водой с применением структурированной насадки и специально сконструированного жидкостного распределителя. Абсорбционная колонна содержит жидкостный распределитель, содержащий загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя и расположенный непосредственно над структурированной насадкой. Структурированная насадка представляет собой пластинчатую насадку, содержащую множество горизонтальных пластин, содержащих охлаждающие приспособления. Колонна также содержит впуск для введения кислорода в нижнюю часть вертикальной абсорбционной колонны, впуск для технологического газа, содержащего оксиды азота, из процесса окисления аммиака в нижней части вертикальной абсорбционной колонны, впуск для водного раствора в верхней части вертикальной абсорбционной колонны, по меньшей мере один выпуск для азотной кислоты в нижней части вертикальной абсорбционной колонны и выпуск для отходящего газа, содержащего оксиды азота, в верхней части вертикальной абсорбционной колонны. Кроме того, изобретение относится к абсорбционному способу производства водного раствора азотной кислоты посредством абсорбции оксидов азота водой в вертикальной абсорбционной колонне, к способу производства азотной кислоты, к способу сокращения до минимума количества газообразных оксидов азота в отходящем газе из вертикальной абсорбционной колонны, к применению абсорбционной колонны и к применению структурированной насадки в абсорбционной колонне. Группа изобретений обеспечивает более эффективную абсорбцию газообразных оксидов азота, что в свою очередь допускает уменьшение размеров абсорбционной колонны и/или сокращение выбросов оксидов азота через выпуск абсорбционной колонны. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 1 пр.

1. Вертикальная абсорбционная колонна для абсорбции водой оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, для производства водного раствора азотной кислоты, причем колонна содержит:

- жидкостный распределитель, содержащий загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя и расположенный непосредственно над структурированной насадкой;

- структурированную насадку;

- пластинчатую насадку, содержащую множество горизонтальных пластин, содержащих охлаждающие приспособления;

- впуск для введения кислорода в нижнюю часть вертикальной абсорбционной колонны;

- впуск для технологического газа, содержащего оксиды азота, из процесса окисления аммиака в нижней части вертикальной абсорбционной колонны;

- впуск для водного раствора в верхней части вертикальной абсорбционной колонны;

- по меньшей мере один выпуск для азотной кислоты в нижней части вертикальной абсорбционной колонны; и

- выпуск для отходящего газа, содержащего оксиды азота, в верхней части вертикальной абсорбционной колонны.

2. Вертикальная абсорбционная колонна по п. 1, в которой кислород представляет собой газообразный кислород и/или в которой впуск для технологического газа и впуск для введения газообразного кислорода представляют собой отдельные впуски.

3. Вертикальная абсорбционная колонна по п. 1 или 2, в которой жидкостный распределитель и структурированная насадка расположены между впуском для воды и самой верхней горизонтальной пластиной пластинчатой насадки, и жидкость представляет собой воду.

4. Вертикальная абсорбционная колонна по п. 1 или 2, в которой жидкостный распределитель и структурированная насадка расположены между самой нижней горизонтальной пластиной пластинчатой насадки и впуском технологического газа, содержащего оксиды азота, и жидкость представляет собой водный раствор азотной кислоты.

5. Вертикальная абсорбционная колонна по любому из пп. 1-4, дополнительно содержащая приспособления для измерения температуры водного раствора азотной кислоты на одной или нескольких горизонтальных пластинах пластинчатой насадки, и предпочтительно дополнительно содержащая приспособления для измерения концентрации газообразных оксидов азота в свободном пространстве между двумя соседними горизонтальными пластинами пластинчатой насадки.

6. Вертикальная абсорбционная колонна по любому из пп. 1-5, в которой охлаждающие приспособления представляют собой один или несколько охлаждающих змеевиков, содержащих охлаждающую среду и расположенных на горизонтальной пластине пластинчатой насадки, причем охлаждающие змеевики предпочтительно выбраны из гладких труб, расположенных в шахматном порядке труб, ребристых труб или любых их комбинаций, и при этом первоначальная температура охлаждающей среды в охлаждающих змеевиках предпочтительно составляет от 5 до 45°С.

7. Вертикальная абсорбционная колонна по любому из пп. 1-6, в которой структурированная насадка имеет площадь поверхности, составляющую по меньшей мере 250 м²/м³ и предпочтительно от 450 до 750 м²/м³.

8. Вертикальная абсорбционная колонна по любому из пп. 1-7, в которой жидкостный распределитель имеет плотность капельных точек, составляющую по меньшей мере 30 капельных точек на 1 м² и предпочтительно от 60 до 200 капельных точек на 1 м².

9. Вертикальная абсорбционная колонна по любому из пп. 1-8, в которой структурированная насадка изготовлена из кислотоустойчивой нержавеющей стали, титана или других совместимых с кислотами материалов.

10. Абсорбционный способ производства водного раствора азотной кислоты посредством абсорбции оксидов азота из технологического газа, содержащего оксиды азота, водным раствором в вертикальной абсорбционной колонне по любому из пп. 1-9, причем способ включает следующие стадии:

- введение водного раствора в верхнюю часть вертикальной абсорбционной колонны через жидкостный распределитель;

причем водный раствор предпочтительно представляет собой технологическую воду, в которой практически отсутствуют оксиды азота;

- пропускание водного раствора вниз в вертикальную абсорбционную колонну через структурированную насадку и пластинчатую насадку; и

- введение водного раствора в контакт с технологическим газом, содержащим оксиды азота из процесса окисления аммиака и движущимся в противоточном направлении по отношению к водному раствору через структурированную насадку и пластинчатую насадку.

11. Абсорбционный способ по п. 10, дополнительно включающий стадию возвращения части произведенной азотной кислоты в верхнюю часть вертикальной абсорбционной колонны, в которую водный раствор вводится через жидкостный распределитель, и при этом водный раствор состоит из воды и произведенной азотной кислоты.

12. Абсорбционный способ по любому из пп. 10, 11, дополнительно включающий введение кислорода в нижнюю часть вертикальной абсорбционной колонны.

13. Абсорбционный способ по любому из пп. 10-12, в котором технологический газ, содержащий оксиды азота из процесса окисления аммиака и движущийся в противоточном направлении по отношению к водному раствору, находится в соотношении технологического газа и водного раствора, составляющем от 2,5 кг газа на 1 кг раствора до 25 кг газа на 1 кг раствора.

14. Абсорбционный способ по любому из пп. 10-13, в котором перепад давления в вертикальной абсорбционной колонне составляет от 20 мбар до 500 мбар и предпочтительно от 20 мбар до 85 мбар.

15. Способ производства азотной кислоты, включающий следующие стадии:

- окисление аммиака с образованием оксида азота(II);

- превращение оксида азота(II) в высшие оксиды азота, преимущественно NO₂ и N₂O₄;

- абсорбцию оксидов азота водой в вертикальной абсорбционной колонне по любому из пп. 1-9 с получением водного раствора азотной кислоты;

- удаление растворенных оксидов азота из водного раствора азотной кислоты с применением продувочной колонны;

- возвращение удаленных оксидов азота в абсорбционную колонну по любому из пп. 1-9 для последующего превращения удаленных оксидов азота в азотную кислоту.

16. Способ сокращения до минимума количества газообразных оксидов азота в отходящем газе из вертикальной абсорбционной колонны по любому из пп. 1-9 в абсорбционном способе по любому из пп. 10-14 или в способе производства азотной кислоты по п. 15, причем способ включает следующие стадии:

- поддержание температуры 2-5 самых верхних горизонтальных пластин в диапазоне от 5 до 35°С, и/или

- поддержание концентрации оксидов азота в технологическом газе в свободном пространстве между 2-5 самыми верхними горизонтальными пластинами на уровне, составляющем менее чем 5000 об.ч./млн, предпочтительно от 100 до 5000 об.ч./млн, предпочтительнее от 100 до 2000 об.ч./млн и еще предпочтительнее от 150 до 250 об.ч./млн.

17. Применение вертикальной абсорбционной колонны по любому из пп. 1-9 для абсорбции оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, водным раствором для производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты.

18. Применение, в вертикальной абсорбционной колонне по любому из пп. 1-9 для абсорбции оксидов азота из технологического газа, содержащего указанные оксиды азота, водным раствором для производства водного раствора азотной кислоты в способе производства азотной кислоты, структурированной насадки в комбинации с жидкостным распределителем, содержащим загрузочную коробку, имеющую зубчатый переливной барьер для распределения жидкости через направленные вверх зубцы зубчатого переливного барьера в перфорированные тарелки жидкостного распределителя, и расположенным непосредственно над структурированной насадкой для распределения жидкости в структурированную насадку.