Способ получения азотной кислоты Советский патент 1979 года по МПК C01B21/38 

1

Изобретение относится к производству азотной кислоты из аммиака иод тремя ступенями давлений.

Известны способы получения азотной кислоты путем окисления аммиака, охлаждения нитрозных газов, расширения их с превраидением тепловой энергии в механическую, сжатия и абсорбции воздуха и нитрозных газов с последующей рекуперацией их энергии в газовых турбинах.

Известные способы включают в себя следующие стадии: смешение аммиака со сжатым воздухом, каталитическое окисление аммиака, смеиление полученных нитрозных газов с дополнительным воздухом, расширение нитрозных газов в турбине, охлаждение нитрозных газов и последующее их сжатие, абсорбция окислов азота водой с образованием азотной кислоты, рекуперация энергии сжатых хвостовых газов.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что, с целью увеличения степени превращения тепловой энергии в механическую, повышения степени абсорбции окислов азота, снижения содержания кислорода в выхлопиых газах, горячие нитрозиые газы перед расширением смешивают с циркулирующими нитрозиыми газами.

Циркулирующие нитрозные газы предварительно подогревают до 500-600°С.

Горячие нитрозные газы после раещирения направляют для подогрева циркулирующих и хвостовых газов.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Сжатый до 4-10 ати воздух смешивают с аммиаком, окисляют последний до окиси азота, смешивают образовавшиеся нитрозные газы с циркулирующими горячими иитрозными газами. Смесь нптрозиых газов расширяется в турбине низкого давления до 2-4 атп, теило нитрозиых газов утилизируется в рекуиераторе и иодогрсвателе хвостовых газов. Далее производят охлаждение и иромывку газов от аммонийных солей в тарельчатом холодильиике, сжатие емеси нитрозных газов до 4-10 ати, возврат циркулирующих газов в рекуиератор, дожатие основных нитрозных газов до 10-30 ати и выще, абсорбцию окислов азота водой и расширение хвостовых газов в турбине высокого давления. Способ поясняется чертежом.

Воздух, пройдя очнетку от механических примесей, засасывают компрессором 1, сжимают до 5,2 атп и направляют по трубопроводу а сначала иа ох.чаждение контактного аппарата 2, а затем в смеситель 3. В последний одновременно с воздухом подают и газообразный аммиак, где они образуют смесь, содержащую 9,5-11% аммиака. Полученная аммиачно-воздушная смесь поступает в контактный аппарат, где в присутствии платиноидного катализатора при давлении 5 ати и температуре 880 900 С аммиак окисляется с образованием окиси азота и воды. В образовавшиеся нитрозные газы по трубопроводу б подают циркулирующие нитрозные газы, лредварительно подогретые до 540-580°С, в результате чего температура нитрозных газов понижается с 900 до 700-800°С. Далее нитрозных газов под давлением 5-5,1 ати поступает в газовую турбину 4 низкою давления, где происходит расширение газа до 2-2,5 ати и превращение значительной части тепла в механическую энергию, за счет чего температура газа снижается до 600-620С.

Нитрозные газы по выходе из турбины 4 делятся на два потока. Один из них направляют в рекуператор 5, где за счет тепла нитрозных газов происходит подогрев циркулирующих газов до 540-580°С, а другой - в подогреватель хвостовых газов, где нитрозные газы охлаждаются до 200°С, а хвостовые газы нагреваются до 540-580°С.

Оба потока нитрозных газов по выходе из рекуператора 5 и подогревателя 6 объединяются в один поток. Г1оследний поступает в холодильникнпромыватель 7, npt;;ставляющий аппарат с ситчатыми тарелками, на которых расположены охлаждающие змеевики. В холодильнике-промывателе происходит охлаждение нитрозных газов до 40С, конденсация реакционной воды, образование азотной кислоты и промывка нитрозных газов от аммонийных солей, образовавщихся при нроскоках аммиака через катализаторные сетки. Охлажденные и осушенные нитрозные газы поступают в двухступенчатый нитрозный компрессор 8. В первой ступени этого компрессора газы сжимают до 5-5,2 ати. По выходе из первой ступени компрессора нитрозные газы снова делят на два потока: один из них направляют на циркуляцию через рекуператор 5, а второй (после охлал дения) - во вторую ступень компрессора, где его дожимают до 15-20 ати и с этим давлением подают в холодильникконденсатор 9 для охлаждения до 40-45°С. При этом одновременно с о.хлаладением газа происходит конденсация остатков napois воды и образование азотной кислоты.

Охлажденные нитрозные газы по выходи из холодильника-конденсатора 9 вместе с образовавшейся азотной кислотой поступают в нижнюю часть абсорбционной колонны 10 с ситчатыми тарелками. Па lUpx

колонны подают конденсат водяного пара, который, взаимодействуя с окислами азота, образует на выходе из колонны азотную кислоту с концентрацией 60-70%.

В колонну 10 на соответствующую тарелку подают насосом II кислый конденсат, образовавшийся и хо;1одильнике-промывателе 7. Выходяи1,1е из абсорбционной колонны хвостовые газы с температурой

25--30С поступают в подогреватель 6, в котором за счет тепла нитрозных газов их подогревают до 540-580°С, после чего подают в газовую турбину 12 высокого давления, где расширяются до атмосферного

давления.

Полученная 60-70%-ная азотная кислота из колонны 10 поступает в продувочную колонну 13, где сжатым воздухом под давлением 2-2,5 ати происходит отдувка окислов азота, растворенных в кислоте. Отбеленная кислота из колонны 13 выдается в склад, а отдувочные газы поступают в холодильник-иромыватель. Добавочный воздух, необходимый для

процесса абсорбции окислов азота, отбирают по трубопроводу в и смешивают с циркулирующими нитрозиыми газами перед поступлением их в рекуператор, где воздух вместе с нитрозными газами нагревают до 540-580°С и подают в турбину 4. Таким образом осуществляется рекуперация энергии, затраченной на сжатие дополнительного воздуха. Хвостовые газы, предварительно подогретые в подогревателе 6 до 540-580°С, смешивают с водородсодержащим газо.м. Образовавшаяся смесь поступает в реактор 14, в котором на катализаторе происходит восстановление окислов азота до элементарного азота и повышение температуры хвостовых газов до 720-760°С. Очищенные хвостовые газы с указанной температурой поступают в турбину 12 высокого давления, где расщиряются до атмосферного

давления.

Ф о р .м у л а изобретен и я

1. Способ получения азотной кислоты путем окисления аммиака, охлаждения нитрозных газов, расширения их с превращением тепловой энергии в механическую, сжатия и абсорбции нитрозных газов водой

с последующей рекуперацией энергии хвостовых газов, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени превращения тепловой энергии в механическую и воз.можиости регулирования содержания кислорода в хвостовых газах, горячие нитрозпые газы перед расщиреиием смешивают с цирку.лируюишми нитрозными газами.

2. Способ .ио п. 1, отличающийся тем, что цпркулирую1цие нитрозные газы

предварительно подогревают до 500-600°С.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что горячие нитрозные газы после расширения направляют частично для подогрева циркулирующих газов, а частично - для подогрева хвостовых газов.