RU2033386C1

RU2033386C1 - Method of production of weak nitric acid

Info

Publication number: RU2033386C1
Authority: RU
Inventors: Иван Павлович Короткий; Анатолий Васильевич Тарновецкий; Анатолий Константинович Сурба; Александр Андреевич Лакомкин
Original assignee: Гродненское АП "Азот"
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: production of weak nitric acid. SUBSTANCE: weak nitric acid is produced by combination method by producing gaseous ammonia through evaporation of liquid ammonia, throttling part of ammonia thus obtained which is delivered for catalytic oxidation to constant pressure followed by its catalytic oxidation in catalytic reactor at pressure of 0.35 MPa forming the product nitric acid and tail gases containing admixtures of nitrous gases directed for catalytic cleaning in presence of ammonia fed from stage of producing gaseous ammonia. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к процессам химической технологии и может быть использовано в производстве минеральных удобрений и капролактама для получения неконцентрированной азотной кислоты (НАК). The invention relates to processes of chemical technology and can be used in the production of mineral fertilizers and caprolactam to obtain non-concentrated nitric acid (NAC).

Известен способ производства НАК по комбинированному методу путем конверсии газообразного аммиака в контактном аппарате под давлением, близким к атмосферному, с образованием нитрозного газа и его абсорбцией водой под давлением 0,35 МПа с получением продукционной кислоты и каталитической очисткой непрореагировавшего нитрозного газа в присутствии аммиака, отводом реакционного тепла жидкостным циркуляционным контуром и затем от него испарением жидкого аммиака с получением газообразного и его последующим дросселированием до постоянного давления. Основными недостатками прототипа являются недостаточная экономичность и надежность способа. Это обусловлено тем, что для стабилизации давления газообразного аммиака за счет подавления пульсаций его пропускают после испарителя через газгольдер полый аппарат емкостного типа объемом 1800 м³, подключенный в схеме "на проход". Такая схема стабилизации давления обусловливает накопление в схеме значительного количества аммиака, что повышает опасность производства и, следовательно, снижает надежность способа. Для поддержания газгольдера в работоспособном состоянии требуются значительные эксплуатационные затраты, связанные с его ремонтом и обслуживанием, что снижает экономичность способа. Также недостаточная экономичность способа-прототипа обусловлена тем, что газообразный аммиак для каталитической очистки получают испарением жидкого аммиака за счет тепла конденсации водяного пара, который в дальнейшем не используется в производстве, увеличивает количество сточных вод и представляет безвозвратную потерю энергии и сырья.A known method for the production of NAC by a combined method by converting gaseous ammonia in a contact apparatus under atmospheric pressure to form nitrous gas and absorbing it with water at a pressure of 0.35 MPa to produce production acid and catalytic purification of unreacted nitrous gas in the presence of ammonia, by removal reaction heat by a liquid circulation circuit and then from it by evaporation of liquid ammonia to obtain gaseous and its subsequent throttling to a constant about pressure. The main disadvantages of the prototype are the lack of efficiency and reliability of the method. This is due to the fact that in order to stabilize the pressure of gaseous ammonia by suppressing pulsations, it is passed after the evaporator through the gas holder to a hollow capacitive type apparatus with a volume of 1800 m ³ connected in a pass-through circuit. This pressure stabilization scheme causes the accumulation of a significant amount of ammonia in the circuit, which increases the risk of production and, therefore, reduces the reliability of the method. To maintain the gas tank in working condition requires significant operating costs associated with its repair and maintenance, which reduces the efficiency of the method. Also, the insufficient efficiency of the prototype method is due to the fact that gaseous ammonia for catalytic purification is obtained by evaporation of liquid ammonia due to the heat of condensation of water vapor, which is not used in the future, increases the amount of wastewater and represents an irretrievable loss of energy and raw materials.

Целью заявляемого способа является повышение экономичности и надежности процесса. The aim of the proposed method is to increase the efficiency and reliability of the process.

Указанная цель достигается тем, что газообразный аммиак дросселируют непосредственно перед конверсией в контактный аппарат, при этом часть газообразного аммиака перед дросселированием отводят на каталитическую очистку непрореагировавшего нитрозного газа и одновременно обеспечивают постоянство давления газообразного аммиака перед дросселированием. This goal is achieved by the fact that gaseous ammonia is throttled immediately prior to conversion to a contact apparatus, while part of the gaseous ammonia is diverted to the catalytic purification of unreacted nitrous gas before throttling and at the same time, the pressure of gaseous ammonia is constant before throttling.

Способ характеризуется тем, что газообразный аммиак дросселируют непосредственно перед конверсией в контактный аппарат, часть газообразного аммиака перед дросселированием отводят на каталитическую очистку непрореагировавшего нитрозного газа. Все признаки существенны и взаимосвязаны, так как исключение любого из признаков исключает достижение цели изобретения, поэтому для соблюдения единства заявляемого решения эти признаки должны рассматриваться только совместно. В прототипе дросселирование производят в газгольдер, в котором стабилизируется давление, а в предлагаемом способе в контактный аппарат. Это является принципиальным отличием и основой для стабилизации давления без использования газгольдера. Перепад давления перед дросселированием поддерживают постоянным, что обеспечивает постоянство расхода аммиака на контактирование. В свою очередь постоянство давления после дросселирования обеспечивается дросселирующим клапаном, а постоянство давления перед дросселированием обеспечивается отводом части газообразного аммиака на каталитическую очистку. Благодаря этому исключается необходимость применения пара на испарение аммиака для каталитической очистки (как это есть в прототипе), что позволяет снизить энергетические затраты способа за счет более полного использования реакционного тепла. The method is characterized in that gaseous ammonia is throttled immediately before conversion to a contact apparatus, part of the gaseous ammonia is diverted to the catalytic purification of unreacted nitrous gas before throttling. All signs are significant and interrelated, since the exclusion of any of the signs precludes the achievement of the purpose of the invention, therefore, to comply with the unity of the claimed solution, these signs should be considered only together. In the prototype, throttling is performed in a gas tank, in which pressure is stabilized, and in the proposed method in a contact apparatus. This is a fundamental difference and the basis for stabilizing pressure without the use of a gas holder. The pressure drop before throttling is kept constant, which ensures a constant flow of ammonia for contacting. In turn, the constancy of pressure after throttling is provided by a throttling valve, and the constancy of pressure before throttling is ensured by withdrawing part of the gaseous ammonia for catalytic treatment. This eliminates the need to use steam for the evaporation of ammonia for catalytic purification (as it is in the prototype), which allows to reduce the energy costs of the method due to a more complete use of reaction heat.

Таким образом, цель изобретения достигается путем изменения схемы стабилизации давления газообразного аммиака, поступающего на конверсию, и за счет выдачи аммиака из схемы стабилизации давления на каталитическую очистку. Отличительные признаки, обеспечивающие достижение цели изобретения, являются существенными, взаимосвязанными и образуют в своей совокупности целевой эффект, не наблюдаемый в аналогах, что позволяет заключить о соответствии заявляемого решения критериям изобретения. Thus, the aim of the invention is achieved by changing the stabilization scheme of the pressure of gaseous ammonia entering the conversion, and by issuing ammonia from the pressure stabilization scheme for catalytic treatment. Distinctive features that ensure the achievement of the purpose of the invention are significant, interconnected and form in their entirety a target effect not observed in analogues, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criteria of the invention.

Способ поясняется схемой, показанной на чертеже. Схема содержит испаритель 1 жидкого аммиака, контактный аппарат 2, абсорбционную колонну 3, реактор 4 каталитической очистки. Циркуляционный охлаждающий контур включает насос 5 и соединительные трубопроводы 6 охлаждающей жидкости, подключенные к испарителю аммиака и абсорбционной колонне. В качестве охлаждающей жидкости используется вода или рассолы. Испаритель аммиака соединен с контактным аппаратом посредством линии 7 выдачи газообразного аммиака, в выходной части которой установлен дросселирующий клапан 8. Линия 7 сообщается с реактором каталитической очистки посредством отдувочной линии 9, на которой размещен регулирующий клапан 10. The method is illustrated by the diagram shown in the drawing. The scheme contains an evaporator 1 of liquid ammonia, a contact apparatus 2, an absorption column 3, a catalytic purification reactor 4. The circulation cooling circuit includes a pump 5 and connecting pipes 6 of a coolant connected to an ammonia evaporator and an absorption column. Water or brines are used as coolant. The ammonia evaporator is connected to the contact apparatus via a line for issuing gaseous ammonia, in the outlet of which a throttling valve 8 is installed. Line 7 communicates with the catalytic treatment reactor via a blow-off line 9, on which the control valve 10 is located.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Жидкий аммиак из склада поступает в испаритель 1 в количестве 10,3 т/ч, где испаряется под давлением 0,37 МПа теплом циркуляционного контура, заполненного водой. При этом происходит охлаждение воды в испарителе с 14 до 7^оС при производительности насоса 5 740 м³/ч. Охлажденная вода поступает по трубопроводам 6 в абсорбционную колонну 3, где нагревается реакционным теплом с 7 до 14^оС, поступает на всас насоса 5 и от него в испаритель 1, образуя замкнутый циркуляционный контур. Газообразный аммиак выходит из испарителя 1 под давлением 0,37 МПа и по линии 7 поступает в контактный аппарат 2 через дросселирующий клапан 8 в количестве 12000 нм³/ч. При этом давление аммиака падает с 0,37 до 4 КПа. Давление в контактном аппарате 2 поддерживается на постоянном значении (4 КПа) дросселирующим клапаном 8. Давление аммиака в линии 7 до клапана 8 также поддерживают постоянным и равным 0,37 МПа за счет непрерывной отдувки части аммиака из линии 7 по отдувочной линии 9 в реактор 4 каталитической очистки. Управление этим процессом осуществляется регулирующим клапаном 10. Так как давление аммиака до и после дросселирующего клапана 8 поддерживается постоянным, то и расход аммиака в контактный аппарат стабилизируется на требуемом количестве. Количество аммиака, отдуваемого по линии 9, составляет 80-100 нм³/ч, который поступает в реактор 4, где взаимодействует на катализаторе с непрореагировавшим нитрозным газом, поступающим из абсорбционной колонны 3. При этом происходит образование азота, который не представляет экологической опасности и выбрасывается в атмосферу. В контактном аппарате 2 происходит каталитическое окисление аммиака и образуется газ, содержащий окислы азота нитрозный газ. Нитрозный газ поступает в абсорбционную колонну 3, в которой происходит контакт газа и стекающей жидкости на тарелках, установленных по высоте колонны и снабженных охлаждающими элементами (змеевиками) для отвода реакционного тепла. В результате этого контакта происходит поглощение окислов азота водой и образуется азотная кислота, концентрация которой возрастает по колонне сверху вниз и в нижней части колонны составляет 40-50 мас. откуда кислота поступает потребителю. При поглощении окислов азота происходит выделение тепла реакции, которое отводится циркуляционным охлаждающим контуром, что обеспечивает движущую силу абсорбции. Выходящий из абсорбционной колонны газ содержит непрореагировавшие окислы азота и направляется для их обезвреживания в реактор каталитической очистки.Liquid ammonia from the warehouse enters the evaporator 1 in the amount of 10.3 t / h, where it evaporates at a pressure of 0.37 MPa by the heat of the circulation circuit filled with water. When this happens the cooling water in the evaporator 14 to 7 ° ^C at the pump capacity 5740 m ³ / h. Chilled water is supplied via conduits 6 to an absorption tower 3 where it is heated with the reaction heat of 7 to 14 ^{° C,} enters the suction pump 5 and from the evaporator 1 to form a closed circulation circuit. Gaseous ammonia leaves the evaporator 1 at a pressure of 0.37 MPa and through line 7 enters the contact device 2 through the throttling valve 8 in the amount of 12000 nm ³ / h. In this case, the pressure of ammonia drops from 0.37 to 4 kPa. The pressure in the contact apparatus 2 is maintained at a constant value (4 KPa) by the throttling valve 8. The ammonia pressure in line 7 to the valve 8 is also kept constant and equal to 0.37 MPa due to the continuous blowing of part of the ammonia from line 7 through the blowing line 9 into reactor 4 catalytic purification. This process is controlled by control valve 10. Since the ammonia pressure before and after the throttle valve 8 is kept constant, the flow of ammonia into the contact apparatus is stabilized at the required amount. The amount of ammonia, blown through line 9, is 80-100 nm ³ / h, which enters the reactor 4, where it interacts on the catalyst with unreacted nitrous gas coming from the absorption column 3. This causes the formation of nitrogen, which does not pose an environmental hazard and emitted into the atmosphere. In the contact apparatus 2, the catalytic oxidation of ammonia occurs and a gas is formed containing nitrogen oxides nitrous gas. Nitrous gas enters the absorption column 3, in which the gas and the flowing liquid come into contact on plates installed along the height of the column and equipped with cooling elements (coils) to remove reaction heat. As a result of this contact, nitrogen oxides are absorbed by water and nitric acid is formed, the concentration of which increases in the column from top to bottom and in the lower part of the column is 40-50 wt. where does the acid go to the consumer. When nitrogen oxides are absorbed, reaction heat is released, which is removed by a circulation cooling circuit, which provides a driving force for absorption. The gas leaving the absorption column contains unreacted nitrogen oxides and is sent for neutralization to a catalytic purification reactor.

Основным преимуществом изобретения является предотвращение накопления в схеме значительных объемов аммиака (т.е. сверх необходимого для производства НАК), что повышает как безопасность производства кислоты, так и экономичность. Предлагаемый способ испытан в промышленных условиях и принят к внедрению в производстве азотной кислоты в Гродненском ПО "Азот". The main advantage of the invention is to prevent the accumulation of significant amounts of ammonia in the circuit (i.e., in excess of the amount required for the production of NAC), which increases both the safety of acid production and economy. The proposed method is tested under industrial conditions and adopted for implementation in the production of nitric acid in the Grodno Production Association "Nitrogen".

Claims

METHOD FOR PRODUCING UNCONCENTRATED NITRIC ACID according to the combined method, including the production of gaseous ammonia by evaporation of liquid ammonia, its throttling to a constant pressure and catalytic oxidation in a contact apparatus at a pressure close to atmospheric, water absorption of the resulting nitrous gas at a pressure of 0.35 MPa with formation acid and tail gases containing impurities of nitrous gas, followed by their catalytic purification in the presence of ammonia, characterized in that , in order to increase the efficiency and reliability of the process, throttling is carried out immediately before the ammonia is fed into the contact apparatus for oxidation, while gaseous ammonia is sent to the catalytic oxidation, and the remaining amount of ammonia gas is diverted to the catalytic purification of tail gases.