CN103496680A - 超高浓度NOx气体制取方法及利用超高浓度NOx气体生产浓硝酸的方法 - Google Patents

超高浓度NOx气体制取方法及利用超高浓度NOx气体生产浓硝酸的方法 Download PDF

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唐文骞
李德强
杨同莲
段煜洲
锡秀屏
张友森
狄晓亮
杨秀会
贾桂敬
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CNOOC Shandong Chemical Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种超高浓度NOX气体制取方法及利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法，属于硝酸的生产工艺领域，方法步骤如下：从双加压法硝酸低压段来的NOX气体经冷却、气液分离、再加热处理后进入氧化分解塔，在氧化分解塔内进行硝酸吸热分解反应，从而获得体积百分比浓度18%的NOX气体；该气体与强酸漂白塔来的气体混合后，通过超共沸酸吸收和精馏处理后获得质量百分比浓度98%的浓硝酸溶液。本发明的超高浓度NOX气体制取方法及利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法不用脱水剂，不用纯O2，工艺环节达到环保排放要求，有效地减少了建设投资成本，降低了能耗，提高了经济效益。

Description

超高浓度NOx气体制取方法及利用超高浓度NOx气体生产浓硝酸的方法
 
技术领域
　　本发明涉及硝酸的生产工艺领域，具体地说是一种超高浓度NOX气体制取方法及利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法。
背景技术
硝酸分为稀硝酸和浓硝酸。我国稀硝酸自1935年工业化生产以来，形成了按压力划分为五种生产方法，即常压法、综合法、中压法、高压法和双加压法。在漫长的发展中，逐步淘汰落后的生产方法，现以先进的双加压法为主，到2012年，在我国硝酸产能1368万 t/a中，双加压法为970万t/a，占71%，其生产能力有10万t/a，15万t/a，27万t/a，36万t/a等。
我国现有浓硝酸生产方法有直硝法和间硝法两种。直硝法是我国“一五”计划期间从原苏联引进的技术，单套生产能力5～10万t/a，在生产中要先使氮氧化物液化，后加纯氧，在5.0MPa的压力下合成。因设备投资大，腐蚀性大，运行成本高，除了军工企业特殊要求外，正逐渐压缩产能，现全国产能仅27万t/a。间硝法有硝酸镁法和硫酸法。硫酸法仅适用于磷肥企业，全国产能仅6万t/a。硝酸镁法是我国浓硝酸生产的主流工艺，产能345万t/a，占全国产能约92%。该方法是先生产稀硝酸，后加入脱水剂硝酸镁，经精馏制取浓硝酸，称“二步法”生产浓硝酸。精馏装置主要是用Φ1.0m或Φ1.2m高硅铸铁塔，生产能力为2.0～2.5万t/a，单套生产能力小，与硝酸生产规模难以匹配。当前“二步法”生产浓硝酸，建设投资较大，生产费用较高，生产规模又偏小，是制约我国浓硝酸发展的重要因素。
发明内容　　
　　本发明的技术任务是提供一种超高浓度NOX气体制取方法及利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，超高浓度NOX气体制取方法步骤如下：从双加压法硝酸低压段来的NOX气体进入快速冷却器，气体被冷却到49℃，反应过程中所产生的水被冷凝，冷凝水含有硝酸和少量的NOX气体，经气液分离器分离之后，分离出来的质量百分比浓度30～40%的硝酸返回次共沸酸吸收塔进行吸收，至质量百分比浓度为55-60%的稀硝酸后送至氧化分解塔的顶部；
分离出来的气体，经低压气体加热器加热至160℃，之后进入氧化分解塔与质量百分比浓度为55-60%的稀硝酸接触，发生硝酸吸热分解反应，之后出氧化分解塔的气体中NOX的体积百分比浓度达到18%。
利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法步骤如下：上述体积百分比浓度达到18%的NOX气体，与强酸漂白塔来的气体混合，之后去双加压法硝酸NOX压缩机处理为绝对压力1.2～1.3MPa的气体，然后经高压水冷器冷却之后，送至超共沸酸吸收塔，与塔顶加入从浓缩塔来的质量百分比浓度70%的硝酸进行吸收反应，将气体中的NOX吸收，余下的气体送至次共沸酸吸收塔再进行吸收，塔底出去质量百分比浓度80%的硝酸去浓缩塔的中部进行浓缩处理，浓缩处理后，浓缩塔的底部出质量百分比浓度70%的硝酸经再沸器返回超共沸酸吸收塔；浓缩塔的顶部出来质量百分比浓度98%的硝酸蒸汽，该蒸汽经漂白塔、列管换热器进入气液分离器，在气液分离器中不凝气体所夹带的NOX气被真空系统抽走，冷凝的浓硝酸溶液经分离之后，一股回流入浓缩塔；另一股进入漂白塔，漂白后经成品酸冷却器送出系统。
所述的次共沸酸吸收塔的塔内设有三层冷却盘管，下部冷却盘管采用循环水冷却，上部和中部冷却盘管采用低温水冷却。
所述的浓缩塔和漂白塔选用搪玻璃填料塔。
所述的列管换热器采用铌列管换热器。
所述的再沸器选用C18钢筛板塔。
所述的成品酸冷却器采用C8钢列管换热器。
本发明的超高浓度NOX气体制取方法及利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法和现有技术相比，具有以下特点：
1）通常工业生产氨氧化制取的高浓度氮氧化物体积百分比浓度仅为10%，采用氧化分解塔能产生氮氧化的体积百分比浓度达18%的超高浓度的氮氧化物气体。
2）不用脱水剂，不用纯O2，采用超高浓度的氮氧化物气体在超共沸酸吸收塔内生成超共沸酸，经精馏生产质量百分比浓度98%的浓硝酸，同时可调控稀、浓硝酸产量，可产出的硝酸质量百分比浓度有30～40%，55～60%和68%和98%及以上。
3）次共沸酸吸收塔是吸收由超共沸酸吸收塔来的氮氧化物气体，使尾气中的氮氧化物的浓度降至180ppm以下，经氨催化还原处理之后，达到环保排放要求。
4）与原来先生产稀硝酸，后用硝酸镁法生产浓硝酸相比，节省建设投资约15%，节能约30%，吨酸制造成本约降低14%，其经济效益十分显著。
附图说明
附图１为超高浓度NOX气体制取方法及利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法的工艺设备连接示意图；
图中：1、快速冷却器，2、气液分离器，3、低压气体加热器，4、氧化分解塔，5、液-液换热器，6、酸泵，7、次共沸酸吸收塔，8、高压水冷器，9、超共沸酸吸收塔，10、强酸漂白塔，11、换热器，12、强酸泵，13、浓缩塔，14、再沸器，15、漂白塔，16、列管换热器，17、气液分离器，18、成品酸冷却器。　　
具体实施方式
　　实施例1：
从双加压法硝酸低压段来的NOX气体进入快速冷却器1，气体被冷却到49℃，反应过程中所产生的水被冷凝，冷凝水含有硝酸和少量的NOX气体，经气液分离器2分离之后，分离出来的质量百分比浓度30～40%的硝酸一部分出系统，另一部分返回次共沸酸吸收塔7进行吸收，至质量百分比浓度为55-60%的稀硝酸后送至氧化分解塔4的顶部；所述的次共沸酸吸收塔7的塔内设有三层冷却盘管，下部冷却盘管采用循环水冷却，上部和中部冷却盘管采用低温水冷却。
分离出来的气体，经低压气体加热器3加热至160℃，之后进入氧化分解塔4与质量百分比浓度为55-60%的稀硝酸接触，发生硝酸吸热分解反应，之后出氧化分解塔4的气体中NOX的体积百分比浓度达到18%。
利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法步骤如下：上述体积百分比浓度达到18%的NOX气体，与强酸漂白塔10来的气体混合，之后去双加压法硝酸NOX压缩机处理为绝对压力1.2～1.3MPa的气体，然后经高压水冷器8冷却之后，送至超共沸酸吸收塔9，与塔顶加入从浓缩塔13来的质量百分比浓度70%的硝酸进行吸收反应，将气体中的NOX吸收，余下的气体送至次共沸酸吸收塔7再进行吸收，塔底出去质量百分比浓度80%的硝酸去浓缩塔13的中部进行浓缩处理，浓缩处理后，浓缩塔13的底部出质量百分比浓度70%的硝酸经再沸器14返回超共沸酸吸收塔9；浓缩塔13的顶部出来质量百分比浓度98%的硝酸蒸汽，该蒸汽经漂白塔15、列管换热器16进入气液分离器17中，在气液分离器17中不凝气体所夹带的NOX气被真空系统抽走，冷凝的浓硝酸溶液经分离之后，一股回流入浓缩塔13；另一股进入漂白塔15，漂白后经成品酸冷却器18送出系统。
上述的浓缩塔和漂白塔选用搪玻璃填料塔。
上述的列管换热器采用铌列管换热器。
上述的再沸器采用C18钢（000Cr19Ni15）筛板塔。
上述的成品酸冷却器采用C8钢（000Cr10Ni14Si5）列管换热器。

Claims (7)

1.超高浓度NOX气体制取方法，其特征在于，方法步骤如下：从双加压法硝酸低压段来的NOX气体进入快速冷却器，气体被冷却到49℃，反应过程中所产生的水被冷凝，冷凝水含有硝酸和少量的NOX气体，经气液分离器分离之后，分离出来的质量百分比浓度30～40%的硝酸返回次共沸酸吸收塔进行吸收，至质量百分比浓度为55-60%的稀硝酸后送至氧化分解塔的顶部；
分离出来的气体，经低压气体加热器加热至160℃，之后进入氧化分解塔与质量百分比浓度为55-60%的稀硝酸接触，发生硝酸吸热分解反应，之后出氧化分解塔的气体中NOX的体积百分比浓度达到18%。
2.利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法，其特征在于，方法步骤如下：从权利要求1所述的体积百分比浓度达到18%的NOX气体，与强酸漂白塔来的气体混合，之后去双加压法硝酸NOX压缩机处理为绝对压力1.2～1.3MPa的气体，然后经高压水冷器冷却之后，送至超共沸酸吸收塔，与塔顶加入从浓缩塔来的质量百分比浓度70%的硝酸进行吸收反应，将气体中的NOX吸收，余下的气体送至次共沸酸吸收塔再进行吸收，塔底出去质量百分比浓度80%的硝酸去浓缩塔的中部进行浓缩处理，浓缩处理后，浓缩塔的底部出质量百分比浓度70%的硝酸经再沸器返回超共沸酸吸收塔；浓缩塔的顶部出来质量百分比浓度98%的硝酸蒸汽，该蒸汽经漂白塔、列管换热器进入气液分离器，在气液分离器中不凝气体所夹带的NOX气被真空系统抽走，冷凝的浓硝酸溶液经分离之后，一股回流入浓缩塔；另一股进入漂白塔，漂白后经成品酸冷却器送出系统。
3.根据权利要求2所述的利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法，其特征在于，所述的次共沸酸吸收塔的塔内设有三层冷却盘管，下部冷却盘管采用循环水冷却，上部和中部冷却盘管采用低温水冷却。
4.根据权利要求2所述的利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法，其特征在于，所述的浓缩塔和漂白塔选用搪玻璃填料塔。
5.根据权利要求2所述的利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法，其特征在于，所述的列管换热器采用铌列管换热器。
6.根据权利要求2所述的利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法，其特征在于，所述的再沸器选用C18钢筛板塔。
7.根据权利要求2所述的利用超高浓度NOX气体生产浓硝酸的方法，其特征在于，所述的成品酸冷却器采用C8钢列管换热器。
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