CN109069995A - 用于使在用于生产硝酸的设备启动和/或停工时所述设备中NOx的废气浓度降低的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于使在生产硝酸期间残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低的方法和设备，其中在设备停工和/或启动时，通过使用温度控制装置(15，18)控制残余气体的温度，其中使残余气体循环并且在该过程中流过温度控制装置(15，18)和残余气体纯化设备(9)，使得设备的无色停工和/或启动成为可能。

Description

用于使在用于生产硝酸的设备启动和/或停工时所述设备中 NOx的废气浓度降低的方法
本发明涉及用于使在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间获得的残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间通过温度调节装置调节残余气体的温度；以及
(b)在残余气体纯化设备中处理已经在步骤(a)中进行温度调节的残余气体。在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间获得的残余气体中 NOx氮氧化物浓度的降低使得设备的无色停工和/或启动成为可能。
为了制备硝酸，通常通过大气氧对氨(NH3)进行催化氧化。这形成了NO，其通过氧气被氧化为NO2并随后在吸收塔中被吸收在H2O中以形成HNO3。NO和NO2被称为亚硝气或NOx氮氧化物。用于制备硝酸的现代设备在超大气压力下操作以实现更高的酸浓度，并因此实现残余气体中 NOx氮氧化物的提高的吸收效率和更高的降解程度。
双压设备与单压设备之间存在区别。在双压设备的情况下，通过氨的氧化生产NOx氮氧化物在约4×105Pa至6×105Pa(4巴至6巴)的压力下进行，在水中吸收所得NOx氮氧化物以形成硝酸在1×106Pa至1.5×106Pa (10巴至15巴)下进行。另一方面，在单压设备中，气体的产生和吸收在大致相同的压力下进行，即约6×105Pa至1.4×106Pa(6巴至14巴)。通过气轮机和/或汽轮机或电动机驱动的压缩机用于产生压力。
用于制备硝酸的现代设备配备有残余气体纯化设备，以降低残余气体中NOx氮氧化物的浓度。随后将残余气体在降低的NOx氮氧化物浓度下作为废气释放到环境中。通常通过SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)方法，通过在合适的SCR催化剂例如基于V2O5/TiO2的 DeNOx催化剂上引入合适的还原剂例如氨使NOx氮氧化物(即NO和NO2)在残余气体纯化设备中还原。NO2的基于残余气体中NOx的总摩尔量的相对比例由NOx的氧化程度来表征。在硝酸技术的领域中SCR技术的进一步发展是工艺，其中通过引入合适的还原剂特别有效地使NOx氮氧化物还原，并且在许多情况下在废气中实际上不再可检测到NOx。此外，N2O也被还原或催化分解。
根据官方规定，NOx氮氧化物排放的浓度必须不超过最大极限值。目前，50ppm的值是通常的极限值，但是预期将来该值会减小。
然而，与用于制备硝酸的设备的稳态操作相反，目前不可能或者可能仅在有限的程度上避免在设备停工和/或启动期间或者在设备停止的情况下显著超过极限值的NOx氮氧化物的短期排放。
在用于制备硝酸的设备停止或停工的情况下，设备中在超大气压力下存在的NOx氮氧化物通常经由吸收塔和残余气体纯化设备减压到环境中。然而，残余气体纯化设备可以仅在特定的允许极限温度下保持运行，低于所述极限温度必须使其停止运行。其中使用NH3作为用于NOx氮氧化物的还原剂的残余气体纯化系统可以仅在高于最低极限温度下长期运行，以避免在SCR催化剂上不期望地形成和积累NH4NO3。该极限温度通常在 170℃至200℃的范围内。在稳态操作中，用于制备硝酸的设备通常达到约300℃至约600℃的操作温度，在该操作温度下残余气体纯化设备可以运行而不会不期望地形成和积累NH4NO3。
通常，必须在设备完全减压之前进行残余气体纯化设备的关闭，因此待释放到环境中的残余气体中NOx氮氧化物的浓度大大增加。由于通常配备有筛板的吸收塔随着设备减压的增加而变得不稳定，使得吸收效率大大降低，因此发生NOx氮氧化物排放的进一步增加。一旦残余气体纯化设备不再运行，在剩余的减压期间NOx氮氧化物排放的浓度将大大增加。
在用于制备硝酸的设备停止或停工的情况下，通常在关闭设备的机器之前首先切断用于气体产生的氨的引入。只要残余气体纯化设备可以在高于极限温度下保持运行，待释放到环境中的残余气体将不超过NOx氮氧化物的浓度，并且残余气体将是无色的。尽可能长时间地保持机器运行，直至用于制备硝酸的设备中的NOx氮氧化物被空气替换是有利的。然而，当需要在关闭氨的引入之后立即或之后不久机器停工时，这样的气体替换不再进行。在进一步减压期间发生显著更高的NOx氮氧化物排放，并因此不可避免地达到残余气体纯化设备的极限温度并导致残余气体纯化设备的停工。
由于热力学平衡，随着操作温度的降低，NOx氮氧化物主要以NO2的形式存在，因此它们作为释放到环境中的残余气体中的棕色气体变得可见。
当启动设备时，也超过了释放到环境中的残余气体中NOx氮氧化物浓度的极限值。该残余气体的一部分由剩余在管道和装置中或在设备停工时已经形成在其中的气体组成。另一部分来自未漂白的硝酸(包含溶解的 NOx)的NOx脱气，其通常在重新启动设备时填充吸收塔。
在DE 102 11 964中提出了一种用于在超大气压力下操作的用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间降低残余气体中NOx氮氧化物浓度的方法，其中在残余气体纯化设备中对将离开的残余气体进行处理。在此，在设备停工期间在残余气体纯化设备停止之后立即保持设备内占主导的压力，随后以调节的方式使残余气体减压。残余气体被从外部进入的空气稀释并释放到环境中。该措施使得可以实现残余气体的调节释放，其中NOx氮氧化物的含量被充分稀释到环境中，使得NOx氮氧化物的浓度在不可见的范围内。然而，由于残余气体纯化设备中的NOx氮氧化物的降解不再可能，因此通过该措施不会降低残余气体中NOx氮氧化物的含量。
DE 10 2011 1212 142公开了一种用于制备硝酸的方法和装置。所述方法和装置的特征在于，至少在硝酸设备停工和/或启动期间，将流过残余气体轮机的介质的子流从残余气体轮机中取出和/或将供给至残余气体轮机的介质的子流从残余气体轮机的上游取出并传送至烟囱。
DE 10 2012 000 569 A1公开了一种具有开始时所述的特征的硝酸设备的无色启动和停工方法。在硝酸设备的启动期间和/或停工期间，将加压的加热流体供给至硝酸设备中以减小在设备停工期间流过硝酸设备的气体温度降低的速度或者增加在设备启动期间流过硝酸设备的气体温度提高的速度。
DE 10 2012 000 570 A1公开了一种用于制备硝酸的方法和装置，其特征在于使通过与已经流过至少一个过程气体冷却器和/或至少一个给水预热器的加热流体进行热交换而加热的残余气体穿过残余气体轮机。
DE 10 2012 010 017 A1公开了一种用于在停工和/或启动期间降低硝酸设备中的氮氧化物废气浓度的方法以及适用于该目的的硝酸设备。所述方法的特征在于，在硝酸设备的启动期间和/或停工期间将包含来自硝酸设备的氮氧化物的加压废气以及用于氮氧化物的气态还原剂供给至填充有催化剂并且设置为残余气体纯化的反应器之外的反应器中。
然而，在超大气压力下操作的用于制备硝酸的设备的方法和装置在设备停工和/或启动期间并非在各方面都令人满意，并且需要改进的方法和装置。
本发明的一个目的是在避免残余气体纯化设备停止的情况下使在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间获得并释放到环境中的残余气体中 NOx氮氧化物的浓度降低。释放到环境中的残余气体中NOx氮氧化物的浓度应低于可见的限度。
该目的通过权利要求的主题来实现。
本发明的第一方面提供了用于使在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间获得的残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间通过温度调节装置调节残余气体的温度；以及
(b)在残余气体纯化设备中处理已经在步骤(a)中进行温度调节的残余气体，其中温度调节装置是热交换器或热存储器，使残余气体在回路中输送并且在该回路中流过温度调节装置和残余气体纯化设备。
根据本发明的热交换器或热存储器用于本发明的目的而在其结构方面没有限制。合适的热交换器包括管壳式热交换器、板式热交换器、螺旋式热交换器、U形管热交换器、套管式热交换器等。合适的热存储器原则上包括具有相对大的热容量并且可以从气体中吸收热并再次将热释放到气体中的所有部件。合适的热交换器和热存储器是本领域技术人员已知的。
用于使残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低的方法优选在超大气压力下操作的用于制备硝酸的设备中进行。通过气轮机和/或汽轮机或电动机驱动的压缩机优选用于产生压力。气轮机优选使用来自用于制备硝酸的设备的废气利用由至少一个压缩机施加的压力来操作。
本领域技术人员可以将用于制备硝酸的设备在其停工和/或启动期间的状态与该设备在稳态操作期间的状态区分开来。设备的停工在稳态操作之后，而设备的启动在稳态操作之前。
在本发明的方法的步骤(a)中，在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间通过温度调节装置调节残余气体的温度。本领域技术人员将理解调节温度意指设定温度，在本发明的方法中设定残余气体的温度。在此，能量优选以热的形式传递至残余气体。
在一个优选实施方案中，调节温度在用于制备硝酸的设备停工和/或启动的整个持续时间内进行，但也可以仅在部分时间内进行。调节残余气体的温度还可以但不必须在稳态操作期间进行，所述稳态操作包括部分负载、满载和过载情况。在一个优选实施方案中，本发明的方法可以在用于制备硝酸的设备的稳态操作中进行，也可以在部分负载操作中进行。用于制备硝酸的设备的部分负载操作是指其中设备在其最大可能容量以下连续操作的设备的状态。
例如，调节残余气体的温度可以在用于制备硝酸的设备停工期间残余气体的温度达到残余气体纯化设备的操作温度的下限值和/或只要在用于制备硝酸的设备启动期间残余气体的温度尚未达到残余气体纯化设备的操作温度的下限值的时间点处或之前不久进行。开始用于制备硝酸的设备停工和/或启动与开始通过温度调节装置调节温度不必在时间上一致。
设备停工和/或启动的时间可以但不必须由用于制备硝酸的设备内压力的降低或增加来表征。例如，在用于制备硝酸的设备停工期间通过残余气体纯化设备调节残余气体的温度，直至在用于制备硝酸的设备内环境压力占主导。
在另一个优选实施方案中，残余气体的温度还在达到环境压力之后和/或在离开环境压力之前(即在用于制备硝酸的设备的减压状态下)通过温度调节装置调节。
调节残余气体的温度优选根据残余气体的温度进行。在另一个优选实施方案中，在设备停工期间一旦切断用于生产NOx氮氧化物的氨的引入或者在启动设备期间打开用于生产NOx氮氧化物的氨的引入就调节残余气体的温度。
优选对残余气体的温度进行调节，使得在用于制备硝酸的设备停工之后残余气体纯化设备的非常长的操作或者在启动用于制备硝酸的设备期间残余气体纯化设备的非常早期的操作成为可能。
在步骤(a)中，优选使残余气体的温度达到300℃至550℃的范围。
在步骤(a)中，优选使残余气体的温度达到200℃至550℃的范围，更优选300℃至480℃的范围，最优选260℃至380℃的范围。
在步骤(a)中，优选使残余气体达到至少300℃，更优选至少325℃，甚至更优选至少350℃，最优选至少375℃，并且特别地至少400℃。
在步骤(a)中，优选使残余气体达到不高于550℃，优选不高于525℃，甚至更优选不高于500℃，最优选不高于475℃，并且特别地不高于450℃。
可以使用各种手段来调节残余气体的温度。优选使用热交换器和/或热存储器来调节残余气体的温度。
在一个优选实施方案中，温度调节装置是电操作的和/或温度调节装置包括燃烧器。
如果温度调节装置是电操作的，则其可以例如配备有电操作的加热元件。用于操作电温度调节装置的相应手段是本领域技术人员已知的。
如果温度调节装置包括燃烧器，则优选使燃料在燃烧器中反应以产生热，通过所述热可以调节残余气体的温度。
在一个优选实施方案中，通过燃烧器来加热残余气体流过的管道。以这种方式，可以调节至少部分残余气体的温度。
在另一个优选实施方案中，使至少一部分残余气体与来自燃烧器的至少一部分废气混合，由此可以调节残余气体的温度。如果残余气体中的残余氧气浓度足够高，则还可以使至少一部分残余气体与燃料在燃烧器中混合并反应。以这种方式形成的加热废气可以随后或甚至在燃烧器中的反应期间与残余气体混合。以这种方式，可以调节残余气体的温度。
在本发明的方法的步骤(b)中，在残余气体纯化设备中处理已经在步骤(a)中进行温度调节的残余气体。
优选在残余气体纯化设备中处理残余气体以降低残余气体中NOx氮氧化物的浓度。残余气体纯化设备是本领域技术人员已知的，并且通常通过SCR工艺通过引入合适的还原剂使NOx氮氧化物NO和NO2的减少成为可能。此外，它们优选使N2O的催化还原或分解成为可能。
残余气体纯化设备优选配备有用于使NOx氮氧化物降解的催化剂 (DeNOx催化剂)。这些催化剂是本领域技术人员已知的。通常，它们是促进NOx氮氧化物与还原剂的化学反应的过渡金属催化剂。优选经典的 DeNOx催化剂，特别是包含过渡金属和/或过渡金属氧化物的那些，例如铁、镍、铜、钴、锰、铑、铼或钒氧化物，或者金属铂、金或钯，或者这些化合物中的两种或更多种的混合物。特别优选基于V2O5-TiO2的催化剂。
根据本发明使用的催化剂通常包含本领域技术人员已知的另外的添加剂，例如粘合剂，例如硅铝酸盐或勃姆石。
催化剂可以作为任何尺寸和几何形状的成型体而存在，优选具有相对大的表面积与体积之比的几何形状，并且在流过它们的情况下产生非常小的压降的催化剂。
除了催化NOx氮氧化物与还原剂的化学反应的DeNOx催化剂之外，残余气体纯化设备还可以包含促进N2O化学分解成氮和氧以及通过还原剂使N2O化学还原的催化剂。这些催化剂是本领域技术人员已知的。
除了包含NOx氮氧化物的残余气体之外，还向残余气体纯化设备中引入用于氮氧化物的还原剂，特别是用于NOx的还原剂。用于NOx氮氧化物的适合的还原剂是本领域技术人员已知的并且对NOx的还原具有高活性的任何材料。这些可以为例如含氮还原剂。作为含氮还原剂，可以采用适用于NOx的还原的任何化合物。实例为氮烷、氮烷的羟基衍生物以及胺、肟、氨基甲酸酯、脲或脲衍生物。脲和脲衍生物优选以水溶液的形式使用。
特别优选使用氨作为用于氮氧化物，特别是用于NOx氮氧化物的还原剂。
除了用于NOx的还原剂之外，还可以向待处理的残余气体中引入用于 N2O的还原剂。这可以为含氮还原剂。以上进一步给出了实例。然而，在此，也可以是气态烃、一氧化碳或氢气。特别优选使用氨作为用于N2O 的还原剂。
优选在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间，优选利用调节残余气体的温度来降低残余气体纯化设备中残余气体中的NOx的浓度。温度的调节优选用于将残余气体加热至一定温度或者防止或延迟残余气体冷却至低于在残余气体纯化设备中发生用于使NOx氮氧化物的浓度降低并且优选被催化以能够进行的化学反应至少所需的温度。
在一个优选实施方案中，在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低至少10％，优选至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、或至少99％。
在另一个优选实施方案中，残余气体中N2O的浓度降低至少10％，更优选至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、或至少99％。
还原剂的所需量取决于还原剂的类型，并且可以由本领域技术人员通过常规实验来确定。
在本发明的方法中，可以在多个位置处调节残余气体的温度；优选在流过残余气体纯化设备之前和/或之后调节残余气体的温度。
在此，使残余气体至少部分地或以其整体在回路中输送，并且在此流过温度调节装置和残余气体纯化设备，优选另外还首先流过用于制备硝酸的设备。
如果仅在残余气体首先流过残余气体纯化设备之后的一个时间点处调节残余气体的温度，则优选使残余气体在回路中输送。
在回路中输送的残余气体优选流过温度调节装置和残余气体纯化设备。在另一个优选实施方案中，使残余气体在合适的位置处返回到用于制备硝酸的设备中。优选将在回路中输送的残余气体引入管道中，所述管道在稳态操作中将在燃烧器中产生的NOx氮氧化物输送至吸收塔。
在回路中输送的残余气体优选流过温度调节装置、残余气体纯化设备和吸收塔。温度调节装置、残余气体纯化设备和吸收塔可以布置在回路中的任何位置。在回路中输送的残余气体优选首先流过温度调节装置，随后流过吸收塔，然后流过残余气体纯化设备，然后将其送回回路中。
如果在残余气体首先流过残余气体纯化设备之后的一个时间点处调节残余气体的温度，则在残余气体首先流过残余气体纯化设备时，优选不对其进行温度调节。仅在完全通过第一次回路循环并且已经发生第二次通过残余气体纯化设备之后，优选调节残余气体的温度以在残余气体纯化设备中进行处理。在这种情况下，根据本发明的步骤(a)优选在步骤(b) 之后及时进行。
因此，步骤(a)和(b)可以按字母顺序进行，但不是必须的。
如果仅在残余气体第一次通过残余气体纯化设备之后的一个时间点处调节残余气体的温度，则优选使残余气体的至少10体积％，更优选至少20体积％、至少30体积％、至少40体积％、至少50体积％、至少60 体积％、至少70体积％、至少80体积％、至少90体积％、至少99体积％在回路中输送。优选使残余气体以其整体在回路中输送。
只有当残余气体中达到不可见的NOx氮氧化物的浓度时，残余气体才优选释放到环境中。释放到环境中的残余气体(废气)中NOx氮氧化物的浓度优选不大于100ppm，更优选不大于90ppm、不大于80ppm、不大于70ppm、不大于60ppm、不大于50ppm、不大于40ppm、不大于30ppm、不大于20ppm、或不大于10ppm。
在回路中，残余气体优选经由压缩机或风机输送，优选地以维持回路。
在一个优选实施方案中，残余气体仅在用于制备硝酸的设备停工和/ 或启动期间而不在用于制备硝酸的设备的稳态操作期间流过温度调节装置。
如果温度调节装置是位于残余气体纯化设备下游的热交换器，则残余气体优选仅在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间而不在用于制备硝酸的设备的稳态操作期间流过该热存储器。
在一个优选实施方案中，残余气体在用于制备硝酸的设备的稳态操作期间以及在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间都流过温度调节装置。
如果温度调节装置是热存储器或位于残余气体纯化设备上游的热交换器，则残余气体优选在用于制备硝酸的设备的稳态操作期间以及停工和 /或启动期间都流过热交换器或热存储器。
如果在残余气体流过残余气体纯化设备之前的一个时间点处调节残余气体的温度，则根据本发明的步骤(a)和(b)按时间顺序进行。
温度调节装置优选至少在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间优选地供应有适用于释放热的介质。
在另一个优选实施方案中，温度调节装置适用于从介质中吸收热，将其储存并在需要时再次将其释放。
介质优选从用于制备硝酸的设备排出和/或从外部来源供应。
介质优选包括高压蒸汽。
本发明的另一方面提供了用于使在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间获得的残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低的装置，所述装置包括功能连接至用于制备硝酸的设备的以下部件：
(A)温度调节装置，所述温度调节装置被配置成用于在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间调节残余气体的温度；和
(B)残余气体纯化设备，所述残余气体纯化设备被配置成用于使温度已通过温度调节装置调节的残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低；
(C)气体旁路装置，所述气体旁路装置布置在残余气体纯化设备下游并被配置成用于使残余气体转向至温度调节装置中；和
(D)管道，所述管道布置在温度调节装置下游并被配置成用于使残余气体返回到回路中，所述管道具有通过温度调节装置和残余气体纯化设备的通道。
本发明的装置中的温度调节装置优选为热交换器或热存储器。
本发明的装置优选包括功能连接至用于制备硝酸的设备的以下另外的部件：
(E)测量装置，所述测量装置被配置成用于确定残余气体中NOx氮氧化物的浓度；和/或
(F)压缩机和/或风机。
优选使经由管道(D)输送的残余气体至少部分地返回到回路中。
优选使至少10体积％，更优选至少20体积％、至少30体积％、至少 40体积％、至少50体积％、至少60体积％、至少70体积％、至少80体积％、至少90体积％、至少99体积％的残余气体经由管道(D)返回到回路中。优选使残余气体以其整体经由管道(D)返回到回路中。
优选使经由管道(D)输送的残余气体返回到回路中，所述管道(D) 具有通过用于制备硝酸的设备、温度调节装置和残余气体纯化设备的部分的通道。优选将经由管道(D)输送的残余气体供给至管道中，所述管道在稳态操作时将NOx氮氧化物从燃烧器输送至吸收塔，并且还优选流过吸收塔、温度调节装置和残余气体纯化设备。
压缩机或风机(F)优选布置在残余气体纯化设备下游并被配置成使残余气体通过烟囱吹出。
在另一个优选实施方案中，残余气体通过压缩机或风机(F)在回路中输送以维持回路。
在一个优选实施方案中，本发明的装置的温度调节装置是
(i)热交换器，所述热交换器可以供应有适用于释放或吸收热的介质；或
(ii)热存储器，所述热存储器被配置成用于在用于制备硝酸的设备的稳态操作期间存储来自残余气体的热并被配置成用于在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间将热释放到残余气体中。
本发明的装置的温度调节装置优选为热交换器，所述热交换器布置在残余气体纯化设备上游，并且可以供应有适用于释放或吸收热的介质。
在另一个优选实施方案中，本发明的装置的温度调节装置是热存储器，所述热存储器布置在残余气体纯化设备上游或下游，并被配置成用于在用于制备硝酸的设备的稳态操作期间存储来自残余气体的热，并且被配置成用于在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间将热释放到残余气体中。
优选根据本发明的方法使用本发明的装置。
图1至图4示意性地并且作为实例示出了本发明的用于制备硝酸的方法，但不应被解释为构成限制。图1示出了常规的方法过程，图2至图4 示出了本发明的方法。
图1示出了用于制备硝酸的设备在稳态操作时的简化流程图。在这种情况下，如硝酸生产中的惯例，优选在供应有氨(2)和空气(3)的燃烧器(1)中生产NOx氮氧化物(4)。优选地通过压缩机(14)驱动将这些 NOx氮氧化物(4)输送经过一个或更多个热交换器(5)(未示出)，穿过吸收塔(6)，以产生硝酸(7)。包含NOx氮氧化物的残余气体(8)离开吸收塔(6)并优选通过多个热交换器和/或液化器(5)使其达到一定温度，所述温度优选地确保NOx氮氧化物在残余气体纯化设备(9)中的最佳降解。在此，作为实例提供了将氨(10)引入残余气体纯化设备(9) 中。以这种方式被纯化的残余气体(11)在稳态操作中经由气轮机(12) 进入环境中。
通常，设备中的压力会在设备的有意停工或由于故障而停工期间逐渐下降。此外，随着减压的进行，由于热减少，残余气体纯化设备(9)将不可避免地在达到极限温度时停工。
图2描绘了根据本发明的连接变型，其示出了在用于制备硝酸的整个设备停工和/或启动期间如何可以维持NOx氮氧化物的有效降解的过程。该流程图示出了用于制备硝酸的设备，所述设备具有集成的另外的热交换器，所述热交换器位于残余气体纯化设备下游并且优选地仅在停工和/或启动期间供应有含热介质和含NOx氮氧化物的残余气体。
为了在废气管道(13)的出口处不获得残余气体中NOx氮氧化物的浓度增加，经纯化的残余气体(11)优选不再释放到环境中而是被输送通过然后优选地供应有高压蒸汽(16)的另外的热交换器(15)。这优选为优选在硝酸生产过程中的另一个位置处获得的高压蒸汽。为了强调该装置是根据本发明的方法过程的一部分，已经通过椭圆强调了根据本发明的热交换器(15)。以这种方式被加热的残余气体(11a)随后优选在合适的位置处返回到硝酸生产过程中。在此建议将经加热的残余气体(11a)送回到对在正常条件下在燃烧器(1)中产生的NOx氮氧化物(4)的气体流进行输送的管道中，使得残余气体最终经由管道(17)输送回到残余气体纯化设备(9)中。通过压缩机(14)维持的该循环优选进行直至残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低到这样的程度：再次打开通向废气管道(13)的入口，残余气体可以经由废气管道(13)释放到环境中，而NOx氮氧化物在出口处不可见。
作为压缩机的替代方案，也可以通过风机(未示出)维持循环操作。这确保即使在压缩机的操作出现故障时循环也仍然运转。
在重新启动设备时，优选保持上述形成的残余气体的循环，直至再次达到正常操作压力和正常操作温度，使得不再需要另外的热交换器(15) 的辅助传热作用以将残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低至不再可见的最小值。当达到这种状态时，热交换器(15)优选停止运行，并且经纯化的残余气体(11)优选再次经由废气管道(13)直接释放到环境中。
根据本发明的方法，在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间，残余气体(11)首先流过残余气体纯化设备(9)，在回路中输送并且在本发明的温度调节装置中对其温度进行调节，所述温度调节装置优选为热交换器(15)。优选使残余气体的温度达到300℃至550℃的范围。残余气体优选仅在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间流过温度调节装置。经温度调节的残余气体再次流过残余气体纯化设备(9)，优选地使NOx氮氧化物的浓度在所述残余气体纯化设备中降低。残余气体优选在回路中流过温度调节装置和残余气体纯化设备(9)。在另一个优选实施方案中，残余气体在回路中流过温度调节装置、残余气体纯化设备(9)，并且另外地流过用于制备硝酸的设备。
与稳态操作(图1)相比未运行的装置的部分以细线和虚线示出。
图3示出了用于制备硝酸的设备的简化流程图，所述设备具有集成的另外的热交换器，所述热交换器位于残余气体纯化设备上游并且在停工和 /或启动期间供应有含热介质。该热交换器通过椭圆形来强调。与稳态操作(图1)相比未运行的装置的部分以细线和虚线示出。
如图3所示的用于制备硝酸的设备在停工和/或启动期间以与图2中描述的设备类似的方式操作。与图2所示的设备相比，即使在稳态操作期间，残余气体(8)也流过根据本发明的热交换器(15)，但热交换器(15) 优选未供应有含热介质(16)，因此在稳态操作期间不起作用。只有当设备停工和/或启动时，热交换器(15)才供应有含热介质并确保经由管道(17)进入残余气体纯化设备(9)的残余气体具有足够高以使NOx氮氧化物的降解发生的温度。在该方法中，优选通过烟囱作用将残余气体吹送通过该设备和残余气体纯化设备(9)。优选不需要压缩机来维持该功能。烟囱效应可任选地通过风机(未示出)来加强。经纯化的残余气体最终经由废气管道(13)离开。
在重新启动设备时，优选保持热交换器(15)的操作，直至再次达到正常操作压力和正常操作温度，使得不再需要另外的热交换器(15)的辅助传热作用以将残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低至不再可见的最小值。当达到这种状态时，热交换器(15)优选通过停止引入含热介质(16) 而停止运行。作为一个替代方案，即使在设备的稳态操作中也可以使用含热介质(16)的引入，如果这对过程具有有利影响的话。
根据本发明的方法，在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间，在温度调节装置中对残余气体(8)的温度进行调节，所述温度调节装置优选为热交换器(15)。优选在残余气体流过残余气体纯化设备(9)之前对残余气体的温度进行调节。优选使残余气体的温度达到300℃至550℃的范围。随后在残余气体纯化设备(9)中处理残余气体。调节残余气体的温度优选地用于在残余气体纯化设备(9)中降低残余气体中NOx氮氧化物的浓度。
图4示出了用于制备硝酸的设备的简化流程图，所述设备具有集成的另外的热存储器，所述热存储器位于残余气体纯化设备上游。该热存储器通过椭圆来强调。与稳态操作(图1)相比未运行的装置的部分以细线和虚线示出。
如图4所示的用于制备硝酸的设备在停工和/或启动期间以与图2和图3中描述的设备类似的方式操作。然而，使用热存储器(18)代替热交换器(15)。残余气体(8)在稳态操作期间流过热存储器(18)，并且随着时间的推移，热存储器存储残余气体中存在的一部分热能。当设备停工时，仅存在这样量的能量：所述能量使经由管道(17)进入残余气体纯化设备(9)的残余气体具有足够高以确保存在NOx氮氧化物的降解的温度。在该方法中，优选通过烟囱效应将残余气体吹送通过该设备和残余气体纯化设备(9)。因此，优选不需要压缩机来维持该功能。烟囱效应可以任选地通过风机(未示出)来加强。经纯化的残余气体最终经由废气管道(13) 离开。
如果该设备没有停工太长时间，则热储存器(18)中仍然存在足够的热能以使残余气体达到足够高的温度以确保残余气体纯化设备(9)中NOx氮氧化物令人满意地降解，可以在重新启动设备时有利地采用与设备停工期间相同的效应。
根据本发明的方法，在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间，在优选为热存储器(18)的温度调节装置中对残余气体(8)的温度进行调节。优选在残余气体流过残余气体纯化设备(9)之前对残余气体的温度进行调节。优选使残余气体的温度达到300℃至550℃的范围。随后在残余气体纯化设备(9)中对残余气体进行处理。优选地利用调节残余气体的温度来降低残余气体纯化设备(9)中残余气体中NOx氮氧化物的浓度。
附图标记列表：
1 燃烧器
2 氨
3 空气
4 NOx氮氧化物
5 热交换器
6 吸收塔
7 硝酸
8 包含NOx氮氧化物的残余气体
9 残余气体纯化设备
10 氨
11 纯化的残余气体
12 气轮机
13 废气管道
14 压缩机
15 热交换器
16 高压蒸汽、含热介质
17 管道
18 热存储器
19 驱动机(例如电动机或汽轮机)

Claims (16)

1.一种用于使在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间获得的残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)在所述用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间通过温度调节装置调节所述残余气体的温度；以及
(b)在残余气体纯化设备中处理已经在步骤(a)中进行温度调节的所述残余气体，其中所述温度调节装置是热交换器(15)或热存储器(18)，特征在于，使所述残余气体至少部分地在回路中输送，并且在所述回路中流过所述温度调节装置和所述残余气体纯化设备(9)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述残余气体通过压缩机(14)或风机在所述回路中输送。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法可以在所述用于制备硝酸的设备的稳态操作中以及在所述用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间都进行，所述稳态操作包括部分负载、满载和过载情况；并且所述残余气体在所述用于制备硝酸的设备的稳态操作期间以及在所述用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间都流过所述温度调节装置，所述稳态操作包括部分负载、满载和过载情况。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述残余气体仅在所述用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间而不在所述用于制备硝酸的设备的稳态操作期间流过所述温度调节装置，所述稳态操作包括部分负载、满载和过载情况。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述温度调节装置供应有适用于释放热的介质(16)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述温度调节装置适用于从介质(16)中吸收热，储存所述热并在需要时再次释放所述热。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的方法，其中所述介质(16)从所述用于制备硝酸的设备排出和/或从外部来源供应。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中所述介质(16)包括压力>40巴的高压蒸汽。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的所述温度调节装置是电操作的和/或包括燃烧器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中利用调节所述残余气体的温度来降低所述残余气体纯化设备中所述残余气体中的NOx浓度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中使所述残余气体的温度达到200℃至550℃的范围，更优选300℃至480℃的范围，更优选260℃至380℃的范围。
12.一种用于使在用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间获得的残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低的装置，包括功能连接至所述用于制备硝酸的设备的以下部件：
(A)温度调节装置(15，18)，所述温度调节装置(15，18)被配置成用于在所述用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间调节所述残余气体的温度；和
(B)残余气体纯化设备(9)，所述残余气体纯化设备(9)被配置成用于使温度已通过所述温度调节装置(15，18)调节的所述残余气体中NOx氮氧化物的浓度降低；
(C)气体旁路装置，所述气体旁路装置布置在所述残余气体纯化设备(9)下游并被配置成用于使所述残余气体转向至所述温度调节装置(15，18)中；和
(D)管道，所述管道布置在所述温度调节装置(15，18)下游并被配置成用于使所述残余气体返回到回路中，所述管道具有通过所述温度调节装置(15，18)和所述残余气体纯化设备(9)的通道。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述温度调节装置是电操作的和/或包括燃烧器。
14.根据权利要求12所述的装置，其中所述温度调节装置是热交换器(15)或热存储器(18)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，包括功能连接至所述用于制备硝酸的设备的以下另外的部件：
(E)测量装置，所述测量装置被配置成用于确定所述残余气体中NOx氮氧化物的浓度；和/或
(F)压缩机(14)和/或风机。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其中所述温度调节装置是
(i)热交换器(15)，所述热交换器(15)可以供应有适用于释放或吸收热的介质(16)；或
(ii)热存储器(18)，所述热存储器(18)被配置成用于在所述用于制备硝酸的设备的稳态操作期间存储来自所述残余气体的热并被配置成用于在所述用于制备硝酸的设备停工和/或启动期间将热释放至所述残余气体，所述稳态操作包括部分负载、满载和过载情况。
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