CN114423519B - 用于氨的催化氧化的方法和反应器 - Google Patents

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Abstract

一种用于氨的催化氧化的方法，包括：在氧气存在的情况下，使含氨气体通过包含在反应器(1)中的催化剂(5)，获得包含氮氧化物的工艺气体，以及用容纳在反应器中的热交换器(6)冷却所述工艺气体，其中，所述工艺气体的位于壳侧的部分(13)绕过热交换器并且在热交换器的下游形成与冷却的气体(12)混合的热流，以及基于混合工艺气体(14)的目标出口温度来调节旁路。

Description

用于氨的催化氧化的方法和反应器
技术领域
本发明涉及一种用于氨的氧化，特别是用于生产硝酸的方法和反应器。
背景技术
硝酸的工业生产基本上涉及氨在合适的催化剂上的催化氧化以产生含氮氧化物的气体以及随后的冷却和吸收步骤，在冷却和吸收步骤中使所述气体与水接触。包含在该气体中的二氧化氮(NO2)然后被吸收并与水反应以产生硝酸。
氨氧化催化剂通常是铂-铑(Pt-Rh)催化网，但也可以应用钴基或分配在通用篮中的替代催化剂。
氨的氧化是在840-920℃左右和约1至15bar绝对压力下进行的强放热反应。氨的氧化产生主要含有氮气、由NOx表示的氮氧化物(主要为NO和NO2)以及一氧化二氮(N2O)的工艺气体。吸收步骤产生硝酸产物流和主要包含一氧化二氮N2O和残留NOx的尾气，其可以在随后的减排阶段(三级减排)中除去。一氧化二氮N2O对硝酸的形成没有贡献，并且也可以在吸收步骤之前(次级减排)从气体中去除。
氨的氧化通常在称为氨燃烧器的反应器中进行，该反应器包含催化剂层(例如，催化网)或催化篮以及被布置成冷却离开该催化剂层的热的工艺气体流出物的热交换装置。所述热交换装置(可以包含多个热交换器)通常被称为废热锅炉(WHB)并且可以回收部分反应热，例如，通过产生蒸汽或通过加热尾气。
WHB布置在催化剂层的下游。例如，在立式氨燃烧器中，催化网被置于反应器的上部并且WHB被置于催化剂网下方。
来自WHB的工艺气体的出口温度必须保持在特定范围内，以允许下游设备的正确运行并使热回收最大化。工艺气体出口温度也可影响用于移除N2O和/或NOX的三级减排系统的运行温度从而影响其性能。如今，硝酸工厂被要求遵守向大气的环境排放越来越严格的温室气体，因此需要在减排系统入口处对尾气温度进行优化控制。
然而，在WHB中交换(即，传递到冷却介质，例如沸水或尾气)的热量取决于许多因素。特别地，热传递受到热交换器表面的污垢的影响，该污垢逐渐降低热交换系数。此外，工厂运行条件可随着工厂的寿命而改变，并影响WHB的性能。
为了补偿污垢，热交换表面通常是过度设计的，然而导致了在运行的初期期间的工艺气体的过度冷却的缺点。但是，污垢迟早会将热传递降低到最佳水平以下，并且传递的热量将降到目标(设计)值以下。
可通过定期清洁WHB来去除污垢，然而清洁WHB是昂贵的并且需要关闭氨燃烧器。因此，人们对降低这种维护清洁的频率感兴趣。
考虑到上述问题，已经提出了WHB的特定设计。这可包含将不同的冷却介质(例如沸水代替循环给水)供给至热交换装置的一部分，例如，供给至WHB的底部线圈。然而，该解决方案是昂贵的，需要停机并且仅提供逐步控制，即，它不允许对工艺气体的出口温度进行精细且连续的控制。
US 3753662公开了用于放热反应的反应器，其包括具有中间冷却器的多个催化床。
发明内容
本发明旨在通过提供一种用于准确且连续地控制用于氨的氧化的反应器的工艺气体出口温度的有效系统来解决上述缺点，特别是在生产硝酸的情况下。
本发明的方法在氨氧化反应器(也称为氨燃烧器)中进行。该反应器包含被适配成在氧气存在的情况下用于氨的氧化的催化剂。本发明提供了将含NOx的工艺气体(其为氨的催化氧化的产物)部分地引导至氨燃烧器中的旁路路径，以便至少部分地绕过(bypass)位于催化剂层下游的管式热交换装置中的冷却步骤。
热交换装置是水管设备，意味着管内部被沸水穿过，而热的工艺气体围绕管穿过壳侧。壳侧可以由氨燃烧器本身的壳界定。热交换装置可包括一个或多个热交换器。
因此，气体的旁路部分在大于工艺气体的其余部分的温度下形成热流。所述热流与绕过之后剩余的“冷”气体(被穿过热交换装置的通道冷却)混合。
工艺气体的所述旁路部分的流速(可以称为旁路流速)由至少一个阀基于混合工艺气体的目标反应器出口温度来控制。根据旁路流速，能够将如此得到的混合气体的温度控制并保持在目标温度附近的目标范围内。例如，目标温度可以在300至500℃之间，并且范围可以是目标值的+/-10°C。
可以运行该系统以沿更宽的工厂运行容量以连续的方式确保对WHB出口进行精确的温度控制。即从标称容量的约130％至50％，并且反之亦然，目前约110％至70％的标准降低。
旁路路径可包含一个或多个旁路通道，旁路路径可完全或部分地绕过热交换装置。当热交换装置具有径向对称性时(如在大致圆柱形或环形形状的情况下的径向对称性)，旁路通道可被设置在热交换装置的中心和/或周界处。在一些实施例中，热交换装置可以包含若干个模块或阶段，并且旁路路径可以被布置成提供仅一些模块、优选地最后模块或最后连续模块的旁路。
优选地，在热气体与冷气体之间的混合发生在热交换装置的下游。混合后，得到的混合气体作为工艺气体在受控的出口温度下离开反应器。
反应器可以被设置有混合装置以促进所述热气体与冷气体之间的混合。混合装置可以被设置在例如旁路通道的出口处和/或被安装到反应器的出口气体管中。合适的混合装置可包含静态混合器、偏转器或混合器装置。
优选实施例包含：例如借助于合适的气体出口温度传感器检测工艺气体的反应器出口温度，以及基于检测到的温度调节旁路流速。在优选实施例中，还可提供温度控制回路以实现工艺气体的出口温度的全自动调节。
旁路流速由一个或多个气流控制阀控制。在具有多于一个旁路通道的实施例中，可以为每个通道设置一个流速控制阀。这些阀是已知类型的，例如旋塞阀。
当设置了多于一个旁路通道时，每个旁路通道中的旁路流速可以独立于其他通道被控制。因此，在一个实施例中，设置了多个旁路通道和多个气流控制阀，包括用于每个通道的至少一个阀，并且每个通道的阀的位置独立于其他通道的阀的位置被控制。
在启动点火阶段期间，可以降低旁路流速或可以关闭旁路(即，输送全部工艺气体穿过热交换装置)，其中热交换装置将热量从BFW循环水传递到工艺空气用于预加热工艺空气。这可以被完成以加速加热并减少下游设备的加热时间，包含下游NOx和N2O减排反应器的更快启动。然后在点火之后恢复旁路流速，以开始控制工艺气体的出口温度。
本发明的巨大优点在于可连续且精确地控制离开氨燃烧器的工艺气体的温度，以便将气体温度保持在适于下游工艺步骤的目标范围内，包括例如N2O的三级减排、向硝酸的转化和随后包含在吸收器的尾气中的NOx的减排。
旁路流速可以考虑工艺条件、瞬时负载和热交换装置的性能来调节。因此，它可以适配于逐渐降低热交换系数的污垢。可以理解的是，本发明允许降低清洁维护的频率。
本发明的另一优点是实现更灵活的方法。
另一优点是可实施本发明以在容量增加的情况下或安装需要较高和精调运行温度的下游减排催化剂的情况下将现有水管锅炉改型为精细控制出口温度。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的氨燃烧器的示意图，
图2是图1的氨燃烧器的变体的示意图，
图3是根据本发明的另一实施例的氨燃烧器的示意图，
图4是图2的氨燃烧器的变体的示意图，
图5是具有温度控制环路的图1的氨燃烧器的示意图。
具体实施方式
图1示出了反应器1，其包括：圆柱形壳体2、气体入口3、气体出口4、合适的内部催化剂(例如催化剂5)、由6表示的热交换器(优选废热锅炉(WHB))、旁路通道7、混合区8。
优选地，催化剂5是铂-铑细目网。
旁路通道7设置在热交换器6的中心处，热交换器6具有大致圆柱形形状和径向对称性。所述旁路通道为离开催化剂5的气体提供热交换器6的旁路路径。
设置流速控制阀9以控制旁路通道7中的流速。在该示例中，流速控制阀9位于旁路通道7的底部。图1中的双箭头表示流速控制阀9可以打开或关闭旁路通道7的底部开口。
混合区8位于热交换器6的下游和气体出口4之前。
在运行中，包含氨和氧的新鲜进料10被供给到气体入口3。氧可以与合适的载体一起被提供，例如空气或富氧空气或纯氧。
所述进料10在催化剂5上催化反应，形成含有NOx的工艺气体。由流线11表示的工艺气体的一部分横穿热交换器6，产生进入混合区8的冷却气体12。
所述热交换器6具有热交换元件(例如管或板)，被沸水或其他冷却介质(未示出)穿过。
工艺气体的旁路气体13通过旁路通道7绕过热交换器6的热交换元件并直接到达混合区8。所述旁路气体13基本上是非冷却部分并且因此比冷却气体12更热。流过旁路通道7的旁路气体13的量由流速控制阀9的位置调节。
在混合区8中，热的旁路气体13与冷却气体12混合。冷却气体12和旁路气体13的混合产生出口气体14，出口气体14通过气体出口4离开反应器1。因此，所产生的出口气体14的温度由旁路流速(即，由流速控制阀9的位置)控制。
图2示出了变体，其中旁路通道位于热交换器的周界。例如，图2示出了第一旁路通道7.1和第二旁路通道7.2以及相关的阀9.1和9.2。每个阀9.1、9.2分别控制相应的第一旁路通道7.1和第二旁路通道7.2的流速13.1、13.2。
图3示出了与图1相似的实施例，具有轴向旁路通道，其中热交换器6包括两个独立的模块6.1和6.2，并且提供了仅绕过第二模块6.2的旁路通道7。
图4示出了具有包含模块6.1和6.2的两级热交换器6的图2的变体。
图5示出了具有温度控制环路的图1中的反应器。传感器15检测反应器出口气体14的温度并向控制系统17提供信号16。控制系统17基于信号16和目标出口温度计算流速控制阀9的位置并且通过阀位置信号18控制流速控制阀9。流速控制阀9的位置决定旁路流速的大小，并且因此决定由旁路气体13和冷却气体12的混合产生的出口气体14的温度。
可以理解，本发明提供了出口温度的实时控制并且因此能够将出口温度保持在离目标的窄范围内。图5的控制回路可应用于本发明的其他变体(例如，如图1-4所示)。

Claims (20)

1.一种用于氨的催化氧化的方法，包括：
在氧气存在的情况下，使包含氨和氧的进料(10)通过包含在反应器(1)中的催化剂，其中，所述催化剂适于促进氨的氧化，从而获得包含氮氧化物的工艺气体，并借助于热交换器(6)冷却所述反应器中的所述工艺气体，其中所述热交换器的管内部被沸水穿过，并且所述工艺气体围绕所述管穿过壳侧，使得所述工艺气体将热量传递至所述管的外表面，
其特征在于：
所述工艺气体的旁路气体(13)被引导至旁路路径，所述旁路路径被设置在所述反应器中并且被布置为至少部分地绕过所述热交换器，
所述旁路气体在穿过所述旁路路径之后与穿过所述热交换器的冷却气体(12)混合；
其中，工艺气体的所述旁路气体的流速由至少一个阀基于在所述反应器出口处的混合工艺气体的目标温度来控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热交换器具有径向对称性，并且所述旁路路径包含轴向地被布置在所述热交换器的中心处的至少一个旁路通道和/或在所述热交换器的周界处的至少一个旁路通道。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热交换器包括多个独立的模块，并且所述旁路路径被配置为绕过所述模块中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述模块被串联布置，使得产物气体依次穿过所述模块，并且所述旁路路径被布置为仅绕过连续模块的子集。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，被绕过的所述连续模块的子集包括最后模块。
6.根据前述权利要求1所述的方法，其中，所述旁路气体与所述工艺气体的剩余部分的混合发生在所述热交换器的下游。
7.根据前述权利要求1所述的方法，包含：检测所述工艺气体的反应器出口温度，并基于如此检测的出口温度调节所述旁路气体的流速。
8.根据前述权利要求1所述的方法，其中，所述旁路气体的流速被连续地控制。
9.根据前述权利要求1所述的方法，其中，在启动点火阶段期间降低或暂时抑制所述旁路气体的流速，以加速加热并减少所述反应器的点火时间，并且在点火之后恢复所述旁路气体的流速。
10.根据权利要求4所述的方法，其中，被绕过的所述连续模块的子集仅包括最后模块。
11.一种被适配于氨的催化氧化的反应器，包括：
催化剂，所述催化剂被适配成在氧气存在的情况下促进氨的氧化；
热交换器(6)，所述热交换器位于所述反应器中所述催化剂的下游，并且适于在通过所述催化剂之后冷却产物气体流出物，其中，所述热交换器具有被布置成被沸水穿过的管侧和被布置成被工艺气体绕过的壳侧；
至少一个旁路通道，所述至少一个旁路通道被布置成提供旁路路径，所述旁路路径至少部分地绕过所述热交换器；
混合区(8)，其中，来自所述至少一个旁路通道的气体流出物与穿过所述热交换器的冷却的工艺气体混合得到混合气体；
阀，所述阀被布置成控制通过所述至少一个旁路通道的气体流速；
控制系统(17)，所述控制系统(17)被配置成基于所述混合气体的目标温度来控制所述阀，并且因此控制在所述至少一个旁路通道中的旁路流速。
12.根据权利要求11所述的反应器，其中，所述热交换器具有径向对称性，并且所述至少一个旁路通道包含被轴向布置在所述热交换器的中心和/或所述热交换器的周界处的旁路通道。
13.根据权利要求11所述的反应器，其中，所述热交换器包括多个独立的模块，并且所述旁路通道被布置为绕过所述模块中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的反应器，其中，所述模块被串联布置，使得产物气体依次穿过所述模块，并且第二气流仅绕过连续模块的子集。
15.根据权利要求11所述的反应器，还包括布置为检测反应器出口气体温度的至少一个温度传感器，其中，所述控制系统被配置为基于检测的出口气体温度控制在所述至少一个旁路通道中的流速。
16.根据权利要求11所述的反应器，所述催化剂呈铂-铑网的形式。
17.根据权利要求11所述的反应器，所述催化剂被适配成在一层用于N2O的减少的催化剂存在的情况下促进氨的氧化。
18.根据权利要求14所述的反应器，其中，所述子集包括最后模块。
19.根据权利要求14所述的反应器，其中，所述子集仅包括最后模块。
20.一种用于生产硝酸的方法，包括根据权利要求1至9中任一项所述的用于氨的催化氧化的方法以生产含氮氧化物的工艺气体，并且随后通过在水中吸收所述氮氧化物形成硝酸。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117839568B (zh) * 2024-03-08 2024-05-07 交城县三喜化工有限公司 一种生产硝酸用负压提升装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB291253A (en) * 1927-07-04 1928-05-31 Hans Harter Method of carrying out exothermic gas reactions
US3753662A (en) * 1966-10-18 1973-08-21 Montedison Spa Synthesis reactor with particular cooling means for exothermic reactions at high pressure
FR2756498A1 (fr) * 1996-11-29 1998-06-05 Babcock Entreprise Panier de catalyse pour reaction exothermique d'un melange de gaz en presence d'un catalyseur
DE19819882A1 (de) * 1998-04-27 1999-10-28 Basf Ag Verfahren zur katalytischen Zersetzung von N2O
CN102491292A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 中国成达工程有限公司 一种低消耗、低排放的硝酸生产方法及其生产设备
CN204508812U (zh) * 2015-02-12 2015-07-29 赛鼎工程有限公司 一种氨氧化炉
CN204873837U (zh) * 2015-07-31 2015-12-16 山东华阳迪尔化工股份有限公司 一种应用于稀硝酸生产的循环冷却水系统
EP3210939A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-30 Casale SA A reactor for oxidation of ammonia in the production of nitric acid
DE102017209257A1 (de) * 2017-06-01 2018-12-06 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur katalytischen Oxidation von Ammoniakgas
CN109562942A (zh) * 2016-09-19 2019-04-02 斯塔米卡邦有限公司 用于生产硝酸的设备和方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007026712A1 (de) * 2007-06-06 2008-12-11 Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren für katalytische Gasphasenreaktionen sowie deren Verwendung

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB291253A (en) * 1927-07-04 1928-05-31 Hans Harter Method of carrying out exothermic gas reactions
US3753662A (en) * 1966-10-18 1973-08-21 Montedison Spa Synthesis reactor with particular cooling means for exothermic reactions at high pressure
FR2756498A1 (fr) * 1996-11-29 1998-06-05 Babcock Entreprise Panier de catalyse pour reaction exothermique d'un melange de gaz en presence d'un catalyseur
DE19819882A1 (de) * 1998-04-27 1999-10-28 Basf Ag Verfahren zur katalytischen Zersetzung von N2O
CN102491292A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 中国成达工程有限公司 一种低消耗、低排放的硝酸生产方法及其生产设备
CN204508812U (zh) * 2015-02-12 2015-07-29 赛鼎工程有限公司 一种氨氧化炉
CN204873837U (zh) * 2015-07-31 2015-12-16 山东华阳迪尔化工股份有限公司 一种应用于稀硝酸生产的循环冷却水系统
EP3210939A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-30 Casale SA A reactor for oxidation of ammonia in the production of nitric acid
CN109562942A (zh) * 2016-09-19 2019-04-02 斯塔米卡邦有限公司 用于生产硝酸的设备和方法
DE102017209257A1 (de) * 2017-06-01 2018-12-06 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur katalytischen Oxidation von Ammoniakgas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《氨合成塔设计参考资料》 第三章 触媒.化肥设计.1975,(第01期),全文. *

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