CN1865130A - 硝酸生产方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硝酸生产方法及装置。该装置包括两台多轴传动涡轮压缩机(18、25)，其中第一台多轴传动涡轮压缩机(18)上设置空气压缩机(5)以压缩空气，第二台多轴传动涡轮压缩机(25)上设置压缩机(8)以压缩氧化氮气体。这两台多轴传动涡轮压缩机(18、25)是以扭矩传动方式相互耦接。

Description

硝酸生产方法及装置
技术领域
本发明涉及一种按双加压法生产硝酸的方法，其中，在第一低压级中，借助压缩生产过程用空气来燃烧所用的氨，并在比第一级压力更高的第二级中，至少部分地用水吸收燃烧所产生的氧化氮气体，由此产生硝酸，为获得压缩功，未被吸收的剩余气体以剩余气体膨胀器释放第二级压力至环境压力。此外，本发明还涉及一种制取硝酸的装置。
背景技术
EP 0 945 400 B1中记载了制备硝酸用的物料、混合料以及化学反应式。该方法的一个重要步骤是，输入化学反应所需的空气氧。为此，将生产过程用空气加以压缩，并提高压力。为了制备硝酸，也还需要使二氧化氮(NO2)、以水(H2O)和氧(O2)进行化学反应。为使这种化学反应有效进行，应当使二氧化氮处于高压状态。此种高压应当优选介于4bar和14bar之间。
人们已知各种日生产能力介乎100～1000吨之间生产能力的单线式硝酸装置(einstrngige Salpetersure-Anlage)。依照双加压法运行的单线式硝酸装置具有如下所述的结构。单线(Strang)设计成单轴系(Einwellenstrang)，其中蒸汽轮机在轴系一侧驱动该轴系，而部分气体膨胀器(轴向膨胀器)设置于轴系的另一侧，它同样设计用于驱动整个轴系。
空气压缩机(轴流式压缩机)在其一侧经由联轴器同汽轮机连接，在其另一侧则经由联轴器而和氧化氮气体压缩机(单轴径流式压缩机)连接。氧化氮气体压缩机(单轴径流式压缩机)在其一侧经由联轴器同空气压缩机(轴流式压缩机)连接，并在另一侧经由联轴器同部分气体膨胀器(轴向式膨胀器)连接。这种单线结构的硝酸生产装置的缺点是，需要比较大的轴向结构长度。
EP 0 945 400 B1中记载了一种按双加压法工作的硝酸生产装置。该硝酸生产装置的一个重要特征是，空气压缩机、氧化氮气体压缩机和部分气体膨胀器都组合在一台传动机中，因而形成一种多轴式径向涡轮压缩机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种不同的硝酸生产方法和装置。
上述技术问题首先通过一种按双加压法生产硝酸的方法来解决，其中，借助生产过程用空气压缩机使氨在第一低压时燃烧，在较第一低压更高的第二压力下，用水至少部分地吸收燃烧过程所产生的氧化氮气体，由此生成硝酸，未被吸收的剩余气体为获得压缩功在一剩余气体膨胀器中从第二压力释压至环境压力，按照本发明，向第一台多轴传动涡轮压缩机供予生产过程用空气，向第二台多轴传动涡轮压缩机供予氧化氮气体，而且对第二台多轴传动涡轮压缩机至少设置一个部分气体膨胀器，并使第一台多轴传动涡轮压缩机上的初级小齿轮与第二台多轴传动涡轮压缩机上的次级小齿轮耦连。
本发明出发的角度是，在本发明主要由两台多轴传动涡轮压缩机构成的装置中，当一台多轴传动涡轮压缩机停止驱动时，不会导致空气压缩和氧化氮气体压缩同时停止。
举例来说，如果由蒸汽轮机构成的主驱动单元停止，只有用来压缩生产过程用空气的那台多轴传动涡轮压缩机停止，而第二台多轴传动涡轮压缩机可与第一台多轴传动涡轮压缩机脱耦，从而保证继续压缩氧化氮气体。
在本发明方法的一个优选技术方案中，部分气体膨胀器产生的压缩功至少部分用来驱动第二台多轴传动涡轮压缩机。采用这项措施，确保了在用于多轴传动涡轮压缩机的主驱动停止时，不会引起多轴传动涡轮压缩机完全停止。
在本发明方法的另一个优选技术方案中，第一台多轴传动涡轮压缩机的大齿轮，或者由电动机、柴油机、燃气轮机驱动，或者由蒸汽轮机来驱动。由此提供了恰当的措施来驱动主要由两台多轴传动涡轮压缩机构成的整个装置。
本发明关于装置的技术问题通过一种按双加压法生产硝酸的装置来解决，该装置包括一个在第一低压级用于燃烧所供入氨的NH3-燃烧器，以及一用于输入生产过程用空气的压缩机、一座借助水部分吸收氧化氮气体并输出硝酸用的吸收塔，该吸收塔附设一个剩余气体膨胀器，以用来获得压缩功，并将剩余气体从第二级压力水平释压至环境压力，按照本发明，在该装置中设置了一个第一多轴传动涡轮压缩机和一个第二多轴传动涡轮压缩机，所述第一多轴传动涡轮压缩机用于将生产过程用空气压缩到第一压力，而第二多轴传动涡轮压缩机则用来将氧化氮气体压缩到第二压力；在第二多轴传动涡轮压缩机上设置了至少一个部分气体膨胀器，其中，第一多轴传动涡轮压缩机的初级小齿轮与第二多轴传动涡轮压缩机的次级小齿轮传递扭矩地耦连。
本发明装置的优点相应于制备方法中所提及的那些优点。
在本发明装置的一个优选技术方案中，第一多轴传动涡轮压缩机包括至少三个小齿轮轴。在另一个优选技术方案中，第二多轴传动涡轮压缩机包括至少三个小齿轮轴。相宜地，第一多轴传动涡轮压缩机或者第二多轴传动涡轮压缩机中的一个小齿轮与一电动机、一柴油机或者一燃气轮机或蒸汽轮机耦接。
在本发明装置的另一个优选技术方案中，第一多轴传动涡轮压缩机的第一小齿轮轴在其端部与蒸汽轮机的轴相连接，其第二小齿轮轴在其端部与第二多轴传动涡轮压缩机的第二小齿轮轴耦接。第一多轴传动涡轮压缩机的第三小齿轮轴在其第一端部和第二端部与至少一台空气压缩机配接，第二多轴传动涡轮压缩机的第一小齿轮轴的第一端部和第二端部各配接一台剩余气体膨胀器，第二多轴传动涡轮压缩机的第三小齿轮轴在其第一端部和第二端部各配接一个氧化氮气体压缩机，第二多轴传动涡轮压缩机的第四小齿轮轴在其端部上配接一个第二剩余气体径向膨胀器。
附图说明
下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明。附图中：
图1现有技术中的一单轴系式部分装置的示意图，
图2包括一台现有技术中的多轴传动涡轮压缩机的部分装置，
图3按照本发明的制备硝酸用的部分装置的示意图。
附图中用相同附图标记表示的部件具有相同的功能。
EP 0 945 400 B1中记载了制备硝酸的方法。另外，该专利说明书中还记载了一种硝酸生产装置。除此之外，还描述了制备硝酸时所用的基本化学反应方程式。本申请中援引该专利说明书EP 0 945 400 B1的全部内容。
附图说明特别涉及必不可缺的压缩机单元。关于具体的工艺流程，请参阅EP 0 945 400 B1。
具体实施方式
图1中以示意方式表示出单线轴系(einstrngiger Wellenstrang)。该单线轴系1安装在硝酸生产装置中。该单线轴系包括蒸汽轮机2、第一联轴器3与第二联轴器4、空气压缩机5、另一联轴器6与又一联轴器7、两个用来压缩氧化氮气体的压缩机8与9、联轴器10、联轴器11以及部分气体膨胀器12。蒸汽轮机2在左端驱动轴系1。反之，部分气体膨胀器12则在右端驱动轴系1。从中可看到其缺点在于，这种单线轴系需要较大的安置空间。
图2中示出硝酸生产用部分装置的另一种实施方式。该部分装置包括一台蒸汽轮机2、两台用于压缩生产过程用空气的压缩机5、两个部分气体膨胀器12、两台氧化氮气体压缩机8与9，以及一过滤机13。这种布置已详尽记载于EP 0 945 400 B1中。尤其详细阐明了上述多轴传动涡轮压缩机系统14。确切的作用方式请参阅EP 0 945 400 B1。
图3中示出制备硝酸用的本发明部分装置。借助两个联轴器16与17，一根轴15将一台蒸汽轮机2与一台多轴传动涡轮压缩机18耦联。轴15驱动小齿轮19，该小齿轮19又与一个大齿轮20啮合。小齿轮19转动，则带动大齿轮以相反方向转动。大齿轮20与另一个小齿轮21啮合。在该另一小齿轮21的轴端部设置了两台空气压缩机5。在空气压缩机5中，将生产过程用空气压缩到一个高的压力。在压缩生产过程用空气之前，先使该空气通过一台过滤机22予以净化。大齿轮20与轴23耦联。轴23传递扭矩地与第二台多轴传动涡轮压缩机25上的另一个大齿轮24耦联。大齿轮24与另一个小齿轮26啮合。此外，大齿轮24还与小齿轮27啮合。因此，大齿轮24转动就带动小齿轮26和27以相反方向转动。在一个附图中未示出的另一个小齿轮的两个轴端上各设置一个氧化氮气体压缩机8与9。因而，大齿轮转动就带动压缩机8与9的轴旋转。除此之外，小齿轮26的两端各设有一个部分气体膨胀器12。同样，小齿轮27的一个端部上也耦接一个部分气体膨胀器12。
部分气体膨胀器12设计成用于驱动小齿轮27和26。蒸汽轮机2驱动小齿轮19。

Claims (8)

1.一种按双加压法生产硝酸的方法，其中，借助生产过程用空气压缩机使氨在第一低压时燃烧，在较第一低压更高的第二压力下，用水至少部分地吸收燃烧过程所产生的氧化氮气体，由此生成硝酸，未被吸收的剩余气体为获得压缩功在一剩余气体膨胀器中从第二压力释压至环境压力，其特征在于，向第一台多轴传动涡轮压缩机(18)供给生产过程用空气，向第二台多轴传动涡轮压缩机(25)供给氧化氮气体，而且对第二台多轴传动涡轮压缩机(25)至少设置一个部分气体膨胀器(12)，并使第一台多轴传动涡轮压缩机(18)上的初级小齿轮(20)与第二台多轴传动涡轮压缩机(25)上的次级小齿轮(24)耦连。
2.如权利要求1所述的方法，其中，由所述部分气体膨胀器产生的压缩功至少部分用于驱动第二台多轴传动涡轮压缩机(25)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，第一台多轴传动涡轮压缩机(18)的大齿轮(20)或者由电动机、柴油机驱动，或者由蒸汽轮机或燃气轮机驱动。
4.一种按双加压法生产硝酸的装置，其包括一个在第一低压级用于燃烧所供入氨的NH3-燃烧器，以及一用于输入生产过程用空气的压缩机、一座借助水部分吸收氧化氮气体并输出硝酸用的吸收塔，该吸收塔附设一个剩余气体膨胀器，以用来获得压缩功，并将剩余气体从第二级压力水平释压至环境压力，其特征在于，该装置中，设置了一个第一多轴传动涡轮压缩机(18)和一个第二多轴传动涡轮压缩机(25)，所述第一多轴传动涡轮压缩机(18)用于将生产过程用空气压缩到第一压力，而第二多轴传动涡轮压缩机(25)用来将氧化氮气体压缩到第二压力；在第二多轴传动涡轮压缩机(25)上设置了至少一个部分气体膨胀器(12)，其中，第一多轴传动涡轮压缩机(18)的初级小齿轮(20)与第二多轴传动涡轮压缩机(25)的次级小齿轮(24)传递扭矩地耦连。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述第一台多轴传动涡轮压缩机(18)至少包括三根齿轮轴。
6.如权利要求4所述的装置，其中，所述第二台多轴传动涡轮压缩机(25)至少包括三根齿轮轴。
7.如权利要求4所述的装置，其中，一个小齿轮与一蒸汽轮机(2)耦连。
8.如权利要求4、5、6或7所述的装置，其中，
-第一小齿轮轴在其端部与一蒸汽轮机(2)轴配接，
-第二小齿轮轴在其端部与第二多轴传动涡轮压缩机(25)的第二小齿轮轴耦连，
-第一多轴传动涡轮压缩机(18)的第三小齿轮轴在其第一端部和第二端部与至少一个空气压缩机(5)配接，
-第二多轴传动涡轮压缩机(25)的第一小齿轮轴在其第一端部和第二端部各配置一个剩余气体径向膨胀器(12)，
-第二多轴传动涡轮压缩机(25)的第三小齿轮轴在其第一端部和第二端部各配置一个氧化氮气体压缩机(8)，
-第二多轴传动涡轮压缩机(25)的第四小齿轮轴在其一端部配置一个剩余气体径向膨胀器(12)。
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