DE102005023161A1 - Preparation of nitric acid comprises combusting ammonia by passing air at low pressure in a compressor, forming nitrogen gas at high pressure and partially introducing water to nitrogen gas - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure nach dem Zwei-Druckverfahren, in der die Verbrennung des eingesetzten Ammoniaks bei einem ersten, niedrigen Druck mittels verdichteter Prozessluft geschieht und das durch die Verbrennung gebildete Nitrosegas bei einem zweiten, vergleichsweise höheren Druck als dem ersten mindestens teilweise von Wasser absorbiert wird, wodurch die Salpetersäure entsteht, und das nicht absorbierte Restgas zwecks Gewinnung von Verdichterarbeit einem Restgasexpander vom zweiten Druck auf Umgebungsdruck entspannt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anlage zur Gewinnung von Salpetersäure.The The present invention relates to a process for the preparation of nitric acid after the two-pressure process, in which the combustion of the used Ammonia at a first, low pressure by means of compressed Process air happens and the nitrous gas formed by the combustion at a second, comparatively higher pressure than the first is at least partially absorbed by water, creating the nitric acid, and the unabsorbed residual gas for the purpose of obtaining compressor work a residual gas expander from the second pressure to ambient pressure relaxed becomes. The invention further relates to a plant for extraction of nitric acid.
Die
zur Herstellung von Salpetersäure
eingesetzten Stoffe und Stoffgemische und Reaktionsgleichungen sind
in der
Es sind einsträngige Salpetersäure-Anlagen bekannt, die eine Kapazität zwischen 100 und 1000 t Tagesproduktion Salpetersäure aufweisen. Einsträngige Salpetersäure-Anlagen, die nach dem Zwei-Druckverfahren arbeiten, werden wie nachfolgend beschrieben ausgebildet. Ein einziger Strang wird als Einwellenstrang ausgebildet, wobei eine Dampfturbine auf der einen Seite den Strang antreibt und ein Teilgasexpander (Axialex pander), auf der anderen Seite des Stranges angeordnet wird, der ebenfalls zum Antreiben des gesamten Stranges ausgebildet ist.It are single-stranded Nitric acid plants known the one capacity between 100 and 1000 t daily production of nitric acid. stranded Nitric acid plants, which work after the two-printing process, as follows described trained. A single strand is called a single-stranded strand formed, with a steam turbine on one side of the strand drives and a Teilgasexpander (Axialex pander), on the other Side of the strand is arranged, which is also to drive the entire strand is formed.
Ein Luftverdichter (Axialverdichter) ist mit der Dampfturbine auf der einen Seite und mit dem Nitrosegasverdichter (Einwellen-Radialverdichter) auf der anderen Seite über eine Kupplung verbunden. Der Nitrosegasverdichter (Einwellen-Radialverdichter) ist mit einem Luftverdichter (Axialverdichter) auf der einen Seite und mit dem Teilgasexpander (Axialexpander) auf der anderen Seite über eine Kupplung verbunden. Diese einsträngig ausgebildeten Salpetersäure-Herstellungsanlagen weisen den Nachteil auf, dass sie eine relativ große axiale Baulänge benötigen.One Air compressor (axial compressor) is connected to the steam turbine on the one side and with the Nitrosegasverdichter (single-shaft centrifugal compressor) on the other side over a coupling connected. The nitrous gas compressor (single-shaft centrifugal compressor) is with an air compressor (axial compressor) on one side and with the Teilgasexpander (axial expander) on the other side via a Coupling connected. This one-stranded trained nitric acid manufacturing plants have the disadvantage that they have a relatively large axial overall length need.
In
der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein alternatives Verfahren und eine alternative Anlage zur Salpetersäure-Herstellung anzugeben.task In the present invention, it is an alternative method and to provide an alternative plant for nitric acid production.
Die auf das Verfahren hin gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure nach dem Zwei-Druckverfahren in der die Verbrennung des eingesetzten Ammoniaks bei einem ersten, niedrigen Druck mittels verdichteter Prozessluft geschieht und das durch die Verbrennung gebildete Nitrosegas bei einem zweiten, vergleichsweise höherem Druck als dem ersten mindestens teilweise von Wasser absorbiert wird, wodurch die Salpetersäure entsteht, und das nicht absorbierte Restgas zwecks Gewinnung von Verdichterarbeit in einem Restgasexpander im zweiten Druck auf Umgebungsdruck entspannt wird, wobei ein erster Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter mit Prozessluft beaufschlagt wird und ein zweiter Mehrwellen-Getriebeverdichter mit Nitrosegas beaufschlagt wird, wobei der zweite Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter zumindest mit einem Teilgasexpander beaufschlagt wird und ein Primär-Ritzel des ersten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter mit einem Sekundär-Ritzel des zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter gekoppelt wird.The directed to the method task is solved by a process for producing nitric acid by the two-pressure method in which the combustion of the ammonia used in a first, low pressure by means of compressed process air happens and that nitrous gas formed by the combustion in a second, comparatively higher Pressure as the first at least partially absorbed by water which causes the nitric acid arises, and the unabsorbed residual gas for the purpose of obtaining Compressor work in a residual gas expander in the second pressure to ambient pressure being relaxed, being a first multi-shaft turbo turbo compressor with Process air is applied and a second multi-shaft transmission compressor is acted upon with nitrous gas, wherein the second multi-shaft transmission turbocompressor is acted upon at least with a Teilgasexpander and a primary pinion of the first multi-shaft transmission turbo compressor with a secondary pinion second multi-shaft transmission turbocompressor is coupled.
Die Erfindung geht von dem Aspekt aus, dass in der erfindungsgemäßen Anlage, die im Wesentlichen aus zwei Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter ausgeführt ist, bei einem Ausfall des Antriebes für einen Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter nicht zu einem gleichzeitigen Ausfall der Luftverdichtung und der Nitrosegasverdichtung führt.The Invention is based on the aspect that in the system according to the invention, which is essentially made up of two multi-shaft geared turbocompressors, in case of failure of the drive for a multi-shaft turbo turbo compressor not to a simultaneous failure of the air compression and Nitrogengasverdichtung leads.
Beispielsweise würde ein Ausfall der Hauptantriebseinheit, die durch die Dampfturbine gebildet wird, lediglich der Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter, der zur Verdichtung der Prozessluft eingesetzt wird, ausfallen, wohingegen der zweite Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter von dem ersten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter abgekoppelt werden kann, und somit die weitere Verdichtung des Nitrosegases sicherstellt.For example would be one Failure of the main propulsion unit formed by the steam turbine only the multi-shaft transmission turbocompressor, for compaction the process air is used fail, whereas the second Multi-shaft transmission turbocompressor from the first multi-shaft transmission turbocompressor can be disconnected, and thus the further compression of the nitrous gas ensures.
In einer vorteilhaften Weitergestaltung des Verfahrens wird die vom Teilgasexpander erzeugte Verdichterarbeit mindestens teilweise zum Antrieb des zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters verwendet. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass ein Ausfall des Hauptantriebs für den Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter keinen Komplettausfall des Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters nach sich zieht.In an advantageous further embodiment of the method, the compressor work generated by the partial gas expander is used at least partially for driving the second multi-shaft transmission turbocompressor. This measure ensures that that failure of the main drive for the multi-shaft turbo turbo compressor does not result in complete failure of the multi-shaft turbo turbo compressor.
In einer weiteren Weitergestaltung des Verfahrens wird das Großrad des ersten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters entweder von einem Elektromotor, einem Dieselmotor, einer Gas- oder eine Dampfturbine angetrieben. Dadurch sind geeignete Mittel angegeben, um die gesamte Anlage, die durch im Wesentlichen zwei Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter gebildet werden, anzutreiben.In Another refinement of the method is the large wheel of the first multi-shaft transmission turbocompressor either by an electric motor, a diesel engine, a gas or a gas engine Steam turbine driven. This indicates appropriate means around the entire plant, passing through essentially two multi-shaft geared turbocompressors are made to power.
Die auf die Anlage hin gerichtete Aufgabe wird gelöst durch eine Anlage zur Herstellung von Salpetersäure nach dem Zwei-Druckverfahren mit einem NH3-Brenner zur Verbrennung des eingesetzten Ammoniaks bei einem ersten, niedrigen Druck sowie einem Verdichter zur Zuführung der Prozessluft, einem Absorptionszentrum zur teilweisen Absorbierung des Nitrosegases mittels Wasser und Abführen der Salpetersäure, mit einem Restgasexpander zur Gewinnung von Verdichterarbeit und zur Entspannung des Restgases von dem zweiten Druckniveau auf Umgebungsdruck, wobei in der Anlage ein erster und ein zweiter Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter vorgesehen sind, wobei der erste Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter zur Verdichtung der Prozessluft auf dem ersten Druck und der zweite Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter zur Verdichtung des Nitrosegases auf einen zweiten Druck ausgebildet sind, wobei an dem zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter zumindest ein Teilgasexpander angeordnet ist, wobei ein Primär-Ritzel des ersten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters mit einem Sekundär-Ritzel des zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters drehmomentübertragend gekoppelt ist.The object directed towards the plant is achieved by a plant for the production of nitric acid according to the two-pressure method with an NH 3 burner for combustion of the ammonia used at a first, low pressure and a compressor for supplying the process air, a absorption center for partial Absorbing the Nitrosegases by means of water and removing the nitric acid, with a Restgasexpander to obtain compressor work and relaxation of the residual gas from the second pressure level to ambient pressure, wherein in the system, a first and a second multi-shaft geared turbocompressors are provided, wherein the first multi-waves Gearbox turbocompressor for compressing the process air at the first pressure and the second multi-shaft geared turbocompressor for compressing the nitrous gas to a second pressure are formed, wherein at the second multi-shaft geared turbocompressor at least a Teilgasexpander is arranged, wherein a P rimär pinion of the first multi-shaft geared turbocompressor is torque-transmitting coupled to a secondary pinion of the second multi-shaft geared turbocompressor.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage ergeben sich entsprechend der bei dem Verfahren genannten Vorteilen.The Advantages of the system according to the invention result according to the advantages mentioned in the method.
In einer vorteilhaften Weitergestaltung umfasst der erste Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter zumindest drei Ritzelwellen. In einer weiteren vorteilhaften Weitergestaltung umfasst der zweite Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter zumindest drei Ritzel. Zweckmäßigerweise wird ein Ritzel des ersten oder zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters an einen Elektromotor, einen Dieselmotor, oder einer Gas- oder einer Dampfturbine angekoppelt.In In an advantageous further embodiment, the first multi-shaft transmission turbocompressor comprises at least three pinion shafts. In a further advantageous further development The second multi-shaft transmission turbocompressor comprises at least three pinions. Conveniently, becomes a pinion of the first or second multi-shaft transmission turbocompressor To an electric motor, a diesel engine, or a gas or a Steam turbine docked.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die erste Ritzelwelle an ihrem Ende mit der Welle einer Dampfturbine bestückt, die zweite Ritzelwelle an ihrem Ende mit der zweiten Ritzelwelle des zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichter angekoppelt, die dritte Ritzelwelle des ersten Mehrwel len-Getriebe-Turboverdichter an ihrem ersten und zweiten Ende mit zumindest einem Luftverdichter bestückt, die erste Ritzelwelle des zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters an ihrem ersten und zweiten Ende mit jeweils einem Restgasradialexpander bestückt, eine dritte Ritzelwelle des zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters an ihrem ersten und zweiten Ende mit jeweils einem Nitrosegasverdichter bestückt, eine vierte Ritzelwelle des zweiten Mehrwellen-Getriebe-Turboverdichters an einem Ende mit einem zweiten Restgasradialexpander bestückt.In In a further advantageous embodiment, the first pinion shaft equipped at its end with the shaft of a steam turbine, the second pinion shaft at its end with the second pinion shaft of the second multi-shaft gearbox turbocompressor coupled, the third Pinion shaft of the first Mehrwel len-gear turbocompressor at her first and second end equipped with at least one air compressor, the first pinion shaft of the second multi-shaft geared turbocompressor at its first and second ends, each with a Restgasradialexpander stocked, a third pinion shaft of the second multi-shaft transmission turbocompressor equipped at their first and second end, each with a Nitrosegasverdichter, a fourth pinion shaft of the second multi-shaft transmission turbocompressor equipped at one end with a second Restgasradialexpander.
Anhand der Beschreibung und der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dabei haben mit demselben Bezugszeichen versehene Komponenten die gleiche Funktionsweise.Based the description and the figures are embodiments of the invention described. In this case, provided with the same reference numerals components the same operation.
Dabei zeigen inthere show in
In
der
Die
Figurenbeschreibung bezieht sich insbesondere auf die erforderlichen
Verdichtereinheiten. Zu einzelnen Verfahrensabläufen wird auf die
In
der
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In
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Der
Teilgasexpander
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