ES2581507T3 - Procedimiento y dispositivo para la producción de ácido nítrico - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para el arranque y/o parada de una instalación para la producción de ácido nítrico a partir de amoniaco y gas que contiene oxígeno según el procedimiento de presión única o dual, en el que la oxidación del amoniaco utilizado ocurre mediante aire de proceso comprimido en un catalizador, que se comprimió en al menos un compresor (6), el gas nitroso formado por la combustión se refrigera en uno o varios refrigeradores de gas de proceso (3) equipados con serpentines para un refrigerante así como en uno o varios precalentadores de agua de alimentación (2) equipados con serpentines para un refrigerante y a continuación el gas nitroso refrigerado se absorbe al menos parcialmente por agua, mediante lo cual se produce ácido nítrico, y el gas residual no absorbido se expande con el fin de obtener trabajo del compresor en al menos una turbina de gas residual (11), caracterizado porque, durante el arranque y/o la parada de la instalación de ácido nítrico, el refrigerador de gas de proceso (3) y el precalentador de agua de alimentación (2) se invaden por un gas de proceso, que se calienta en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentación (2) al cargarse al menos uno de los serpentines en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentación (2) con un medio de calentamiento, y guiarse el gas de proceso calentado por al menos un intercambiador de calor (5, 4) posconectado al refrigerador de gas de proceso (3) y/o al precalentador de agua de alimentación (2) para transmitir energía térmica desde el gas de proceso calentado al gas residual que se suministra a la al menos una turbina de gas residual (11).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para la produccion de acido nftrico
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de acido nftrico, en el marco del cual, en el arranque y la parada de la instalacion, se utiliza un control seleccionado. La invencion tambien se refiere a una instalacion modificada correspondientemente para la produccion de acido mtrico. El procedimiento de acuerdo con la invencion o la instalacion de acuerdo con la invencion permiten un arranque y parada sin problemas de instalaciones de acido nftrico, incluso en tales instalaciones que estan equipadas con expansores de gas residual de alto rendimiento.
El acido mtrico es una materia prima importante de la industria qmmica y sirve, por ejemplo, como base para la produccion de fertilizantes, explosivos, asf como para la nitracion de sustancias organicas en la produccion de colorantes y desinfectantes.
Desde principios del siglo XX, el acido mtrico se produce segun el denominado procedimiento de Ostwald, en el que se basa hasta ahora la produccion industrial a gran escala. En el caso de esta reaccion, se trata de una reaccion catalftica de amoniaco. El monoxido de nitrogeno producido reacciona para dar lugar a dioxido de nitrogeno a partir del cual se produce acido mtrico por reaccion con agua, que puede separarse en torres de goteo. Este proceso esta descrito en la publicacion "Anorganische Stickstoffverbindungen" de Mundo/Weber, Carl Hanser Verlag Munich Viena 1982, asf como en el documento WO 01/68520 A1.
Para la produccion de acido nftrico, se hace reaccionar de manera reactiva en general primero amoniaco NH3 con aire y se genera oxido de nitrogeno NO, que se oxida despues para dar lugar a dioxido de nitrogeno NO2.
A continuacion, el dioxido de nitrogeno NO2 asf obtenido se absorbe en agua y produce el acido nftrico. Para que la mayor parte del dioxido de nitrogeno NO2 obtenido se absorba por el agua, la absorcion ocurre, por regla general, a presion elevada, preferentemente a presiones entre 0,4 y 1,4 MPa.
El oxfgeno requerido para la reaccion del amoniaco utilizado como materia prima se suministra, por regla general, en forma de oxfgeno atmosferico. Para el proposito del suministro, el aire de proceso se comprime en un compresor y se lleva a una presion que esta adaptada tanto a la reaccion de oxidacion como a la reaccion de absorcion.
Habitualmente, la energfa para la compresion del aire se obtiene, por una parte, mediante la distension del gas residual que sale de la absorcion en un expansor de gas residual a presion ambiental y, por otra parte, por la utilizacion de los calores liberados en las reacciones. Las instalaciones de acido nftrico edificadas en distintas realizaciones estan adaptadas a las respectivas configuraciones especiales de sus respectivos lugares.
A este respecto, la produccion de acido nftrico puede realizarse en el procedimiento de presion unica o dual. En el procedimiento de presion unica, se lleva a cabo tanto la combustion como la absorcion a presion media (< 0,8 MPa) o presion alta (> 0,8 MPa).
Los procedimientos de presion unica se utilizan especialmente cuando la produccion diaria exigida es baja. En estos casos, la instalacion de acido nftrico se acciona preferentemente segun el procedimiento de mono-presion alta o segun el procedimiento de mono-presion media. En el procedimiento de mono-presion alta, la combustion del amoniaco y la absorcion de los oxidos de nitrogeno se realizan a aproximadamente la misma presion de > 0,8 MPa. La ventaja del procedimiento de mono-presion alta es que se garantiza un metodo constructivo compacto.
En el procedimiento de mono-presion media, la combustion del amoniaco y la absorcion de los oxidos de nitrogeno se realizan a aproximadamente la misma presion de < 0,8 MPa. La ventaja del procedimiento de mono-presion media es que se garantiza un rendimiento de combustion optimo.
Si, por el contrario, se exigen grandes capacidades nominales y/o mayores concentraciones de acido, una instalacion de acido nftrico realizada segun el procedimiento de presion dual representa la solucion mas economica. En el procedimiento de presion dual, la combustion del amoniaco utilizado ocurre a una primera presion, a saber, a una presion mas baja (comparada con la presion de absorcion). Los gases nitrosos, tambien denominados gas nitroso, formados en la combustion se llevan en general tras la refrigeracion mediante compresion de gas nitroso a la segunda presion, la presion de absorcion. La ventaja del procedimiento de presion dual es que las etapas de presion estan adaptadas a las respectivas reacciones y, por lo tanto, se garantiza tanto un rendimiento de combustion optimo como una absorcion compacta.
En general, las instalaciones para llevar a cabo los procedimientos anteriormente expuestos comprenden al menos un compresor de aire asf como al menos una turbina de expansion para el gas residual (tambien denominada "turbina de gas residual").
Tales instalaciones se conocen, por ejemplo, por el documento WO 2009/146785 A1, el documento WO 2011/054928 A1 y el documento US 4869890.
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A diferencia del funcionamiento estacionario, en el proceso de arranque y parada de instalaciones de acido nftrico, las unidades presentes no funcionan en condiciones normales y precisan frecuentemente una regulacion adicional.
En el caso del arranque a partir del estado desconectado/fno, la instalacion de acido mtrico se llena, por regla general, primero de aire ("funcionamiento con aire") con la importacion de ene^a externa (por ejemplo, vapor externo o corriente). Las primeras emisiones de NOx se producen en cuanto la torre de absorcion se llena de acido mtrico de un deposito de reserva durante el proceso de arranque y los oxidos de nitrogeno contenidos en el acido se apagan por el aire, emitiendose en instalaciones actuales el NOx que se produce durante la operacion de llenado. Con la finalizacion de la operacion de llenado, se extingue tambien la emision de NOx al principio, hasta que se inicia ("se activa") la oxidacion de NH3 de la instalacion de acido nftrico. Tras la activacion, aumentan la temperatura y la concentracion de NOx en la instalacion constantemente al valor de funcionamiento estacionario y las partes de instalacion individuales pueden accionarse sistematicamente a partir de un momento determinado.
En el caso de la parada de la instalacion de acido mtrico, se detiene primero la oxidacion de NH3. La concentracion de NOx en la salida de la torre de absorcion disminuye constantemente y, paralelamente a esto, desciende la temperatura. Tambien en este caso, a partir de un cierto momento, ya no pueden accionarse sistematicamente partes de instalacion individuales, puesto que ya no hay que mantener los valores de funcionamiento estacionarios.
Por Dutch Notes on BAT for the Production of Nitric Acid, Final Report, Ministry of Housing, Spatial Planning and the Environment: La Haya, NL, 1999 se conoce reducir las emisiones de NOx durante el arranque y el paro por calentamiento del gas residual. Aparte de esto, el experto recibe la sugerencia de realizar esto mediante un calentador de vapor.
En el funcionamiento de la instalacion de acido nftrico, es deseable alcanzar un alto grado de eficiencia de la turbina de gas residual para disminuir los gastos de funcionamiento. Para esto, la temperatura de entrada del medio que inunda la turbina de gas residual durante la operacion de arranque o de parada de la instalacion tiene que ser tan alta que no se congelen los gases que salen de la turbina de gas residual. Especialmente en el caso de turbinas de gas residual con alto grado de eficiencia, existe un riesgo aumentado de congelacion, porque una turbina de gas residual con grado de eficiencia mejorado refrigera mucho mas el medio que la inunda a la misma temperatura de entrada a diferencia de una turbina de gas residual convencional.
A diferencia del funcionamiento normal de la instalacion, la temperatura de entrada del medio que inunda la turbina de gas residual es, la mayona de las veces, mas baja durante el arranque y/o parada.
Por eso, el grado de eficiencia de la turbina de gas residual se limita por el medio que la inunda durante el arranque y/o la parada para evitar la congelacion de la turbina de gas residual durante el arranque y/o la parada.
Especialmente en el caso de instalaciones que contienen turbinas de gas residual con grado de eficiencia especialmente alto, tiene que calentarse, al menos durante la fase de arranque y/o de parada de la instalacion, el medio situado en el lado del gas residual que se alimenta a la turbina de gas residual.
Un objetivo de la presente invencion consiste en optimizar los procedimientos de presion unica o dual conocidos para la produccion de acido nftrico a fin de que puedan evitarse los problemas anteriormente indicados durante el arranque o parada de estas instalaciones. Aparte de eso, un objetivo de la invencion consiste en poner a disposicion instalaciones para llevar a cabo procedimientos de este tipo y posibilitar un empleo de turbinas de gas residual con mayor grado de eficiencia para disminuir, con ello, los gastos de funcionamiento.
Otra ventaja de la presente invencion es que, en el empleo de un expansor convencional, puede posibilitarse un arranque incoloro de las instalaciones de acido nftrico, puesto que el gas residual se calienta hasta tal punto que puede iniciarse de manera anticipada la purificacion de gas residual.
La invencion se refiere a un procedimiento para el arranque y/o parada de una instalacion para la produccion de acido nftrico a partir de amoniaco y gas que contiene oxfgeno segun el procedimiento de presion unica o dual, en el que la oxidacion del amoniaco utilizado ocurre mediante aire de proceso comprimido en un catalizador, que se comprimio en al menos un compresor (6), el gas nitroso formado por la combustion se refrigera en uno o varios refrigeradores de gas de proceso (3) equipados con serpentines para un refrigerante asf como en uno o varios precalentadores de agua de alimentacion (2) (tambien denominados "economizadores") equipados con serpentines para un refrigerante y a continuacion el gas nitroso refrigerado se absorbe al menos parcialmente por agua, mediante lo cual se produce acido nftrico, y el gas residual no absorbido se expande con el fin de obtener trabajo del compresor en al menos una turbina de gas residual (11).
El procedimiento de acuerdo con la invencion esta caracterizado porque, durante el arranque y/o la parada de la instalacion de acido nftrico, el refrigerador de gas de proceso (3) y el precalentador de agua de alimentacion (2) se invaden por un gas de proceso, especialmente aire, que se calienta en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentacion (2) al cargarse al menos uno de los serpentines en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentacion (2) con un medio de calentamiento, y guiarse el gas de proceso calentado por al menos un intercambiador de calor (5, 4) posconectado al refrigerador de gas de proceso (3) y/o al precalentador de agua de alimentacion (2) para transmitir energfa termica desde el gas de proceso calentado
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al gas residual que se suministra a la al menos una turbina de gas residual (11).
En el procedimiento de acuerdo con la invencion, en el arranque y/o en la parada de la instalacion, la(s) turbina(s) de gas residual (11) se inunda(n) por un gas residual que se ha calentado por intercambio de calor con un gas de proceso calentado que ha inundado el al menos un refrigerador de gas de proceso (3) y/o el al menos un precalentador de agua de alimentacion (2).
Por lo tanto, la presente invencion esta caracterizada porque el calentamiento del medio situado en el lado del gas residual, es decir, del gas residual, se realiza indirectamente con ayuda del refrigerador de gas de proceso (3) presente en la instalacion y/o con ayuda del economizador (2) presente en la instalacion e intercambiadores de calor (5, 4) respectivamente posconectados.
En la operacion de arranque y de parada, se accionan en orden inverso tanto el/los refrigerador(es) de gas de proceso (3) como el/los economizador(es) (2); esto quiere decir que no se pone en practica la funcion real como refrigerador del gas de proceso (en el funcionamiento con aire, asf, aire), sino que, al contrario, estos aparatos se conectan temporalmente como calentadores del gas de proceso.
Un refrigerador de gas de proceso (3) tfpico presenta, por regla general, distintos serpentines (18, 19, 20) (tambien denominados "rollos") en el interior por los que se transporta el refrigerante en el funcionamiento estacionario. A este respecto, se trata, por ejemplo, de serpentines de preevaporador (18), de serpentines de recalentador (19) y de serpentines de evaporador (20). Dado el caso, pueden suprimirse partes de estos serpentines y/o puede variar el orden de la disposicion de estos serpentines.
En el funcionamiento estacionario, el gas de proceso inunda el interior del refrigerador de gas de proceso (3) y emite una parte de su energfa termica al refrigerante en los serpentines (18, 19, 20). En el funcionamiento de arranque y de parada de las instalaciones, puede conducirse por estos serpentines (18, 19, 20) un fluido portador de calor en lugar de un refrigerante, lo cual calienta el fluido en el interior del refrigerador de gas de proceso (3) en vez de refrigerarlo. A este respecto, pueden cargarse uno, varios o incluso todos estos serpentines (18, 19, 20) con el fluido portador de calor. En una variante alternativa, el refrigerador de gas de proceso (3) tambien puede estar equipado con serpentines (21) adicionales por los que se conduce el medio de calentamiento en el funcionamiento de arranque y de parada de la instalacion, conduciendose por los serpentines (18, 19, 20) habituales asimismo un tal medio de calentamiento o desactivandose por los serpentines (18, 19, 20) habituales o accionandose con el medio presente del funcionamiento estacionario. En cualquier caso, en el funcionamiento de arranque y de parada de acuerdo con la invencion, tiene que realizarse un calentamiento del gas de proceso que inunda el refrigerador de gas de proceso (3).
Para esto, serpentines (18, 19, 20, 21) existentes y/o adicionales o partes de los mismos en el refrigerador de gas de proceso (3) pueden estar unidos durante la operacion de arranque y/o de parada a fuentes para medios de calentamiento, por ejemplo, cargarse con medios de calentamiento suministrados calientes desde fuera, por ejemplo, con vapor suministrado sobrecalentado o saturado. Con ello, se aumenta la temperatura del gas de proceso que fluye por el/los refrigerador(es) de gas de proceso (3) situado(s) en el lado del gas NO (en el caso del arranque, por lo general, aire). El gas de proceso calentado (por ejemplo, aire) emite entonces su energfa termica a un intercambiador de calor (5) posconectado en el lado del gas residual, mediante lo cual el gas residual en el lado del gas residual se calienta a la temperatura de entrada requerida por la al menos una turbina de gas residual (11).
En una forma de realizacion preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion, con el fin de la transmision de calor mejorada, se calientan, ademas de los serpentines (21) adicionales, los serpentines (18, 19, 20) existentes del refrigerador de gas de proceso (3) durante la operacion de arranque y/o de parada con vapor saturado y/o con agua hirviendo de un tambor de vapor (8) y/o de un sistema externo. Para ello, el tambor de vapor (8) y/o el sistema externo tiene que ponerse en marcha antes del arranque y/o de la parada, lo cual, por ejemplo, puede ocurrir por la alimentacion de vapor importado. El agua hirviendo se transporta entonces antes y durante la operacion de arranque y/o de parada preferentemente por los serpentines de evaporador (20) y/o por los serpentines de preevaporador (18). Los serpentines de recalentador (19) del refrigerador de gas de proceso (3) pueden calentarse adicionalmente con vapor sobrecalentado o con vapor saturado. Con ello, se calienta asimismo el gas de proceso (por ejemplo, aire) que inunda el refrigerador de gas de proceso (3) durante la operacion de arranque y/o de parada. El gas de proceso calentado (por ejemplo, aire) emite entonces su energfa termica a un intercambiador de calor (5) subsiguiente en el lado del gas residual, mediante lo cual se calienta el gas residual en el lado del gas residual. Por lo tanto, tambien se aumenta cantidad de calor que se transmite desde el gas de proceso (por ejemplo, aire) en el lado del gas NO al lado del gas residual.
Un economizador (2) tfpico presenta, por regla general, en el interior al menos un grupo de serpentines (24) por los que se transporta, en el funcionamiento estacionario, el agua de alimentacion que va a calentarse. A este respecto, se trata, en general, de agua de alimentacion de caldera. En el funcionamiento estacionario, el gas de proceso inunda el interior del economizador (2) y emite una parte de su energfa termica al agua de alimentacion en los serpentines (24). En el funcionamiento de arranque y de parada de la instalacion, puede conducirse por estos serpentines (24) un fluido portador de calor en lugar del agua de alimentacion como refrigerante, lo cual calienta el gas de proceso en el interior del economizador (2) en vez de refrigerarlo. A este respecto, pueden cargarse uno,
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varios o incluso todos estos serpentines (24) con el fluido portador de calor. En una variante alternativa, el economizador tambien puede estar equipado con serpentines (25) adicionales por los que se conduce un medio de calentamiento en el funcionamiento de arranque y de parada de la instalacion, conduciendose por los serpentines (24) habituales asimismo un tal medio de calentamiento o desactivandose por los serpentines (24) habituales o accionandose con el medio presente del funcionamiento estacionario. En cualquier caso, en el funcionamiento de arranque y/o de parada de acuerdo con la invencion, se realiza preferentemente un calentamiento del gas de proceso que inunda el economizador (2).
Para esto, en otra variante preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion, pueden cargarse serpentines (24, 25) adicionales y/o existentes en el economizador (2) durante la operacion de arranque y/o de parada con un medio suministrado caliente, por ejemplo, con vapor (externo) sobrecalentado o saturado, mediante lo cual se aumenta la temperatura del gas de proceso situado en el lado del gas NO. Con ello, se calienta el gas de proceso (por ejemplo, aire) que inunda el economizador (2) durante la operacion de arranque y/o de parada. El gas de proceso calentado (por ejemplo, aire) emite entonces su energfa termica en un intercambiador de calor (4) posconectado al lado del gas residual, mediante lo cual el gas residual se precalienta en el lado del gas residual y mas preferentemente se calienta en una etapa posconectada con energfa termica del refrigerador de gas de proceso (3) a la temperatura de entrada requerida por la al menos una turbina de gas residual (11).
En una forma de realizacion mas preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion, con el fin de la garantfa de una buena transmision de calor, se calientan, ademas de los serpentines (25) adicionales, los serpentines (24) existentes del economizador (2) durante la operacion de arranque con vapor saturado y/o agua hirviendo del tambor de vapor (8) y/o de un sistema externo. Para ello, el tambor de vapor (8) y/o el sistema externo tiene que ponerse en marcha antes del arranque y/o de la parada, lo cual, por ejemplo, puede ocurrir por la alimentacion de vapor importado. El agua se transporta entonces antes y durante la operacion de arranque y/o de parada por los serpentines (24, 25) del economizador (2). Con ello, se calienta asimismo el gas de proceso (por ejemplo, aire) que inunda el economizador (2) durante la operacion de arranque. El gas de proceso calentado (por ejemplo, aire) emite entonces su energfa termica a un intercambiador de calor (4) subsiguiente en el lado del gas residual, mediante lo cual se calienta el gas residual en el lado del gas residual. Por lo tanto, tambien se aumenta cantidad de calor que se transmite desde el gas de proceso (por ejemplo, aire) en el lado del gas NO al lado del gas residual.
Mas preferentemente, todos los serpentines en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentacion (2) se cargan con un medio de calentamiento durante el arranque y/o la parada de la instalacion.
Otras formas de realizacion preferentes del procedimiento de acuerdo con la invencion se refieren a un aprovechamiento de nuevo mejorado del contenido energetico del fluido portador de calor utilizado en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el economizador (2).
Puesto que el medio de calentamiento, por ejemplo, vapor de agua, no emite toda la energfa contenida en el en los serpentines (18, 19, 20, 21, 24, 25) en el refrigerador de gas de proceso (3) o en el economizador (2), el medio de calentamiento del refrigerador de gas de proceso (3) o del economizador (2) se anade al gas residual en el lado del gas residual antes de la entrada en la al menos una turbina de gas residual (11) o se anade el medio de calentamiento al tambor de vapor (8); con ello, puede usarse la energfa presente restante en el medio de calentamiento.
En otra variante preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion, en el lado del gas residual antes de la entrada en al menos una turbina de gas residual (11) se instala un intercambiador de calor(10) que se acciona, por ejemplo, con un fluido portador de calor caliente, por ejemplo, con vapor, para calentar el gas residual en el lado del gas residual de la instalacion de acido nftrico a la temperatura de entrada requerida por la turbina de gas residual (11) durante la operacion de arranque y/o de parada.
La manera de funcionamiento de la instalacion de acido mtrico de acuerdo con la invencion se realiza principalmente en la fase de arranque y/o de parada de la instalacion, especialmente en la fase de arranque. Durante el funcionamiento estacionario, no se requieren las medidas del procedimiento de acuerdo con la invencion.
Por el procedimiento de acuerdo con la invencion, se produce acido mtrico con una concentracion en el intervalo del 40 al 76 % a partir de amoniaco y gas que contiene oxfgeno segun el procedimiento de presion unica o dual, en el que la combustion del amoniaco utilizado ocurre mediante aire de proceso comprimido que se comprimio en el menos un compresor.
El gas nitroso formado por la combustion se absorbe al menos parcialmente por agua, mediante lo cual se produce acido nftrico. El gas residual no absorbido se expande, con el fin de la recuperacion del trabajo de compresion, en una o incluso varias turbinas de gas residual (11), tambien denominadas expansores de gas, preferentemente a presion ambiental.
Una forma de realizacion preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion se lleva a cabo en una instalacion de acido nftrico que presenta una torre de absorcion para la absorcion del gas nitroso formado por la combustion en agua con el fin de formar acido nftrico asf como una purificacion de gas residual posconectada y una o varias turbinas de gas residual posconectadas, inundando durante la operacion de arranque y/o de parada de la
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instalacion de acido mtrico un gas de proceso el refrigerador de gas de proceso (3) y el economizador (2) y calentandose en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el economizador (2), emitiendo el gas de proceso calentado su energfa termica en uno o varios intercambiadores de calor(5, 4) subsiguientes en el lado del gas residual, mediante lo cual el gas residual se calienta en el lado del gas residual entre la torre de absorcion y la purificacion de gas residual. Esta medida posibilita una puesta en servicio mas precoz de la purificacion de gas residual en el caso del arranque o una puesta fuera de servicio retardada de la purificacion de gas residual en el caso de la parada, mediante lo cual puede arrancarse y/o pararse de manera incolora.
Como gas que contiene oxfgeno se utiliza frecuentemente aire, pero tambien puede resultar ventajoso utilizar aire enriquecido con oxfgeno.
La invencion se refiere especialmente a un procedimiento, llevandose a cabo el procedimiento en una instalacion que comprende al menos una turbina de gas residual (11) con al menos dos etapas.
La invencion se refiere especialmente a un procedimiento que se lleva a cabo en una instalacion que comprende al menos un equipo de absorcion para la absorcion de gas nitroso en agua.
Aparte de eso, es objeto de la invencion un dispositivo para llevar a cabo un procedimiento como el descrito anteriormente.
Este dispositivo contiene al menos un compresor de aire (6), al menos un refrigerador de gas de proceso (3), al menos un precalentador de agua de alimentacion (2) y al menos una turbina de gas residual (11), presentando el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2), ademas de serpentines (18, 19, 20, 24) previstos para el funcionamiento estacionario, dado el caso, mas serpentines (21, 25) adicionales, estando unido al menos uno de los serpentines (18, 19, 20, 21, 24, 25) a una fuente para un medio de calentamiento, de manera que al menos uno de los serpentines (18, 19, 20, 21, 24, 25) puede cargarse durante el arranque y/o la parada del dispositivo con el medio de calentamiento para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2), y estando posconectado al refrigerador de gas de proceso (3) y/o al precalentador de agua de alimentacion (2) al menos un intercambiador de calor (5, 4) para transmitir energfa termica desde el gas de proceso calentado al gas residual que se suministra a la al menos una turbina de gas residual (11).
En una variante preferente del dispositivo de acuerdo con la invencion, el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2) presentan, ademas de los serpentines (18, 19, 20, 24) previstos para el funcionamiento estacionario, mas serpentines (21, 25) adicionales, estando unidos los serpentines (21, 25) adicionales a una fuente para un medio de calentamiento, preferentemente con un tambor de vapor (8) y/o un sistema externo, de manera que los serpentines (21, 25) adicionales pueden cargarse durante el arranque y/o la parada del dispositivo con el medio de calentamiento para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2).
En otra variante preferente del dispositivo de acuerdo con la invencion, el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2) presenta solo los serpentines (18, 19, 20, 24) previstos para el funcionamiento estacionario, estando unidos estos serpentines (18, 19, 20, 24) a una fuente para un medio de calentamiento, preferentemente con un tambor de vapor (8) y/o un sistema externo, de manera que estos serpentines (18, 19, 20, 24) pueden cargarse durante el arranque y/o la parada del dispositivo con el medio de calentamiento para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2).
En otra variante preferente del dispositivo de acuerdo con la invencion, todos los serpentines (18, 19, 20, 24) previstos para el funcionamiento estacionario y los serpentines (21, 25) adicionales existentes, dado el caso, estan unidos a una fuente para un medio de calentamiento, de manera que estos serpentines pueden cargarse durante el arranque y/o la parada del dispositivo con un medio de calentamiento para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2).
En otra variante preferente del dispositivo de acuerdo con la invencion, la transmision de la energfa termica obtenida en el intercambiador de calor (5, 4) se realiza en el lado del gas residual entre la torre de absorcion y la purificacion de gas residual de la instalacion de acido mtrico.
Con ayuda del procedimiento de acuerdo con la invencion o del dispositivo de acuerdo con la invencion, se pueden arrancar y parar instalaciones para la produccion de acido mtrico de manera rapida y respetuosa con el material sin que exista un riesgo de congelacion de la(s) turbina(s) de gas residual (11). Especialmente en el empleo de turbinas de gas residual (11) con alto grado de eficiencia, el procedimiento de acuerdo con la invencion ofrece un alto nivel de seguridad de funcionamiento, puesto que puede evitarse de manera segura una congelacion de las turbinas de gas residual (11). Adicionalmente, la invencion posibilita una puesta en servicio mas precoz o una puesta fuera de servicio posterior de la purificacion de gas residual, mediante lo cual puede arrancarse y/o pararse de manera incolora.
La Figura 1 describe esquematicamente el procedimiento de acuerdo con la invencion.
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La Figura 2 describe un refrigerador de gas de proceso utilizable de acuerdo con la invencion.
La Figura 3 describe un economizador utilizable de acuerdo con la invencion.
La Figura 1 muestra parte de una instalacion de acido mtrico(1) no realizada en detalle asf como un economizador (2), un refrigerador de gas de proceso (3), intercambiadores de calor(4, 5, 10), una turbina de gas residual (11), una chimenea (12) y un tambor de vapor (8), una bomba (9) asf como un compresor de aire (6). En el arranque de la instalacion, el aire del compresor de aire (6) se calienta por el refrigerador de gas de proceso (3) y el economizador (2) y se introduce en la parte de la instalacion (1). Se extrae energfa termica del aire calentado en los intercambiadores de calor (4, 5) y se suministra al lado del gas residual. Puede realizarse otro calentamiento del lado del gas residual por intercambiadores de calor (10). El fluido portador de calor para el calentamiento del aire en el refrigerador de gas de proceso (3) y en el economizador (2) puede proceder del tambor de vapor (8) y/o de un sistema externo y se suministra a los serpentines no representados por la bomba (9). El fluido portador de calor refrigerado procedente del refrigerador de gas de proceso (3) y del economizador (2) se suministra a la turbina de gas residual (11) y/o al tambor de vapor (8). Al tambor de vapor (8) puede suministrarse ademas vapor externo u otro fluido caliente.
La Figura 2 muestra un refrigerador de gas de proceso en seccion longitudinal. Estan representados la cubierta (22) con salida (17) asf como la tapa (15) con entrada (16) para el gas de proceso que fluye por el espacio interior. La tapa(15) y la cubierta (22) estan unidas por una brida (23). En el interior del refrigerador de gas de proceso se encuentran serpentines de preevaporador (18), serpentines de recalentador (19), serpentines de evaporador (20) y serpentines (21) adicionales para el precalentamiento. Los serpentines (21) adicionales se usan principalmente durante el arranque y/o la parada de la instalacion y se cargan con medio de calentamiento. Los serpentines de preevaporador (18), serpentines de recalentador (19) y serpentines de evaporador (20) pueden cargarse con medio de calentamiento durante el arranque y/o la parada de la instalacion. En el funcionamiento estacionario, estos serpentines se cargan con refrigerante.
La Figura 3 muestra un economizador en seccion longitudinal. Estan representados la cubierta (22) con entrada y salida (16, 17) para el gas de proceso que fluye. En el interior del economizador se encuentran serpentines (24) para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el interior y serpentines (25) adicionales para el mayor calentamiento del gas de proceso que fluye por el interior. Los serpentines (25) adicionales se usan principalmente durante el arranque y/o la parada de la instalacion y se cargan con medio de calentamiento. Los serpentines (24) pueden cargarse con medio de calentamiento durante el arranque y/o la parada de la instalacion. En el funcionamiento estacionario, estos serpentines (24) se cargan con agua de alimentacion de caldera que se calienta por el gas NO caliente que fluye por el economizador.

Claims (20)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el arranque y/o parada de una instalacion para la produccion de acido nftrico a partir de amoniaco y gas que contiene oxfgeno segun el procedimiento de presion unica o dual, en el que la oxidacion del amoniaco utilizado ocurre mediante aire de proceso comprimido en un catalizador, que se comprimio en al menos un compresor (6), el gas nitroso formado por la combustion se refrigera en uno o varios refrigeradores de gas de proceso (3) equipados con serpentines para un refrigerante asf como en uno o varios precalentadores de agua de alimentacion (2) equipados con serpentines para un refrigerante y a continuacion el gas nitroso refrigerado se absorbe al menos parcialmente por agua, mediante lo cual se produce acido nftrico, y el gas residual no absorbido se expande con el fin de obtener trabajo del compresor en al menos una turbina de gas residual (11), caracterizado porque, durante el arranque y/o la parada de la instalacion de acido nftrico, el refrigerador de gas de proceso (3) y el precalentador de agua de alimentacion (2) se invaden por un gas de proceso, que se calienta en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentacion (2) al cargarse al menos uno de los serpentines en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentacion (2) con un medio de calentamiento, y guiarse el gas de proceso calentado por al menos un intercambiador de calor (5, 4) posconectado al refrigerador de gas de proceso (3) y/o al precalentador de agua de alimentacion (2) para transmitir energfa termica desde el gas de proceso calentado al gas residual que se suministra a la al menos una turbina de gas residual (11).
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque se cargan serpentines (18, 19, 20, 21) en el refrigerador de gas de proceso (3) durante la operacion de arranque con medio de calentamiento suministrado caliente desde fuera, mediante lo cual se aumenta la temperatura del gas de proceso que fluye por el/los refrigerador(es) de gas de proceso (3) situado(s) sobre el lado del gas NO, y el gas de proceso calentado emite entonces su energfa termica en un intercambiador de calor (5) posconectado al lado del gas residual, mediante lo cual el gas residual en el lado del gas residual se calienta a la temperatura de entrada requerida por la turbina de gas residual (11).
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el medio de calentamiento suministrado caliente desde fuera es vapor sobrecalentado o saturado.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado porque se utiliza un refrigerador de gas de proceso (3) que presenta, ademas de los serpentines de preevaporador, de recalentador y/o de evaporador (18, 19, 20) previstos para el funcionamiento estacionario, mas serpentines (21) adicionales, calentandose ademas de los serpentines (21) adicionales los serpentines de preevaporador, de recalentador y/o de evaporador (18, 19, 20) del refrigerador de gas de proceso (3) durante la operacion de arranque y/o de parada con vapor saturado y/o con agua hirviendo de un tambor de vapor (8) y/o de un sistema externo, transportandose el agua hirviendo antes y durante la operacion de arranque y/o de parada de la instalacion de acido nftrico preferentemente por los serpentines de evaporador (20) y/o los serpentines de preevaporador (18) y calentandose los serpentines de recalentador (19) del refrigerador de gas de proceso (3) adicionalmente con vapor sobrecalentado o con vapor saturado.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado porque se utiliza un refrigerador de gas de proceso (3) que presenta solo los serpentines de preevaporador, de recalentador y/o de evaporador (18, 19, 20) previstos para el funcionamiento estacionario, que se calientan durante la operacion de arranque y/o de parada con vapor saturado y/o con agua hirviendo de un tambor de vapor (8) y/o de un sistema externo, transportandose el agua hirviendo antes y durante la operacion de arranque y/o de parada de la instalacion de acido nftrico por los serpentines de evaporador (20) y/o los serpentines de preevaporador (18) y calentandose los serpentines de recalentador (19) del refrigerador de gas de proceso (3) adicionalmente con vapor sobrecalentado o vapor saturado.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se utiliza un precalentador de agua de alimentacion (2) que presenta, ademas de los serpentines (24) previstos para el funcionamiento estacionario, mas serpentines (25) adicionales, cargandose los serpentines (24, 25) adicionales y/o previstos para el funcionamiento estacionario en el precalentador de agua de alimentacion (2) durante la operacion de arranque y/o de parada con medio de calentamiento suministrado caliente, mediante lo cual se aumenta la temperatura del gas de proceso situado en el lado de gas NO, y emitiendo el gas de proceso calentado su energfa termica en un intercambiador de calor (4) posconectado al lado del gas residual, mediante lo cual se precalienta el gas residual en el lado del gas residual.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado porque el gas residual precalentado en el lado del gas residual se calienta en una etapa posconectada con energfa termica del refrigerador de gas de proceso (3) a la temperatura de entrada requerida por la turbina de gas residual (11).
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se utiliza un precalentador de agua de alimentacion (2) que presenta solo los serpentines (24) previstos para el funcionamiento estacionario, cargandose los serpentines (24) previstos para el funcionamiento estacionario en el precalentador de agua de alimentacion (2) durante la operacion de arranque y/o de parada con medio de calentamiento suministrado caliente, preferentemente con vapor sobrecalentado o saturado, mediante lo cual se aumenta la temperatura del gas de proceso situado en el lado de gas NO, y emitiendo el gas de proceso calentado su energfa termica en un intercambiador de calor (4) posconectado al lado del gas residual, mediante lo cual se precalienta el gas residual en el lado del gas residual.
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  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado porque el gas residual precalentado en el lado del gas residual se calienta en una etapa posconectada con energfa termica del refrigerador de gas de proceso (3) a la temperatura de entrada requerida por la turbina de gas residual (11).
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado porque, ademas de los serpentines (25) adicionales, los serpentines (24) del precalentador de agua de alimentacion (2) previstos para el funcionamiento estacionario se calientan durante la operacion de arranque con vapor saturado y/o con agua hirviendo de un tambor de vapor (8) y/o de un sistema externo, mediante lo cual se calienta el gas de proceso que inunda el precalentador de agua de alimentacion (2) durante la operacion de arranque, y despues emite su energfa termica en un intercambiador de calor(4) posconectado al lado del gas residual, mediante lo cual se calienta el gas residual en el lado del gas residual.
  11. 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el medio de calentamiento que fluye por los serpentines del refrigerador de gas de proceso (3) y/o del precalentador de agua de alimentacion (2) se anade al gas residual en el lado del gas residual antes de la entrada en al menos una turbina de gas residual (11) o porque el medio de calentamiento que fluye por los serpentines del refrigerador de gas de proceso (3) y/o del precalentador de agua de alimentacion (2) se anade al tambor de vapor (8).
  12. 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque en el lado del gas residual antes de la entrada en al menos una turbina de gas residual (11) esta instalado un intercambiador de calor(10) que se acciona con un fluido portador de calor caliente para calentar el gas residual en el lado del gas residual de la instalacion de acido nftrico, al menos durante la operacion de arranque y/o de parada, a la temperatura de entrada requerida por la turbina de gas residual (11).
  13. 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el procedimiento se lleva a cabo en una instalacion que comprende al menos un equipo de absorcion para la absorcion de gas nitroso en agua.
  14. 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque este se lleva a cabo en una instalacion de acido nftrico que presenta una torre de absorcion para la absorcion del gas nitroso formado por la combustion en agua con el fin de formar acido mtrico asf como una purificacion de gas residual posconectada y una o varias turbinas de gas residual posconectadas, inundando durante la operacion de arranque y/o de parada de la instalacion de acido mtrico un gas de proceso el refrigerador de gas de proceso (3) y el economizador (2) y calentandose en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el economizador (2), emitiendo el gas de proceso calentado su energfa termica en uno o varios intercambiadores de calor (5, 4) subsiguientes en el lado del gas residual, mediante lo cual el gas residual se calienta en el lado del gas residual entre la torre de absorcion y la purificacion de gas residual.
  15. 15. Dispositivo para llevar a cabo el procedimiento de la reivindicacion 1 que contiene al menos un compresor de aire (6), al menos un refrigerador de gas de proceso (3), al menos un precalentador de agua de alimentacion (2) y al menos una turbina de gas residual (11), presentando el refrigerador de gas de proceso (3) y el precalentador de agua de alimentacion (2) serpentines (18, 19, 20, 24), estando unido al menos uno de los serpentines a una fuente para un medio de calentamiento, de manera que el al menos un serpentm puede cargarse en el refrigerador de gas de proceso (3) y/o en el precalentador de agua de alimentacion (2) durante el arranque y/o la parada del dispositivo con el medio de calentamiento para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el refrigerador de gas de proceso (3) y el precalentador de agua de alimentacion (2), y estando posconectado al refrigerador de gas de proceso (3) y/o al precalentador de agua de alimentacion (2) al menos un intercambiador de calor (5, 4) para transmitir energfa termica desde el gas de proceso calentado al gas residual que se suministra a la turbina de gas residual (11).
  16. 16. Dispositivo segun la reivindicacion 15, caracterizado porque el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2) presentan, ademas de los serpentines (18, 19, 20, 24) previstos para el funcionamiento estacionario, mas serpentines (21, 25) adicionales, estando unidos los serpentines (21, 25) adicionales a una fuente para un medio de calentamiento, de manera que los serpentines (21, 25) adicionales pueden cargarse durante el arranque y/o la parada del dispositivo con el medio de calentamiento para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2).
  17. 17. Dispositivo segun la reivindicacion 16, caracterizado porque la fuente para un medio de calentamiento es un tambor de vapor (8) y/o un sistema externo.
  18. 18. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2) presenta solo los serpentines (18, 19, 20, 24) previstos para el funcionamiento estacionario, estando unidos estos serpentines a una fuente para un medio de calentamiento, de manera que estos serpentines pueden cargarse durante el arranque y/o la parada del dispositivo con el medio de calentamiento para el calentamiento del gas de proceso que fluye por el refrigerador de gas de proceso (3) y/o el precalentador de agua de alimentacion (2).
  19. 19. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque la transmision de la ene^a termica obtenida en el intercambiador de calor (5, 4) se realiza en el lado del gas residual entre la torre de absorcion y la purificacion de gas residual de la instalacion de acido nftrico.
  20. 20. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque este comprende al menos una 5 turbina de gas residual (11) con al menos dos etapas.
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