RU2174946C1 - Method of preparation of nitric acid - Google Patents

Method of preparation of nitric acid Download PDF

Info

Publication number
RU2174946C1
RU2174946C1 RU2000132663/12A RU2000132663A RU2174946C1 RU 2174946 C1 RU2174946 C1 RU 2174946C1 RU 2000132663/12 A RU2000132663/12 A RU 2000132663/12A RU 2000132663 A RU2000132663 A RU 2000132663A RU 2174946 C1 RU2174946 C1 RU 2174946C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitrogen
oxidation
energy
nitrogen oxides
catalyst
Prior art date
Application number
RU2000132663/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.М. Караваев
Ю.А. Иванов
А.О. Кожевников
Original Assignee
Караваев Михаил Михайлович
Иванов Юрий Анисимович
Кожевников Анатолий Осипович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Караваев Михаил Михайлович, Иванов Юрий Анисимович, Кожевников Анатолий Осипович filed Critical Караваев Михаил Михайлович
Priority to RU2000132663/12A priority Critical patent/RU2174946C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2174946C1 publication Critical patent/RU2174946C1/en
Priority to PCT/RU2001/000560 priority patent/WO2002051747A1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)
    • C01B21/30Preparation by oxidation of nitrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: preparation of nitrogen oxides and conversion thereof to nitric acid. SUBSTANCE: process of catalytic oxidation of molecular nitrogen is carried out at pressure similar to that at stage of absorption of the resulting nitrogen oxides with water, and energy for endothermal process of catalytic oxidation of molecular nitrogen is supplied with flow of streams directly into reaction zone. Process of catalytic oxidation of molecular nitrogen is carried out at temperatures of lower than 1000 C and at content of oxidizer in gas phase in front of catalyst of lower than 10 vol % of HNO3+NO× vapors and at pressure of up to 25 atm in system. Catalysts for oxidation of molecular nitrogen include platinum alloys with platinum group metals or catalysts based on ferric, cobalt, chromium, aluminum oxides with promoting additives of high-melting metals. In order to form stream with oxidizer, not only atmospheric air, but gas mixture resulting from blowing off product acid is used. EFFECT: lower energy consumption, reduced capital outlays and simplified flowsheet of nitric acid production. 8 cl, 1 dwg, 1 ex, 2 tbl

Description

Способ относится к химической технологии и касается методов получения оксидов азота и переработки их в азотную кислоту (АК). The method relates to chemical technology and relates to methods for producing nitrogen oxides and processing them into nitric acid (AK).

Широко известен способ производства АК путем водной абсорбции оксидов азота, полученных конверсией аммиака воздухом. Он состоит из стадий окисления аммиака кислородом воздуха на катализаторах при температурах 800-900oC; регенерации тепла нитрозных газов; выделения реакционной воды; абсорбции оксидов азота водой с получением АК и очистки выхлопных газов (ВГ) от оксидов азота (Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты, М.: Химия, 1970 г.).A widely known method for the production of AA by water absorption of nitrogen oxides obtained by the conversion of ammonia by air. It consists of stages of the oxidation of ammonia by atmospheric oxygen on catalysts at temperatures of 800-900 o C; heat recovery of nitrous gases; allocation of reaction water; absorption of nitrogen oxides with water to produce AA and purification of exhaust gases (GH) from nitrogen oxides (Atroshchenko V.I., Kargin S.I. Nitric acid technology, M .: Chemistry, 1970).

Недостатком данного способа являются высокие сырьевые (аммиак, платина) и материальные затраты (удельные капитальные вложения в производствах аммиака и кислоты), а также значительные выбросы вредных веществ в атмосферу. The disadvantage of this method is the high raw materials (ammonia, platinum) and material costs (specific capital investments in the production of ammonia and acid), as well as significant emissions of harmful substances into the atmosphere.

В способе, описанном в патенте РФ N 2070865 от 27.12.1996 г., предлагается: "в полученные при окислении аммиака на первой ступени катализатора нитрозные газы (НГ) вводить чистые газы, содержащие кислородные соединения азота, и осуществлять окисление ими молекулярного азота НГ на второй ступени катализатора". In the method described in the patent of the Russian Federation N 2070865 dated 12/27/1996, it is proposed: "to introduce nitrous gases (NG) obtained during the oxidation of ammonia in the first stage of the catalyst, to introduce pure gases containing nitrogen oxygen compounds, and to carry out the oxidation of molecular nitrogen by NG second stage catalyst. "

Недостатком этого способа является то, что в качестве сырья для получения НГ на 1-ой ступени катализатора используется дорогостоящий аммиак, за счет энергии окисления которого может быть окислено количество азота (N2), позволяющего получить только 15-35% продукционной кислоты.The disadvantage of this method is that expensive ammonia is used as a raw material for the production of NG at the first stage of the catalyst, due to the oxidation energy of which the amount of nitrogen (N 2 ) can be oxidized, which makes it possible to obtain only 15-35% of the production acid.

Таким образом, указанное решение только частично снижает сырьевые и капитальные затраты против первого случая. Thus, this solution only partially reduces raw materials and capital costs against the first case.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому эффекту является "Способ получения азотной кислоты" по патенту N 2151736 от 27 июня 2000 г. (приоритет от 15.10.1998 г.). The closest in technological essence and the achieved effect is the "Method of producing nitric acid" according to patent N 2151736 from June 27, 2000 (priority from 10/15/1998).

В данном случае оксиды азота получаются только за счет каталитического окисления азота его кислородными соединениями при 850-450oC под давлением, близким к атмосферному, абсорбцию оксидов азота проводят под повышенным давлением, а энергию, необходимую для процесса окисления азота, подводят с потоком ВГ, содержащих оксиды азота и подогретых сторонним энергоносителем.In this case, nitrogen oxides are obtained only due to the catalytic oxidation of nitrogen by its oxygen compounds at 850-450 o C under atmospheric pressure, the absorption of nitrogen oxides is carried out under increased pressure, and the energy required for the nitrogen oxidation process is supplied with a stream of SH, containing nitrogen oxides and heated by a third-party energy carrier.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса за счет сокращения энергетических и капитальных затрат, а также упрощения технологической схемы производства АК. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process by reducing energy and capital costs, as well as simplifying the technological scheme of AK production.

Новизна способа состоит в том, что процесс каталитического окисления молекулярного азота осуществляется под давлением одинаковым (единым) со стадией абсорбции водой, полученных оксидов азота, а энергия для процесса окисления подводится с потоком газа непосредственно в зону реакции от посторонних источников. The novelty of the method lies in the fact that the process of catalytic oxidation of molecular nitrogen is carried out under pressure the same (uniform) with the stage of absorption by water of the obtained nitrogen oxides, and the energy for the oxidation process is supplied with the gas stream directly to the reaction zone from extraneous sources.

Процесс каталитического окисления азота производится при температурах ниже 1000oC и при содержании окислителя в газовой фазе перед катализатором ниже 10 об.% паров HNO3 + NO2, и давлении в системе до 25 атм.The process of catalytic oxidation of nitrogen is carried out at temperatures below 1000 o C and when the oxidant content in the gas phase in front of the catalyst is below 10 vol.% HNO 3 + NO 2 vapor, and the system pressure is up to 25 atm.

В виде катализаторов окисления азота используют сплавы платины с металлами платиновой группы или катализаторы на основе оксидов железа, кобальта, хрома, алюминия с промотирующими добавками тугоплавких металлов. Катализаторы могут располагаться в реакторе в несколько слоев, причем окислитель подводится к каждому слою в заданных количествах, а энергетический поток - по необходимости. Alloys of platinum with platinum group metals or catalysts based on oxides of iron, cobalt, chromium, aluminum with promoting additives of refractory metals are used as nitrogen oxidation catalysts. The catalysts can be located in the reactor in several layers, and the oxidizer is supplied to each layer in predetermined quantities, and the energy flow is necessary.

Для образования потока газа с окислителем может быть использован не только воздух, но и газовая смесь, получающаяся при отдуве продукционной кислоты. To form a gas stream with an oxidizing agent, not only air, but also a gas mixture resulting from the blowing of production acid can be used.

Существенной новизной предлагаемого патента по сравнению с прототипом является то, что процессы окисления азота и абсорбции оксидов азота проводятся под единым давлением, отсутствует циркуляция выхлопных газов, а носителем энергии является воздух (газ с высоким содержанием кислорода). A significant novelty of the proposed patent compared to the prototype is that the processes of nitrogen oxidation and absorption of nitrogen oxides are carried out under uniform pressure, there is no exhaust gas circulation, and the energy carrier is air (gas with a high oxygen content).

Принципиальная технологическая схема представлена на чертеже, где
1 - турбокомпрессор воздуха,
2 - насытитель парокислотовоздушной смеси (ПКВС),
3 - обогревающая труба-теплообменник,
4 - реактор для окисления азота,
5, 14, 15 - котлы-утилизаторы,
6 - теплообменник, подогреватель теплоносителя,
7 - подогреватель выхлопных газов (ВГ),
8, 8* - холодильник-конденсатор нитрозных газов (НГ),
9 - абсорбционная колонна,
10 - отбелочная колонна
11 - камера сгорания,
12 - реактор каталитической очистки ВГ,
13 - газовая турбина,
16 - подогреватель воздуха,
17 - емкость для теплоносителя,
18 - емкость для кислоты-окислителя.
Schematic diagram is presented in the drawing, where
1 - turbocharger air
2 - saturator steam acid mixture (PCVS),
3 - heating pipe-heat exchanger,
4 - reactor for the oxidation of nitrogen,
5, 14, 15 - waste heat boilers,
6 - heat exchanger, heat carrier heater,
7 - exhaust gas heater (VG),
8, 8 * - refrigerator-condenser of nitrous gases (NG),
9 - absorption column,
10 - bleaching column
11 - combustion chamber,
12 - reactor catalytic purification of VG,
13 - gas turbine,
16 - air heater
17 - capacity for the coolant,
18 - capacity for acid oxidizing agent.

Предлагаемый способ производства АК осуществляется следующим образом: воздух в заданном количестве сжимается до необходимого давления компрессором 1 и распределяется:
- в насытитель 2 и затем в виде ПКВС - в реактор 4 для обеспечения реакции окисления кислородом;
- для окисления оксида азота II в НГ при выходе из реактора 4;
- для улучшения процесса кислотообразования в колонну 9 через отбелочную колонну 10;
- для подогрева воздуха-носителя энергии в подогреватель 16.
The proposed method for the production of AK is as follows: the air in a predetermined amount is compressed to the required pressure by the compressor 1 and distributed:
- to saturator 2 and then in the form of PCVS - to reactor 4 to provide an oxygen oxidation reaction;
- for the oxidation of nitric oxide II in NG at the exit from the reactor 4;
- to improve the process of acid formation in the column 9 through the bleaching column 10;
- for heating the air carrier energy in the heater 16.

Насытитель 2 полочного типа орошается кислотой из емкости 18. Кислота в емкость передается из абсорбционной колонны 9. The shelf type saturator 2 is irrigated with acid from the tank 18. The acid is transferred to the tank from the absorption column 9.

На полках насытителя располагаются змеевики, через которые подводится энергия для испарения кислоты - получения потока ПКВС. Coils are located on the shelves of the saturator, through which energy is supplied to evaporate the acid - to obtain a PCVS stream.

Температура кислоты определяется давлением и заданной концентрацией паров АК в ПКВС и будет находится в пределах 130-190oC.The temperature of the acid is determined by the pressure and a given concentration of AK vapors in PCVS and will be in the range 130-190 o C.

При выходе из насытителя 2 ПКВС в обогревающей трубе-теплообменнике 3 подогревается до 150-250oC во избежание конденсации паров кислоты и воды и подается в реактор 4 перед каждым слоем катализатора. Здесь ПКВС смешивается с воздухом (носителем энергии), который подается из подогревателя 16. Образовавшаяся смесь при температуре ниже 800oC поступает на катализатор. Количество вводимых перед полкой газов зависит от ряда факторов - в основном от заданного содержания окислителя в смеси и температуры перед слоем катализатора.When leaving the saturator 2 PCVS in the heating pipe-heat exchanger 3 is heated to 150-250 o C to avoid condensation of acid and water vapor and is fed into the reactor 4 in front of each catalyst bed. Here, the PCVS is mixed with air (energy carrier), which is supplied from the heater 16. The resulting mixture at a temperature below 800 o C enters the catalyst. The amount of gases introduced in front of the shelf depends on a number of factors - mainly on the specified oxidizer content in the mixture and the temperature in front of the catalyst bed.

Катализатор располагается в несколько слоев, что также определяется поставленными параметрами, активностью и селективностью катализатора. Однако нет необходимости температуру НГ на выходе из реактора иметь ниже 450oC, т. к. реакция окисления азота
2HNO3 + N2 = 3NO + NO2 + 2H2O - 355 кДж (1)
практически прекращается, а преобладает при этой температуре реакция разложения паров HNO3:
4HNO3 = 4NO2 + 2H2O + O2 - 191,0 кДж. (2)
При температурах ниже 600oC (зависит от избранного давления) протекает реакция (3)
2NO + O2 = 2NO2 + 113,9 кДж, (3)
которая благоприятна с точки зрения энергетики для основного процесса.
The catalyst is located in several layers, which is also determined by the set parameters, activity and selectivity of the catalyst. However, there is no need to have the NG temperature at the outlet of the reactor below 450 o C, because the reaction of nitrogen oxidation
2HNO 3 + N 2 = 3NO + NO 2 + 2H 2 O - 355 kJ (1)
practically stops, and at this temperature the decomposition reaction of HNO 3 vapor prevails:
4HNO 3 = 4NO 2 + 2H 2 O + O 2 - 191.0 kJ. (2)
At temperatures below 600 o C (depending on the selected pressure) reaction (3)
2NO + O 2 = 2NO 2 + 113.9 kJ, (3)
which is favorable in terms of energy for the main process.

При выходе из реактора 4 в поток НГ вводится воздух в количествах, необходимых для окисления кислородом оксида азота II и переработки NOx в кислоту. Затем поток НГ разделяется. Меньшая часть направляется на обогрев ПКВС в обогревающую трубу 2, выходя из которой смешивается с общим потоком НГ перед холодильником-конденсатором 8. Основной поток НГ проходит котел-утилилизатор 5, подогреватели теплоносителя 6 и выхлопных газов 7 и также поступает в холодильники-конденсаторы 8.When leaving reactor 4, air is introduced into the NG stream in the amounts necessary for the oxidation of nitric oxide II by oxygen and the conversion of NO x into acid. Then the NG stream is separated. A smaller part is directed to heating the PCVS in the heating pipe 2, exiting from which it is mixed with the general NG stream in front of the condenser-refrigerator 8. The main NG stream passes through the recovery boiler 5, heat carrier 6 and exhaust gas heaters 7 and also enters the condenser-coolers 8.

В конденсаторах 8, 8* НГ охлаждается до температуры около 40oC и вместе с образовавшимся раствором азотной кислоты поступает в абсорбционную колонну 9.In condensers 8, 8 * NG is cooled to a temperature of about 40 o C and together with the resulting solution of nitric acid enters the absorption column 9.

В абсорбционной колонне 9 протекает обычный процесс кислотообразования. Выходящие из колонны (9) ВГ подогреваются в теплообменнике 7, камере сгорания 11, подвергаются высокотемпературной или селективной каталитической очистке от оксидов азота 12, проходят турбину 13, паровой котел 14 и выбрасываются в атмосферу. In the absorption column 9, a normal acidification process proceeds. The VH leaving the column (9) are heated in a heat exchanger 7, a combustion chamber 11, subjected to high-temperature or selective catalytic purification from nitrogen oxides 12, go through a turbine 13, a steam boiler 14 and are released into the atmosphere.

Образующаяся в колонне 9 азотная кислота через отбелочную колонну 10 выдается, как продукционная и окислитель. Воздух с оксидами азота, парами кислоты и воды передается в нижнюю часть абсорбционной колонны 9. The nitric acid formed in column 9 through the bleaching column 10 is discharged as a production and oxidizing agent. Air with nitrogen oxides, acid vapor and water is transferred to the lower part of the absorption column 9.

При желании на агрегате может выдаваться кислота 2-х концентраций. При высоком содержании оксидов азота в НГ кислота концентрацией выше азеотропной легко может быть получена при конденсации реакционной воды в конденсаторах (8, 8*), а продукционная, до 62,0% HNO3 - в колонне 9. В то же время при высоких PNO2 кислота до 70% может быть получена и в колонне 9. В этом случае ее следует отводить с 3-5 тарелок колонны.If desired, an acid of 2 concentrations can be given out on the unit. With a high content of nitrogen oxides in NG, an acid concentration above azeotropic can easily be obtained by condensation of reaction water in condensers (8, 8 * ), and production acid, up to 62.0% HNO 3 , in column 9. At the same time, at high PNO 2 acid up to 70% can be obtained in column 9. In this case, it should be diverted from 3-5 plates of the column.

В любом случае кислота более высокой концентрации должна использоваться, как окислитель. Концентрация продукционной кислоты всегда может быть отрегулирована в зависимости от потребности. In any case, a higher concentration acid should be used as an oxidizing agent. The concentration of production acid can always be adjusted according to need.

Для обеспечения энергией процесса окисления азота (реакция 1) устанавливается специальный подогреватель носителя энергии 16. В нем за счет сторонней энергии (например, сжигания природного газа) воздух подогревается до температуры 800oC и подается в реактор 4 перед слоями катализатора.To provide energy for the process of nitrogen oxidation (reaction 1), a special energy carrier heater 16 is installed. In it, due to external energy (for example, burning natural gas), the air is heated to a temperature of 800 o C and fed to the reactor 4 in front of the catalyst beds.

Энергия дымовых газов после подогревателя 16 используется для получения пара 15. The energy of the flue gases after the heater 16 is used to produce steam 15.

Режим и параметры работы подогревателя определяются заданным режимом работы зоны катализа реактора. The mode and parameters of the heater are determined by the specified mode of operation of the catalysis zone of the reactor.

Предлагаемая схема позволяет достаточно широко разнообразить параметры ее работы. The proposed scheme allows you to widely vary the parameters of its work.

Это прежде всего относится к стадии переработки НГ. Здесь могут быть использованы различные варианты утилизации энергии НГ, вывода реакционной воды, изменения концентрации получаемой азотной кислоты и т.д. This primarily refers to the stage of processing NG. Here, various options for utilizing NG energy, withdrawing reaction water, changing the concentration of the resulting nitric acid, etc. can be used.

Возможны разнообразные варианты переработки нитрозных газов, однако они не затронут основные технологические решения, определяющие процесс окисления молекулярного азота. There are various options for processing nitrous gases, but they will not affect the basic technological solutions that determine the process of oxidation of molecular nitrogen.

Исследования и отработка процесса производилась на опытной установке, изготовленной из нержавеющей стали и титана. Установка имела: компрессор воздуха давлением до 30 атм (имел циркуляцию газа); насытитель для получения парокислотовоздушной смеси (ПКВС); реактор, имеющий две полки для катализатора и стадию переработки оксидов азота - теплообменники, конденсаторы, абсорбционную колонну и каталитическую очистку ВГ от NOx.Research and development of the process was carried out on a pilot plant made of stainless steel and titanium. The installation had: an air compressor with a pressure of up to 30 atm (had gas circulation); saturator to obtain a steam-acid mixture (PCVS); a reactor having two catalyst shelves and a stage for the processing of nitrogen oxides — heat exchangers, condensers, an absorption column and catalytic purification of high-temperature gases from NO x .

Заданные температуры в реакторе и насытителе поддерживались внешним обогревом. В зависимости от этапа исследований, схема подачи газов в реактор могла изменяться. The set temperatures in the reactor and saturator were maintained by external heating. Depending on the stage of research, the gas supply to the reactor could vary.

Количество подаваемых газов, температура и давление непрерывно измерялись приборами КИПиА; содержание оксидов азота определялось химическими анализами, а в отдельных случаях спектрофотометрическим. Содержание кислорода в ВГ при необходимости определялось химическими анализами. The amount of gas supplied, temperature and pressure were continuously measured by instrumentation; the content of nitrogen oxides was determined by chemical analyzes, and in some cases spectrophotometric. The oxygen content in the SH, if necessary, was determined by chemical analyzes.

В исследованиях расход по воздуху составлял 350-1500 л/час н.у.; давление от 1 до 20 атм, температура перед катализатором изменялась от 600 до 800oC. На выходе из катализаторного слоя, за счет протекания эндотермической реакции окисления азота она снижалась до 450-550oC (в зависимости от заданного режима).In studies, the air flow rate was 350-1500 l / h NU; pressure from 1 to 20 atm, the temperature in front of the catalyst varied from 600 to 800 o C. At the exit from the catalyst layer, due to the endothermic reaction of nitrogen oxidation, it decreased to 450-550 o C (depending on the given mode).

На основании расхода воздуха и результатов химических анализов ПКВС и выходящих НГ на компьютере по специальной программе рассчитывался материальный баланс опыта. По изменению объемов компонентов, поступающих на катализатор и отходящих газов, рассчитывали степень прироста соединений азота, β0 (степень полезного использования паров HNO3, реакция 1) и степень термического разложения паров HNO3 (по реакции 2).Based on the air consumption and the results of chemical analyzes of PCVS and exiting NG on a computer, the material balance of experience was calculated using a special program. The change in the volumes of the components entering the catalyst and the exhaust gases calculated the degree of growth of nitrogen compounds, β 0 (degree of useful use of HNO 3 vapor, reaction 1) and the degree of thermal decomposition of vapor of HNO 3 (according to reaction 2).

На основании данных баланса могли быть рассчитаны и другие показатели процесса, например степень использования азота, кислорода и др. Based on the balance data, other process indicators could be calculated, for example, the degree of use of nitrogen, oxygen, etc.

Пример 1. (Таблица 1, п.п.4). Проверена герметичность установки. Электрообогревом поднята температура в реакторе до 750oC в насытителе, заполненном 70% HNO3, до 80oC и линии подачи ПКВС до 240oC, запускается компрессор, воздух сжимается до 7,4 атм и постепенно поднимается давление в аппаратах установки. Корректируется температура в реакторе и поднимается в насытителе до 140oC. После достижения заданной температуры в реакторе и насытителе из основного потока нагнетания компрессора отбирается очищенный от масла воздух и установка пускается на проток. Из компрессора воздух направляется в насытитель, где насыщается парами азотной кислоты и воды. Получаемая парокислотовоздушная смесь (ПКВС) по обогреваемой линии поступает в реактор, проходит слой катализатора и далее все аппараты переработки оксидов азота.Example 1. (Table 1, paragraph 4). Checked the tightness of the installation. Electric heating raised the temperature in the reactor to 750 o C in a saturator filled with 70% HNO 3 , to 80 o C and the supply line of PCVS to 240 o C, the compressor starts, the air is compressed to 7.4 atm and the pressure in the apparatus is gradually increased. The temperature in the reactor is adjusted and rises in the saturator to 140 o C. After reaching the set temperature in the reactor and saturator, the air purified from the oil is taken from the main compressor discharge stream and the installation is launched into the duct. From the compressor, air is sent to the saturator, where it is saturated with nitric acid and water vapors. The resulting steam-acid-air mixture (PCVS) through the heated line enters the reactor, passes the catalyst bed and then all the nitrogen oxide processing apparatus.

На установленном расходе воздуха (1000 л/час) вновь корректируется температура раствора азотной кислоты - 140oC и газовой смеси перед катализаторным слоем - 750oC.At the set air flow rate (1000 l / h), the temperature of the nitric acid solution is again adjusted to 140 o C and the gas mixture in front of the catalyst bed is 750 o C.

Установленный режим выдерживался 2 часа, после чего одновременно (до и после слоя катализатора) отбирались пробы газов на содержание соединений азота. Поглощающей жидкостью являлась перекись водорода. Отсутствие закиси азота в газах подтверждено спектральным анализом. The established regime was maintained for 2 hours, after which at the same time (before and after the catalyst layer) gas samples were taken for the content of nitrogen compounds. The absorbing liquid was hydrogen peroxide. The absence of nitrous oxide in the gases is confirmed by spectral analysis.

Отобрано по 4 параллельных пробы газа. 4 parallel gas samples were taken.

Содержание оксидов азота составило: перед катализаторным слоем (ПКВС) - 16,03 + 0,23%; на выходе из слоя - 25,50 + 0,2%; абсолютный прирост соединений азота - 9,5 об.%. The content of nitrogen oxides was: in front of the catalyst layer (PCVS) - 16.03 + 0.23%; at the exit from the layer - 25.50 + 0.2%; the absolute increase in nitrogen compounds is 9.5 vol.%.

Имея расход воздуха, концентрацию и температуру кислоты в насытителе, равновесное давление паров HNO3 и H2O для этих условий, а также зная содержание паров АК в ПКВС по специальной программе на компьютере, рассчитывали материальный баланс реактора.Having the air flow rate, the concentration and temperature of the acid in the saturator, the equilibrium vapor pressure of HNO 3 and H 2 O for these conditions, and also knowing the content of AA vapors in PCVS according to a special program on a computer, we calculated the material balance of the reactor.

По полученным объемам компонентов газов до и после слоя катализатора рассчитывали степень превращения паров HNO3 - по реакции (1)

Figure 00000002

по реакции (2) - 16%,
Figure 00000003
объем NOx на выходе;
Figure 00000004
объем HNO3 на входе.From the obtained volumes of gas components before and after the catalyst layer, the degree of HNO 3 vapor conversion was calculated by reaction (1)
Figure 00000002

according to reaction (2) - 16%,
Figure 00000003
output NO x
Figure 00000004
volume of HNO 3 at the inlet.

Степень окисленности NO (α) - 31,5%
Скорости газа в рабочих условиях: Vр = 0,115 м/с, Wр = 16080 час, где Vр - линейная скорость в рабочих условиях; Wр - объемная скорость в рабочих условиях.
The degree of oxidation of NO (α) - 31.5%
Gas speeds under operating conditions: V p = 0.115 m / s, W p = 16080 hours, where V p is the linear velocity under operating conditions; W p - space velocity in operating conditions.

Прирост соединений азота в опыте составил: 1082 л/час. The increase in nitrogen compounds in the experiment amounted to: 1082 l / h.

на описанной в примере 1 установке (таблица 1, пп.4) проведены достаточно широкие исследования процесса в параметрах:
давление - от 1 до 20 атм, температура в слое катализатора 850 - 500oC, объемная скорость от 7 до 12,5 тыс.ч под избыточным давлением и до 80 тыс.ч под атмосферным давлением. Изменялось также количество загружаемого катализатора.
on the installation described in example 1 (table 1, paragraph 4) a fairly broad study of the process was carried out in the parameters:
pressure - from 1 to 20 atm, temperature in the catalyst bed 850 - 500 o C, space velocity from 7 to 12.5 thousand hours under excess pressure and up to 80 thousand hours under atmospheric pressure. The amount of catalyst loaded also varied.

Часть опытов приведена в таблице 1. Part of the experiments are shown in table 1.

Степень полезного использования паров HNO3 по реакции (1) колеблется в пределах от 60 до 85% при содержании в газе до 17% кислорода и до 25% паров воды.The degree of useful use of HNO 3 vapor according to reaction (1) ranges from 60 to 85% with a gas content of up to 17% oxygen and up to 25% water vapor.

Отличие данной схемы от прототипа состоит в проведении всех стадий процесса получения АК под единым давлением в отсутствии циркуляции ВГ, некоторых других технологических параметрах и решениях. The difference between this scheme and the prototype is to carry out all stages of the process of producing AK under uniform pressure in the absence of SH circulation, some other technological parameters and solutions.

Выполнена технико-экономическая проработка нескольких вариантов производства неконцентрированной азотной кислоты из оксидов азота, полученных окислением молекулярного азота. Агрегаты производства АК привязывались к одному месту строительства и рассчитывались на единую мощность аналога - реконструированного агрегата УКЛ-7 - 120 тыс.т HNO3 в год.The feasibility study of several options for the production of non-concentrated nitric acid from nitrogen oxides obtained by the oxidation of molecular nitrogen has been completed. Aggregates of AK production were tied to one construction site and were calculated on a single capacity of an analogue - the reconstructed UKL-7 unit - 120 thousand tons of HNO 3 per year.

Как следует из табл.2 все варианты производств, основанных на использовании НГ, полученных окислением азота, имеют значительно лучшие показатели, чем производства АК из аммиака. В частности, себестоимость АК всех вариантов (сх. 1, 2, 3) на 24-35% ниже чем современные схемы производства АК из аммиака (сх. 4). As follows from Table 2, all production options based on the use of NG obtained by nitrogen oxidation have significantly better performance than AA production from ammonia. In particular, the prime cost of AK for all options (Schemes 1, 2, 3) is 24-35% lower than modern schemes for the production of AK from ammonia (Scheme 4).

Агрегат производства АК по заявленному способу (сх. 2, прямоточный) имеет против прототипа (сх. 1, 3) ниже на 11,5-13,0% энергозатраты и на 5-8% себестоимость кислоты. The AK production unit according to the claimed method (sche. 2, direct-flow) has against the prototype (sche. 1, 3) 11.5–13.0% lower energy consumption and 5–8% lower cost of acid.

Это объясняется в основном отсутствием циркуляции выхлопных газов в предлагаемой схеме. This is mainly due to the lack of circulation of exhaust gases in the proposed scheme.

Claims (8)

1. Способ производства азотной кислоты из оксидов азота, включающий окисление молекулярного азота на катализаторе его кислородными соединениями при повышенных температурах с получением оксидов азота, окисление оксида азота II кислородом, утилизацию тепла, абсорбцию оксидов азота водой, отличающийся тем, что процесс каталитического окисления молекулярного азота осуществляют под давлением, единым со стадией абсорбции водой полученных оксидов азота, а энергию для процесса окисления подводят с потоком газа непосредственно в зону реакции от посторонних источников. 1. A method of producing nitric acid from nitrogen oxides, comprising oxidizing molecular nitrogen on a catalyst with oxygen compounds at elevated temperatures to produce nitrogen oxides, oxidizing nitric oxide II with oxygen, utilizing heat, absorbing nitrogen oxides with water, characterized in that the process of catalytic oxidation of molecular nitrogen carried out under a pressure identical with the stage of water absorption of the obtained nitrogen oxides, and the energy for the oxidation process is supplied with a gas stream directly to the reaction zone ie outside sources. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс каталитического окисления азота проводят при температуре ниже 1000oС, предпочтительно 800 - 450oС и содержании окислителя в газовой фазе перед катализатором ниже 10 об.%, предпочтительно 1-5,0% паров HNO3 + NO2.2. The method according to claim 1, characterized in that the process of catalytic oxidation of nitrogen is carried out at a temperature below 1000 o C, preferably 800 to 450 o C and the content of the oxidizing agent in the gas phase before the catalyst is below 10 vol.%, Preferably 1-5.0 % vapor HNO 3 + NO 2 . 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что процесс окисления азота и абсорбцию оксидов азота проводят под давлением до 25 атм. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the process of nitrogen oxidation and absorption of nitrogen oxides is carried out under pressure up to 25 atm. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя энергии, используют воздух, в том числе обогащенный кислородом. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as the carrier gas of energy, use air, including oxygen enriched. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что энергию нитрозных газов после окисления азота, окисления оксида азота II кислородом и абсорбции используют для получения потока газа с окислителем. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the energy of nitrous gases after oxidation of nitrogen, oxidation of nitric oxide II by oxygen and absorption is used to obtain a gas stream with an oxidizing agent. 6. Способ по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что катализатор окисления азота располагают в реакторе в несколько слоев, причем окислитель подводят к каждому слою в заданных количествах, а энергетический поток - по необходимости. 6. The method according to any one of paragraphs. 1 to 5, characterized in that the nitrogen oxidation catalyst is arranged in several layers in the reactor, the oxidizing agent being supplied to each layer in predetermined quantities, and the energy flow as necessary. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что для образования потока газа с окислителем используют газовую смесь, получаемую при отдувке продукционной кислоты. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that for the formation of a gas stream with an oxidizing agent, a gas mixture obtained by blowing production acid is used. 8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что в качестве катализаторов окисления азота используют сплавы платины с металлами платиновой группы или катализаторы на основе оксидов железа, кобальта, хрома, алюминия с промотирующими добавками тугоплавких металлов. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that platinum alloys with platinum group metals or catalysts based on iron, cobalt, chromium, aluminum oxides with promoting additives of refractory metals are used as nitrogen oxidation catalysts.
RU2000132663/12A 2000-12-27 2000-12-27 Method of preparation of nitric acid RU2174946C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132663/12A RU2174946C1 (en) 2000-12-27 2000-12-27 Method of preparation of nitric acid
PCT/RU2001/000560 WO2002051747A1 (en) 2000-12-27 2001-12-25 Method for producing nitric acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132663/12A RU2174946C1 (en) 2000-12-27 2000-12-27 Method of preparation of nitric acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2174946C1 true RU2174946C1 (en) 2001-10-20

Family

ID=20244009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000132663/12A RU2174946C1 (en) 2000-12-27 2000-12-27 Method of preparation of nitric acid

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2174946C1 (en)
WO (1) WO2002051747A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108698826A (en) * 2016-02-24 2018-10-23 卡萨尔公司 Ammonia oxidation reactor in nitric acid production

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4705670A (en) * 1985-09-03 1987-11-10 Hare Louis R O Multiple oxidation nitrogen fixation
RU2070865C1 (en) * 1995-07-19 1996-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Нитрохим" Method of producing nitrogen oxides
RU2127224C1 (en) * 1997-07-09 1999-03-10 Научно-производственная фирма ООО "НИТРОХИМ" Method of producing nitric acid

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108698826A (en) * 2016-02-24 2018-10-23 卡萨尔公司 Ammonia oxidation reactor in nitric acid production
RU2722645C2 (en) * 2016-02-24 2020-06-02 Касале Са Reactor intended for ammonia oxidation when producing nitric acid
US11053120B2 (en) 2016-02-24 2021-07-06 Casale Sa Reactor for oxidation of ammonia in the production of nitric acid

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002051747A1 (en) 2002-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10556796B2 (en) Plant and process for producing nitric acid
JPS5836618B2 (en) HIGH SHIUTSUGA NO SEISEIHOHO OYOBI SONOSOUCHI
US6328941B1 (en) Thermal decomposition of N2O
US3467492A (en) Elimination of nitrogen oxides from gas streams
US4183906A (en) Oxygen-enrichment columnar absorption process for making nitric acid
RU2470856C2 (en) Method of producing nitric acid (versions) and plant to this end
US11407645B2 (en) Method and apparatus for producing carbon dioxide
EP0799794A1 (en) Oxygen injection in nitric acid production
US4049777A (en) Method of waste gas treatment
RU2174946C1 (en) Method of preparation of nitric acid
EP0148967B1 (en) Manufacturing and using nitrogen fertilizer solutions on a farm
US4276277A (en) Manufacture of concentrated nitric acid
RU2283272C2 (en) Method of production of the liquid heat carrier used as the indirect source of heat at realization of the endothermal reactions and the method of realization of the reactions of reforming of the hydrocarbons
US20240216861A1 (en) A process for decomposing nitrous oxide from a gas stream
RU2558113C2 (en) Method of nitric acid production
RU2151736C1 (en) Nitric acid production process
US4081511A (en) Process for removing nitric oxides from processing exhaust gases
US3502433A (en) Preparation of nitric acid
RU2793239C2 (en) PROCESS FOR REDUCING NOx AND N2O CONTENT IN TAIL GAS OF NITRIC ACID PRODUCTION
SU649650A1 (en) Method of obtaining nitrous acid
RU2127224C1 (en) Method of producing nitric acid
RU2070865C1 (en) Method of producing nitrogen oxides
UA62700A (en) A process for preparing the nitric acid (variants) and a unit for realizing the same (variants)
UA62699C2 (en) process for preparation OF NITRIC ACID (VARIANTS) AND PLANT FOR IMPLEMENTATION THEREOF
IE43571B1 (en) Waste gas treatment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041228

NF4A Reinstatement of patent
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061228

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20081127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091228