RU2722645C2 - Реактор, предназначенный для окисления аммиака при получении азотной кислоты - Google Patents
Реактор, предназначенный для окисления аммиака при получении азотной кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722645C2 RU2722645C2 RU2018130596A RU2018130596A RU2722645C2 RU 2722645 C2 RU2722645 C2 RU 2722645C2 RU 2018130596 A RU2018130596 A RU 2018130596A RU 2018130596 A RU2018130596 A RU 2018130596A RU 2722645 C2 RU2722645 C2 RU 2722645C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- sensor
- reactor
- ammonia
- temperature
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 24
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 14
- PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N platinum rhodium Chemical compound [Rh].[Pt] PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
- B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/464—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/24—Nitric oxide (NO)
- C01B21/26—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/24—Nitric oxide (NO)
- C01B21/26—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
- C01B21/265—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia characterised by the catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/24—Nitric oxide (NO)
- C01B21/26—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
- C01B21/28—Apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/38—Nitric acid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00186—Controlling or regulating processes controlling the composition of the reactive mixture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области промышленного получения азотной кислоты, в частности к способу получения азотной кислоты, реактору, предназначенному для каталитического окисления аммиака, предназначенному для последующего получения азотной кислоты, и способу переоборудования реактора, предназначенного для каталитического окисления аммиака, входящего в состав технологической установки, предназначенной для получения азотной кислоты. Способ включает стадию окисления аммиака в присутствии катализатора, при этом он включает стадию слежения за температурой указанного катализатора с помощью по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения (16). Реактор (1) включает сосуд высокого давления (10) и корзинку с катализатором (14), указанная корзинка с катализатором содержит катализатор (2), подходящий для окисления аммиака, при этом он включает по меньшей мере один указанный датчик (16), приспособленный для измерения температуры указанного катализатора. Технический результат заключается в достаточном окислении аммиака для последующего получения азотной кислоты. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области промышленного получения азотной кислоты.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Получение азотной кислоты по существу включает: первую стадию, представляющую собой окисление газообразного аммиака с помощью воздуха в присутствии подходящего катализатора с получением газообразного продукта, содержащего NOx и N2O (закись азота); вторую стадию, представляющую собой введение указанного газообразного продукта во взаимодействие с водой для абсорбции указанных выше оксидов и получения HNO3.
Первую стадию, представляющую собой окисление аммиака, обычно проводят под давлением в подходящем сосуде, который также называют печью для сжигания или реактором для сжигания. Катализатором обычно является упаковка сеток, изготовленных из платины-родия (Pt-Rh), помещенных в корзинку, находящуюся внутри указанного реактора. Корзинка может содержать некоторое количество колец Рашига (для улучшения взаимодействия газообразных компонентов) или, при необходимости, расположенный ниже сетки Pt-Rh вторичный катализатор, предназначенный для удаления N2O.
При проведении процедуры происходит нагревание указанного катализатора Pt-Rh до высокой температуры (от 900 до 1000°С). Вокруг корзинки с катализатором расположены теплообменные элементы, предназначенные для утилизации выделяющегося при реакции тепла путем его переноса в подходящую среду. Обычно указанные элементы представляют собой трубки котла-утилизатора тепла отходящих газов, предназначенного для получения пара.
Точное измерение температуры катализатора необходимо для оптимизации превращения NH3 и для быстрого обнаружения любого локального отклонения, которое может угрожать безопасности. Отклонение от оптимальной температуры может привести к недостаточному окислению аммиака или к образованию взрывчатой смеси.
В предшествующем уровне техники за температурой катализатора Pt-Rh следили с помощью набора датчиков температуры (обычно от 3 до 6), каждый датчик встроен в соответствующий канал для ввода термопар.
Канал для ввода термопар по существу представляет собой трубчатый элемент, предназначенные для защиты датчика температуры. Поскольку для обеспечения надежных результатов измерения датчик температуры должен быть расположен рядом с катализатором Pt-Rh, канал для ввода термопар должен представлять собой удлиненный элемент и он должен проходить через несколько элементов: через оболочку реактора, трубки котла-утилизатора тепла отходящих газов, корзинку и большую часть колец Рашига или вторичного катализатора, расположенных внутри корзинки.
Вследствие этого установка указанных датчиков и соответствующих каналов для ввода термопар является затруднительной и дорогостоящей; кроме того точность и надежность результатов не являются удовлетворительными. Каналы подвергаются воздействию высокой температуры (примерно 900°С) и могут подвергаться коррозии вследствие конденсации NOx с образованием HNO3, в особенности во время остановки работы. Для замены каналов для ввода термопар необходима остановка технологический установки на длительное время. Кроме того, переоборудование реактора для сжигания путем установки одного или большего количества датчиков температуры является довольно затруднительным, поскольку для любых заново установленных каналов для ввода термопар необходим проход через сосуд высокого давления и, в большинстве случаев, при включении отверстия в сосуд высокого давления необходимо проведение нового испытания на герметичность.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков предшествующего уровня техники.
Эта задача решена с помощью разработки способа получения азотной кислоты, включающего стадию окисления аммиака в присутствии катализатора, отличающегося тем, что он включает стадию слежения за температурой указанного катализатора с помощью по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения.
Другим объектом настоящего изобретения является реактор, предназначенный для каталитического окисления аммиака, предпочтительно предназначенный для последующего получения азотной кислоты, включающий сосуд высокого давления и корзинку с катализатором, указанная корзинка с катализатором содержит катализатор, подходящий для окисления аммиака, реактор отличается тем, что он включает по меньшей мере один датчик инфракрасного излучения, приспособленный для измерения температуры указанного катализатора.
Предпочтительные особенности описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Окисление аммиака протекает в присутствии кислорода и это означает, что окислителем может являться любой подходящий окислитель, включая, например, воздух или обогащенный кислородом воздух, или кислород.
Предпочтительно, если катализатором является платиновый катализатор или платино-родиевый катализатор. Предпочтительно, если катализатор находится в форме сетки.
В предпочтительном варианте осуществления указанный по меньшей мере один датчик инфракрасного излучения расположен далеко (размещен на расстоянии) от катализатора. Соответственно, датчик не находится в непосредственном соприкосновении с катализатором. Более предпочтительно, если указанный датчик не находится в непосредственном соприкосновении с газообразным потоком, содержащим аммиак и окислитель.
В особенно предпочтительном варианте осуществления указанный датчик установлен в смотровом окне сосуда высокого давления, входящего в состав реактора.
Для измерения температуры катализатора датчик может быть направлен на определенный участок катализатора, например, участок каталитической сетки. В еще одном варианте осуществления датчик можно переключать между по меньшей мере первым положением, где датчик направлен на первый участок катализатора, и вторым положением, где датчик направлен на второй участок катализатора. Вследствие этого, с помощью датчика можно определить температуру разных участков катализатора. Для этого датчик можно установить в подвижный патрон. В некоторых вариантах осуществления подвижный патрон является частью датчика, т.е. датчик включает встроенный подвижный патрон.
Описанная выше особенность обеспечивает наличие подвижного датчика, с помощью которого можно определить температуру определенных областей катализатора, что позволяет провести сравнение разных участков катализатора с помощью системы управления. При нормальном режиме работы температура должна быть везде одинаковой. Разная температура разных участков катализатора, превышающая заранее заданное пороговое значение, может означать отклонение от нормального режима работы, например, загрязнение или разрушение сетки, и в некоторых вариантах осуществления это можно использовать для подачи аварийного сигнала.
В предпочтительных вариантах осуществления используют несколько датчиков инфракрасного излучения. Каждый датчик может представлять собой неподвижный датчик или подвижный датчик и во втором случае каждый датчик можно переключать между по меньшей мере двумя положениями, где он направлен на разные участки катализатора, чтобы определить температуру определенной области катализатора.
Подвижный датчик или каждый из подвижных датчиков может быть направлен по меньшей мере на два участка катализатора. В предпочтительном варианте осуществления подвижный датчик или каждый из подвижных датчиков отрегулирован таким образом, что он направлен на сплошной участок, расположенный между двумя конечными точками, соответствующими конечным положениям подвижного датчика.
Еще одним объектом настоящего изобретения является переоборудование существующей технологической установки, предназначенной для получения азотной кислоты. Переоборудование реактора для окисления аммиака проводят путем установки по меньшей мере одного датчика инфракрасного излучения, предназначенного для определения температуры катализатора.
Предпочтительно, если указанный по меньшей мере один датчик установлен в имеющемся смотровом окне сосуда высокого давления. Смотровое окно (также называющееся смотровым стеклом) обычно установлено для того, чтобы заглянуть в реактор, и оно включает, например, фланец, на котором закреплено подходящее прозрачное покрытие, например, стеклянное покрытие. Реактор для окисления аммиака может включать одно или большее количество смотровых окон, направленных на каталитическую сетку, с помощью которых можно проверять состояние самой сетки. В таком случае в настоящем изобретении одно или большее количество смотровых окон используют для установки одного или большего количества датчиков инфракрасного излучения для измерения температуры катализатора.
Объектом настоящего изобретения также является способ слежения за температурой катализатора в реакторе для окисления аммиака, отличающийся тем, что слежение за температурой указанного катализатора проводят с помощью по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения.
В объем настоящего изобретения также входит применение значения температуры, полученного с помощью указанного по меньшей мере одного датчика инфракрасного излучения, для регулирования протекания окисления аммиака и, точнее, для определения отношения количества аммиака к количеству окислителя в загрузке, подаваемой в реактор.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения точное и надежное измерение температуры, до которой нагревается катализатор, можно использовать для проводимого в непрерывном режиме регулирования указанного отношения количества аммиака к количеству окислителя. Предпочтительно, если указанным окислителем является воздух.
В соответствии с этим, объектом настоящего изобретения является способ получения азотной кислоты, включающий стадию окисления аммиака в присутствии катализатора, включающий стадию слежения за температурой указанного катализатора с помощью по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения, где указанную стадию окисления проводят при отношении количества аммиака к количеству окислителя, которое непрерывно регулируют в зависимости от температуры катализатора, определенной с помощью указанного по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения.
Еще одним объектом настоящего изобретения является реактор, в котором температуру катализатора, определенную с помощью указанного по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения, используют в системе управления реактором для регулирования отношения количества аммиака к количеству окислителя в загрузке, подаваемой в реактор.
Настоящее изобретение обладает следующими преимуществами: легкий монтаж, который также можно осуществлять снаружи сосуда, если датчики установлены в боковых отверстиях; прямое и надежное измерение температуры катализатора; отсутствие соприкосновения с технологическим газом и отсутствие опасности коррозионного разрушения; легкое техническое обслуживание, более простая конструкция трубок котла-утилизатора тепла отходящих газов, в которых больше не проложены каналы для ввода термопар. Варианты осуществления, в которых используют подвижные датчики, обеспечивают дополнительное преимущество, заключающееся в повышении вероятности определения любого отклонения от нормального режима работы катализатора.
Еще одним преимуществом настоящего изобретения является улучшенное и более точное регулирование протекания процедуры, в особенности путем регулирования отношения количества аммиака к количеству окислителя в загрузке, подаваемой в реактор, в зависимости от температуры катализатора, т.е. температуры смеси аммиак-окислитель (например, смеси аммиак-воздух), определенной с помощью одного или большего количества датчиков инфракрасного излучения.
Настоящее изобретение разъяснено со ссылкой на неограничивающий пример предпочтительных вариантов осуществления.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлена упрощенная схема некоторых компонентов технологической установки для получения азотной кислоты.
На фиг. 2 представлена подробная схема реактора для окисления аммиака, представленного на фиг. 1, соответствующего одному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 представлена подробная схема предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 представлены основные стадии промышленного получения азотной кислоты. Реактор 1 содержит сетку 2 катализатора Pt-Rh, подходящую для окисления газообразного аммиака 3 в присутствии воздуха. В ходе указанного окисления аммиака в реакторе 1 получают продукт-газ 4, содержащий оксиды азота, включая NOx и N2O. После утилизации тепла путем пропускания указанного продукта-газа 4 через теплообменник 5 его обычно обрабатывают в башне 6, в которой оксиды абсорбируют водой 7 и получают водный раствор 8, содержащий азотную кислоту и отводимый с верха газ 9. Указанный раствор 8 дополнительно очищают и получают азотную кислоту и газ 9 обычно обрабатывают в установке De-NOx для удаления оксидов азота; все описанные выше процедуры проводят по известным методикам, которые не являются существенными для настоящего изобретения и не описаны подробно.
На фиг. 2 представлена подробная схема указанного реактора 1. Реактор 1 включает сосуд 10 с крышкой 11, закрепленной фланцами 12, 13. Реактор 1 содержит сетку 2 катализатора Pt-Rh и корзинку 14 для колец Рашига и/или вторичного катализатора; на чертеже также показаны трубки 15 котла-утилизатора тепла отходящих газов.
Реактор 1 включает по меньшей мере один датчик инфракрасного излучения (ИК) 16, помещенный в смотровое окно 17 сосуда высокого давления 10. Точнее, на фиг. 2 представлен предпочтительный вариант осуществления, в котором смотровое окно 17 включено в крышку 11. Указанный ИК-датчик 16 направлен на сетку 2 и поэтому с его помощью можно определить температуру катализатора.
Предпочтительно, если используют несколько ИК-датчиков, чтобы следить за температурой по всей сетке 2.
Еще более предпочтительно, если датчик инфракрасного излучения или каждый датчик инфракрасного излучения установлен в подвижный патрон (например, в патрон шарового шарнира), чтобы датчик можно было направить на разные участки (области) сетки 2. Например, на фиг. 3 представлен ИК-датчик 16, установленный в подвижный патрон 18, и видно, что, находясь в первом положении 16, датчик направлен на первый участок 2' сетки 2, и находясь во втором положении (пунктирная линия), датчик направлен на второй участок 2'' указанной сетки.
В некоторых вариантах осуществления ИК-датчик 16 может включать встроенный подвижный патрон 18.
Предпочтительно, если подвижный датчик 16, представленный на фиг. 3, регулируют таким образом, что с его помощью можно определить температуру сплошного участка катализатора, расположенного между двумя конечными положениями, например, между точками 2' и 2'', представленными на фиг. 3.
Сигнал, полученный с помощью одного или большего количества датчиков инфракрасного излучения, поступает в систему наблюдения за реактором и систему управления реактором или в технологическую установку, включающую реактор. Отклонение измеренной температуры от ожидаемого значения или неравномерное распределение температуры по сетке 2 может вызвать аварийный сигнал, такой как, например, сигнал, свидетельствующий о загрязнении катализатора.
Следует отметить, что ИК-датчик 16 расположен на расстоянии от сетки 2; тем не менее с его помощью можно получить точные измерения благодаря детектированию инфракрасного излучения. Кроме того, благодаря его установке в смотровом окне 17, ИК-датчик 16 является защищенным и не подвергается непосредственному воздействию входящего потока 3, что уменьшает опасность возникновения неисправности.
Смотровое окно 17 изготовлено по известной методике и оно может включать, например, фланец со стеклянным покрытием и подходящую прокладку.
Объектом настоящего изобретения является установка одного или большего количества датчиков инфракрасного излучения в имеющиеся смотровые окна сосуда высокого давления. Соответственно, реактор 1 можно переоборудовать путем включения одного или большего количества датчиков инфракрасного излучения в имеющиеся смотровые окна, такие как окно 17, для слежения за температурой сетки 2. В некоторых вариантах осуществления имеющиеся датчики температуры можно заменить на заново установленные ИК-датчики, или новые ИК-датчики можно использовать в дополнение к обычным датчикам температуры.
В предпочтительных вариантах осуществления переоборудование также может включать обеспечение регулирования отношения количества аммиака к количеству окислителя (обычно количества аммиака к количеству воздуха) в загрузке, подаваемой в реактор, в зависимости от температуры, определенной ИК-датчиком (датчиками).
Claims (15)
1. Способ получения азотной кислоты, включающий стадию окисления аммиака в присутствии катализатора, отличающийся тем, что он включает стадию слежения за температурой указанного катализатора с помощью по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения (16).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанным катализатором является платиновый катализатор или платино-родиевый катализатор и предпочтительно, если указанный катализатор находится в форме сетки (2).
3. Способ по п.1 или 2, в котором указанный датчик (16) расположен далеко от катализатора (2) и способ включает стадию переключения указанного датчика между по меньшей мере первым положением, где датчик направлен на первый участок (2') катализатора, и вторым положением, где датчик направлен на второй участок (2'') катализатора, так что датчик (16) обеспечивает селективное определение температуры указанных первого участка и второго участка катализатора.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий использование нескольких указанных датчиков инфракрасного излучения для слежения за температурой указанного катализатора.
5. Способ по п.3 или 4, в котором: аварийный сигнал возникает, когда разность температур двух разных участков (2', 2'') катализатора превышает заранее заданное пороговое значение для срабатывания аварийного сигнала.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанную стадию окисления проводят при отношении количества аммиака к количеству окислителя, которое непрерывно регулируют в зависимости от температуры катализатора, определенной с помощью указанного по меньшей мере одного датчика инфракрасного излучения.
7. Реактор (1), предназначенный для каталитического окисления аммиака, предназначенный для последующего получения азотной кислоты, включающий сосуд высокого давления (10) и корзинку с катализатором (14), указанная корзинка с катализатором содержит катализатор (2), подходящий для окисления аммиака, отличающийся тем, что он включает по меньшей мере один бесконтактный датчик инфракрасного излучения (16), приспособленный для измерения температуры указанного катализатора.
8. Реактор по п.7, в котором указанным катализатором (2) является платиновый катализатор или платино-родиевый катализатор и предпочтительно, если он находится в форме сетки.
9. Реактор по п.7 или 8, в котором указанный по меньшей мере один датчик инфракрасного излучения (16) находится на расстоянии от катализатора (2) и не находится в непосредственном соприкосновении с входящим потоком газообразного аммиака (3), поступающим в указанный реактор и направляемым к указанному катализатору.
10. Реактор по любому из пп.7-9, в котором указанный по меньшей мере один датчик инфракрасного излучения установлен в смотровом окне (17) указанного сосуда высокого давления (10).
11. Реактор по любому из пп.7-10, в котором указанный по меньшей мере один датчик инфракрасного излучения (16) перемещается между по меньшей мере первым положением, где датчик направлен на первый участок (2') катализатора, и вторым положением, где датчик направлен на второй участок (2'') катализатора, так что датчик обеспечивает селективное определение температуры указанных первого участка и второго участка катализатора.
12. Реактор по п.11, в котором указанный по меньшей мере один датчик инфракрасного излучения (16) установлен в подвижный патрон (18).
13. Реактор по любому из пп.7-12, где в реактор загружают аммиак и окислитель и температуру катализатора, определенную с помощью указанного по меньшей мере одного датчика инфракрасного излучения, используют в системе управления реактором для регулирования отношения количества аммиака к количеству окислителя в загрузке, подаваемой в реактор.
14. Способ переоборудования реактора (1), предназначенного для каталитического окисления аммиака, входящего в состав технологической установки, предназначенной для получения азотной кислоты, указанный реактор включает сосуд высокого давления (10) и содержит катализатор (2), предназначенный для окисления аммиака, способ включает установку по меньшей мере одного бесконтактного датчика инфракрасного излучения (16) для измерения температуры указанного катализатора.
15. Способ по п.14, в котором указанный сосуд высокого давления (10) указанного реактора включает по меньшей мере одно смотровое окно (17) и способ включает установку по меньшей мере одного датчика инфракрасного излучения (16) в указанное смотровое окно (17).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP16157064.3A EP3210939A1 (en) | 2016-02-24 | 2016-02-24 | A reactor for oxidation of ammonia in the production of nitric acid |
| EP16157064.3 | 2016-02-24 | ||
| PCT/EP2016/071086 WO2017144127A1 (en) | 2016-02-24 | 2016-09-07 | A reactor for oxidation of ammonia in the production of nitric acid |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018130596A RU2018130596A (ru) | 2020-03-25 |
| RU2018130596A3 RU2018130596A3 (ru) | 2020-03-25 |
| RU2722645C2 true RU2722645C2 (ru) | 2020-06-02 |
Family
ID=55446648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018130596A RU2722645C2 (ru) | 2016-02-24 | 2016-09-07 | Реактор, предназначенный для окисления аммиака при получении азотной кислоты |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11053120B2 (ru) |
| EP (2) | EP3210939A1 (ru) |
| CN (1) | CN108698826B (ru) |
| AU (1) | AU2016393784B2 (ru) |
| BR (1) | BR112018017283B1 (ru) |
| CA (1) | CA3014359C (ru) |
| CL (1) | CL2018002302A1 (ru) |
| MY (1) | MY182990A (ru) |
| RU (1) | RU2722645C2 (ru) |
| UA (1) | UA122268C2 (ru) |
| WO (1) | WO2017144127A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017209257A1 (de) | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zur katalytischen Oxidation von Ammoniakgas |
| BR112022003297A2 (pt) * | 2019-10-25 | 2022-05-24 | Casale Sa | Processo e reator para oxidação catalítica de amôna |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU571051A1 (ru) * | 1975-08-27 | 1982-09-23 | Предприятие П/Я А-1094 | Способ автоматического управлени производством азотной кислоты |
| RU2114056C1 (ru) * | 1997-06-23 | 1998-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское предприятие "Энерготехнология" | Устройство для управления процессом контактного окисления аммиака в производстве азотной кислоты |
| RU2174946C1 (ru) * | 2000-12-27 | 2001-10-20 | Караваев Михаил Михайлович | Способ производства азотной кислоты |
| WO2004096702A2 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-11 | Johnson Matthey Plc | Improved catalyst charge design |
| WO2009054728A1 (en) * | 2007-10-24 | 2009-04-30 | Yara International Asa | Catalyst for production of nitric oxide |
| WO2012138766A2 (en) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Ineos Bio Sa | System for generating power from a syngas fermentation process |
| DE102013004341A1 (de) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | Verfahren zur Oxidation von Ammoniak und dafür geeignete Anlage |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3933044A (en) * | 1973-03-15 | 1976-01-20 | Chevron Research Company | Method and apparatus for monitoring temperatures during catalytic regeneration |
| US3938386A (en) * | 1973-03-15 | 1976-02-17 | Chevron Research Company | Method and apparatus for monitoring temperatures during catalytic regeneration from a continuously moving infrared scanning and detection unit fixedly mounted aboard an aircraft |
| TW474949B (en) * | 1997-10-03 | 2002-02-01 | Mitsui Chemicals Inc | A fluidized bed polymerization apparatus and an olefin polymerization process |
| DE10012847A1 (de) * | 2000-03-16 | 2001-09-27 | Hte Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur kombinatorischen Herstellung und Testung von Materialbibliotheken durch Anwendung mindestens zweier Analysemethoden |
| GB0025081D0 (en) * | 2000-10-13 | 2000-11-29 | Bp Chem Int Ltd | Process for monitoring loss of reaction |
| CN1803271B (zh) * | 2005-12-14 | 2010-09-01 | 微宏科技（湖州）有限公司 | 分流器及高通量并行催化反应装置 |
| CN101423202B (zh) * | 2008-12-09 | 2011-05-04 | 四川泸天化股份有限公司 | 由铂网托架既催化剂筐及其支撑结构组成的氨氧化炉 |
| CN101711970A (zh) * | 2009-12-18 | 2010-05-26 | 南京航空航天大学 | 一种多功能超声微波协同化学反应器及其制备纳米半导体硫属化合物的方法 |
| CN102166497B (zh) * | 2011-03-22 | 2014-04-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 实验室汽爆机 |
| CN102491292A (zh) * | 2011-12-06 | 2012-06-13 | 中国成达工程有限公司 | 一种低消耗、低排放的硝酸生产方法及其生产设备 |
| CN103515179B (zh) * | 2012-06-29 | 2016-02-10 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 等离子体反应室及具有其的等离子体装置 |
| NO20130145A1 (no) | 2013-01-28 | 2014-07-29 | Yara Int Asa | En ammoniakkoksidasjonskatalysator for fremstillingen av salpetersyre basert på metalldopet yttrium |
| JP6161926B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-07-12 | 昭和電工株式会社 | 反応方法及び反応装置 |
| CN104777127B (zh) * | 2015-04-27 | 2017-05-31 | 北京科技大学 | 一种顶置式原位红外分析系统的应用方法 |
-
2016
- 2016-02-24 EP EP16157064.3A patent/EP3210939A1/en not_active Withdrawn
- 2016-09-07 CN CN201680081889.8A patent/CN108698826B/zh active Active
- 2016-09-07 UA UAA201808904A patent/UA122268C2/uk unknown
- 2016-09-07 AU AU2016393784A patent/AU2016393784B2/en active Active
- 2016-09-07 MY MYPI2018702660A patent/MY182990A/en unknown
- 2016-09-07 US US16/074,543 patent/US11053120B2/en active Active
- 2016-09-07 CA CA3014359A patent/CA3014359C/en active Active
- 2016-09-07 RU RU2018130596A patent/RU2722645C2/ru active
- 2016-09-07 WO PCT/EP2016/071086 patent/WO2017144127A1/en active Application Filing
- 2016-09-07 EP EP16762802.3A patent/EP3419931B1/en active Active
- 2016-09-07 BR BR112018017283-9A patent/BR112018017283B1/pt active IP Right Grant
-
2018
- 2018-08-10 CL CL2018002302A patent/CL2018002302A1/es unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU571051A1 (ru) * | 1975-08-27 | 1982-09-23 | Предприятие П/Я А-1094 | Способ автоматического управлени производством азотной кислоты |
| RU2114056C1 (ru) * | 1997-06-23 | 1998-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское предприятие "Энерготехнология" | Устройство для управления процессом контактного окисления аммиака в производстве азотной кислоты |
| RU2174946C1 (ru) * | 2000-12-27 | 2001-10-20 | Караваев Михаил Михайлович | Способ производства азотной кислоты |
| WO2004096702A2 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-11 | Johnson Matthey Plc | Improved catalyst charge design |
| WO2009054728A1 (en) * | 2007-10-24 | 2009-04-30 | Yara International Asa | Catalyst for production of nitric oxide |
| WO2012138766A2 (en) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Ineos Bio Sa | System for generating power from a syngas fermentation process |
| DE102013004341A1 (de) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | Verfahren zur Oxidation von Ammoniak und dafür geeignete Anlage |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108698826B (zh) | 2022-07-05 |
| US20190039892A1 (en) | 2019-02-07 |
| CA3014359C (en) | 2023-02-21 |
| EP3210939A1 (en) | 2017-08-30 |
| US11053120B2 (en) | 2021-07-06 |
| RU2018130596A (ru) | 2020-03-25 |
| MY182990A (en) | 2021-02-05 |
| EP3419931A1 (en) | 2019-01-02 |
| CA3014359A1 (en) | 2017-08-31 |
| AU2016393784B2 (en) | 2021-06-03 |
| BR112018017283B1 (pt) | 2022-10-11 |
| BR112018017283A2 (pt) | 2019-01-15 |
| AU2016393784A1 (en) | 2018-08-02 |
| UA122268C2 (uk) | 2020-10-12 |
| RU2018130596A3 (ru) | 2020-03-25 |
| CL2018002302A1 (es) | 2018-09-28 |
| WO2017144127A1 (en) | 2017-08-31 |
| EP3419931B1 (en) | 2020-04-22 |
| CN108698826A (zh) | 2018-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8848192B2 (en) | Extractive continuous ammonia monitoring system | |
| RU2722645C2 (ru) | Реактор, предназначенный для окисления аммиака при получении азотной кислоты | |
| US20090102103A1 (en) | Infrared Light Sensors for Diagnosis and Control of Industrial Furnaces | |
| CN106596198A (zh) | 一种在线so3测量系统及方法 | |
| US10471382B2 (en) | Air pollution control system | |
| CN105944568A (zh) | 火力发电厂脱硝cems出入口烟气多点采样测量系统 | |
| JP2013185884A (ja) | 水質分析計 | |
| CN208847648U (zh) | 具有激光氧分析仪的危废处理系统 | |
| CN207248580U (zh) | 一种基于烟气温度及恒温水浴锅水温控制的so3取样系统 | |
| KR101144848B1 (ko) | 수소감시장치 | |
| CN105509463A (zh) | 危废焚烧炉回转窑的窑温红外测量装置 | |
| CN204389392U (zh) | 一种气体检测装置 | |
| KR102025146B1 (ko) | 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템 및 그 방법 | |
| JP2018197715A (ja) | プローブデバイス、及び、排ガス分析装置 | |
| CN205262814U (zh) | 用于烟气氨逃逸浓度测定的吸收装置 | |
| JP2005127741A (ja) | 気体物質の漏洩検知方法および漏洩検知装置 | |
| Golinelli et al. | IR sensor for gas turbine inlet temperature (TIT) measurements: preliminary results on a test rig | |
| JP2022070554A (ja) | 煙道損傷状況監視方法 | |
| JP5750061B2 (ja) | サンプリングガスの水素濃度測定装置 | |
| CN117517578A (zh) | 一种氨逃逸浓度的检测系统及方法 | |
| JP6822435B2 (ja) | 加熱炉における燃料原単位悪化原因の解明装置及び解明方法 | |
| JP5545967B2 (ja) | 排ガス再結合器 | |
| CN205749444U (zh) | 一种脱硝系统烟气成分及浓度测试装置 | |
| RU2513935C1 (ru) | Устройство защиты от аварийной течи котла-утилизатора | |
| Gianinoni et al. | Optical probe for the turbine inlet temperature measurement in gas turbine plants |