UA63483C2 - Process for preparation of nitric acid - Google Patents
Process for preparation of nitric acid Download PDFInfo
- Publication number
- UA63483C2 UA63483C2 UA2003043773A UA2003043773A UA63483C2 UA 63483 C2 UA63483 C2 UA 63483C2 UA 2003043773 A UA2003043773 A UA 2003043773A UA 2003043773 A UA2003043773 A UA 2003043773A UA 63483 C2 UA63483 C2 UA 63483C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- column
- water
- nitric acid
- nitrogen oxides
- absorption
- Prior art date
Links
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 239
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 73
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- VQTGUFBGYOIUFS-UHFFFAOYSA-N nitrosylsulfuric acid Chemical compound OS(=O)(=O)ON=O VQTGUFBGYOIUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 34
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 25
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 23
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 17
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 5
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Запропонований винахід відноситься до хімічної галузі, зокрема, до виробництва 58-6095-ної азотної кислоти в процесі окислювальної абсорбції водою та азотною кислотою оксидів азоту з нітрозного газу, отриманого в процесі каталітичного окислювання аміаку.The proposed invention relates to the chemical industry, in particular, to the production of 58-6095 nitric acid in the process of oxidative absorption by water and nitric acid of nitrogen oxides from nitrous gas obtained in the process of catalytic oxidation of ammonia.
Відомий спосіб виробництва азотної кислоти, який включає каталітичне окислювання аміаку, утилізацію тепла нітрозних газів, що утворилися в результаті окислювання аміаку, виділення реакційної води в швидкісних холодильниках і холодильниках-конденсаторах і кислотоутворення при поглинанні оксидів азоту водою в абсорбційних колонах. Для кращого окислювання монооксиду азоту та кислотоутворення в холодильник-конденсатор та в абсорбційну колону вводять додаткове повітря. (1).There is a known method of producing nitric acid, which includes catalytic oxidation of ammonia, utilization of the heat of nitrous gases formed as a result of ammonia oxidation, separation of reaction water in high-speed refrigerators and condenser refrigerators, and acid formation during the absorption of nitrogen oxides by water in absorption columns. For better oxidation of nitrogen monoxide and acid formation, additional air is introduced into the refrigerator-condenser and the absorption column. (1).
Відомий спосіб характеризується низьким ступенем абсорбції (переробки) оксидів азоту в абсорбційній колоні - 97-98,595, високим вмістом оксидів азоту 0,15-0,3095 у вихлопному газі, що відходить з колони, та низькою концентрацією продукційної азотної кислоти - до 48956 мас. Це обумовлене тим, що введення додаткового повітря в холодильник-конденсатор, збільшує ступінь окислювання та переробки оксидів азоту в холодильнику-конденсаторі, але зменшує загальну кількість оксидів азоту в нітрозних газах, що переробляються в колоні, тобто знижує продуктивність колони по виробництву продукційної азотної кислоти і зовсім не сприяє збільшенню ступеня переробки оксидів азоту в верхній частині абсорбційної колони, що обумовлює підвищений вміст оксидів азоту - 0,15-0,3095 в газі, що відходить. Недоліком відомого способу є також низька концентрація продукційної азотної кислоти.The known method is characterized by a low degree of absorption (processing) of nitrogen oxides in the absorption column - 97-98,595, a high content of nitrogen oxides of 0.15-0.3095 in the exhaust gas leaving the column, and a low concentration of nitric acid production - up to 48956 wt. This is due to the fact that the introduction of additional air into the refrigerator-condenser increases the degree of oxidation and processing of nitrogen oxides in the refrigerator-condenser, but reduces the total amount of nitrogen oxides in the nitrous gases processed in the column, that is, it reduces the productivity of the column for the production of productive nitric acid and does not contribute at all to the increase in the degree of processing of nitrogen oxides in the upper part of the absorption column, which causes the increased content of nitrogen oxides - 0.15-0.3095 in the outgoing gas. The disadvantage of the known method is also the low concentration of nitric acid produced.
Відомий також спосіб виробництва азотної кислоти в якому збільшення загального ступеня переробки оксидів азоту та зниження їх вмісту в вихлопному газі, здійснюють шляхом збільшення до 60-6595 ступеня переробки оксидів азоту в холодильнику-конденсаторі за рахунок послідовного введення додаткового повітря та води в нітрозний газ, що знаходиться на дільниці між котлом-утилізатором і холодильником- конденсатором. У відомому способі як і попередньому, одержують продукційну азотну кислоту з концентрацією не вище 4895 мас.There is also a known method of nitric acid production, in which increasing the overall degree of nitrogen oxides processing and reducing their content in the exhaust gas is carried out by increasing the degree of nitrogen oxides processing in the refrigerator-condenser to 60-6595 due to the sequential introduction of additional air and water into the nitrous gas, which is located in the area between the boiler-utilizer and the refrigerator-condenser. In the known method, as in the previous one, production nitric acid is obtained with a concentration not higher than 4895 wt.
Спосіб дозволяє зменшити вміст оксидів азоту у вихлопному газі на виході із колони до 0,05-0,0795 при збереженні низької концентрації продукційної азотної кислоти 489омас; або підвищити концентрацію азотної кислоти, чи збільшити продуктивність колони по кислоті, при високій концентрації оксидів азоту 0,190 об. у вихлопних газах на виході із колони. (1).The method makes it possible to reduce the content of nitrogen oxides in the exhaust gas at the exit from the column to 0.05-0.0795 while maintaining a low concentration of production nitric acid of 489 omas; or increase the concentration of nitric acid, or increase the productivity of the acid column, with a high concentration of nitrogen oxides of 0.190 vol. in exhaust gases at the exit of the column. (1).
Недоліком способу, як і попереднього, є низька концентрація продукційної азотної кислоти - не вище 4890 мас, та низька продуктивність колони, обумовлені зменшенням загальної кількості оксидів азоту в нітрозних газах, що переробляються в колоні. У випадку здійснення процесу з одержанням азотної кислоти більш високої концентрації, ніж 4890 мас., або зі збільшенням продуктивності колони по 48905-ній кислоті, недоліком способу є висока концентрація оксидів азоту у вихлопному газі на виході із колони, яка становить 0,195 об., що обумовлено низьким ступенем переробки оксидів азоту у збідненому нітрозному газі у верхній частині колони.The disadvantage of the method, like the previous one, is the low concentration of produced nitric acid - no higher than 4890 mass, and the low productivity of the column due to the decrease in the total amount of nitrogen oxides in the nitrous gases processed in the column. In the case of carrying out the process with the production of nitric acid of a higher concentration than 4890 wt., or with increasing the productivity of the column for 48905th acid, the disadvantage of the method is the high concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the exit from the column, which is 0.195 vol., which due to the low degree of processing of nitrogen oxides in the depleted nitrous gas in the upper part of the column.
Відомий спосіб (2) одержання азотної кислоти, який характеризується високим загальним ступенем переробки оксидів азоту з нітрозних газів та низькою концентрацією оксидів азоту у вихлопному газі на виході з колони. Спосіб включає стадії: - окислювання аміаку, - охолодження нітрозних газів з утворенням кислого конденсату із загальною кислотністю 43-4895 мас. і подачу його на стадію абсорбції водою разом з охолодженими нітрозними газами з одержанням розчину азотної кислоти, - абсорбцію оксидів азоту з нітрозних газів в абсорбційній колоні, при зрошуванні нітрозних газів кислим конденсатом та водою з одержанням продукційної азотної кислоти, - відбілювання (продувка) розчину продукційної кислоти повітрям в продувній колоні з метою виділення з кислоти фізично розчинених в ній оксидів азоту, - рідкофазну переробку оксидів азоту з продувних газів, які виходять зі стадії відбілювання (продувки), шляхом їх обробки розчином кислоти, що виходить з абсорбційної колони, - наступну рідкофазну переробку оксидів азоту з продувних газів, які виходять з попередньої стадії рідкофазної переробки оксидів азоту, шляхом їх обробки кислим конденсатом, з поверненням продувних газів і кислого конденсату в абсорбційну колону.Method (2) of obtaining nitric acid is known, which is characterized by a high overall degree of processing of nitrogen oxides from nitrous gases and a low concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the exit from the column. The method includes the following stages: - oxidation of ammonia, - cooling of nitrous gases with the formation of acidic condensate with a total acidity of 43-4895 wt. and feeding it to the absorption stage with water together with cooled nitrous gases to obtain a solution of nitric acid, - absorption of nitrogen oxides from nitrous gases in an absorption column, during irrigation of nitrous gases with acidic condensate and water to obtain production nitric acid, - bleaching (purging) of the solution of production acid with air in a purging column in order to separate nitrogen oxides physically dissolved in it from the acid, - liquid-phase processing of nitrogen oxides from purging gases that come out of the bleaching (purging) stage, by treating them with an acid solution coming out of the absorption column, - the following liquid-phase processing processing of nitrogen oxides from purge gases, which come from the previous stage of liquid-phase processing of nitrogen oxides, by treating them with acidic condensate, with the return of purge gases and acidic condensate to the absorption column.
Відомий спосіб дозволяє збільшити загальний ступінь переробки оксидів азоту та зменшити концентрацію оксидів азоту в газах, що відходять з абсорбційної колони до 0,04-0,05956 шляхом зменшення навантаження абсорбційної колони по оксидам азоту, що переробляються в кислоту.The known method makes it possible to increase the overall degree of processing of nitrogen oxides and reduce the concentration of nitrogen oxides in gases leaving the absorption column to 0.04-0.05956 by reducing the load of the absorption column on nitrogen oxides processed into acid.
Недоліком способу є складність процесу, який потребує введення двох додаткових стадій рідкофазної переробки оксидів азоту із газу, що відходить зі стадії відбілювання продукційної кислоти, шляхом рідкофазної обробки цього газу кислотою та кислим конденсатом. Спосіб також потребує використання додаткового устаткування.The disadvantage of the method is the complexity of the process, which requires the introduction of two additional stages of liquid-phase processing of nitrogen oxides from the gas leaving the bleaching stage of the product acid, by liquid-phase treatment of this gas with acid and acid condensate. The method also requires the use of additional equipment.
Відомий також спосіб (3) одержання азотної кислоти шляхом абсорбції нітрозних газів конденсатом азотної кислоти, що подається з холодильника-конденсатора в середню частину абсорбційної колони, при додатковій подачі азотної кислоти, яку відбирають з відбійної тарілки, регенерують від оксидів азоту, змішують з конденсатом до отримання концентрації 5-1095 мас. і подають в абсорбційну колону двома потоками, один з яких спрямовують в верх колони, а другий - під відбійну тарілку.Also known is the method (3) of producing nitric acid by absorbing nitrous gases with nitric acid condensate fed from the refrigerator-condenser to the middle part of the absorption column, with additional supply of nitric acid, which is taken from the baffle plate, regenerated from nitrogen oxides, mixed with condensate to obtaining a concentration of 5-1095 wt. and fed into the absorption column in two streams, one of which is directed to the top of the column, and the second - under the baffle plate.
Спосіб характеризується високим загальним ступенем переробки оксидів азоту з нітрозних газів та низькою концентрацією оксидів азоту у вихлопному газі на виході з колони. Недоліком способу, як і попереднього, є складність процесу, який потребує введення додаткових стадій та додаткового обладнання.The method is characterized by a high overall degree of processing of nitrogen oxides from nitrous gases and a low concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the exit from the column. The disadvantage of the method, like the previous one, is the complexity of the process, which requires the introduction of additional stages and additional equipment.
Найбільш близьким по технічній сутності до технічного рішення, що заявляється, є спосіб виробництва азотної кислоти абсорбцією оксидів азоту з нітрозних газів азотною кислотою та водою в абсорбційній колоні, в яку воду подають в верх колони, а нітрозний газ та повітря подають в низ колони назустріч азотній кислоті та воді, що стікають вниз по тарілках колони.The method of production of nitric acid by absorption of nitrogen oxides from nitrous gases by nitric acid and water in an absorption column in which water is fed to the top of the column, and nitrous gas and air are fed to the bottom of the column to meet the nitrogen acid and water flowing down the plates of the column.
Нітрозний газ, що містить оксиди (монооксид та діоксид) азоту, необхідні для виробництва азотної кислоти, одержують в процесі каталітичного окислювання аміаку за комбінованою схемою з тиском на стадії окислювання аміаку 0,45МПа. Одержаний нітрозний газ спочатку охолоджують в котлі-утилізаторі, виділяють з нього реакційну воду в холодильниках-конденсаторах з утворенням кислого (45-4895-ного) конденсату, стискають у турбокомпресорі до 1,1МПа і доокислюють в порожньому окислювачі, або в зональному абсорбері азотною кислотою з концентрацією вище рівноважної. В процесі охолодження та доокислювання нітрозного газу здійснюється безперервне окислювання монооксиду азоту в діоксид азоту по реакції: 2МОж02-2МО2ж112 АкДж. ПІNitrous gas, containing oxides (monoxide and dioxide) of nitrogen, necessary for the production of nitric acid, is obtained in the process of catalytic oxidation of ammonia according to a combined scheme with a pressure of 0.45MPa at the stage of ammonia oxidation. The obtained nitrous gas is first cooled in a recovery boiler, reaction water is separated from it in refrigerator-condensers with the formation of acidic (45-4895) condensate, compressed in a turbocompressor to 1.1 MPa and further oxidized in an empty oxidizer or in a zonal absorber with nitric acid with a concentration above equilibrium. In the process of cooling and further oxidation of nitrous gas, continuous oxidation of nitrogen monoxide into nitrogen dioxide is carried out according to the reaction: 2МОж02-2МО2ж112 AkJ. PI
Для утворення 6095-ної азотної кислоти необхідно досягти ступінь окислюванності оксидів азоту 94- 9690.For the formation of 6095 nitric acid, it is necessary to reach the degree of oxidation of nitrogen oxides 94-9690.
Далі нітрозний газ подають на стадію переробки оксидів азоту в азотну кислоту в абсорбційній колоні, яка працює під тиском - 0,85-1,1МПа., при температурі 30-202С, з отриманням продукційної 6095-ної азотної кислоти.Next, nitrous gas is fed to the stage of processing nitrogen oxides into nitric acid in the absorption column, which operates under a pressure of 0.85-1.1 MPa, at a temperature of 30-202C, with the production of 6095 nitric acid.
В абсорбційній колоні діоксид азоту взаємодіє з водою з утворенням продукційної азотної кислоти та вторинного оксиду азоту по сумарній реакції:In the absorption column, nitrogen dioxide interacts with water to form product nitric acid and secondary nitrogen oxide according to the overall reaction:
ЗМО нНгОохаНМОз МО 136, 2кДж. ІІZMO nNgOokhaNMOz MO 136, 2kJ. II
Монооксид азоту, що утворюється при взаємодії діоксиду азоту з водою. потребує додаткового окислювання і, як наслідок, додаткового реакційного об'єму. Процес окислювання вторинного оксиду азоту протікає в основному в міжтарілчаному просторі в гомогенних умовах. По мірі зниження концентрації оксидів азоту по ходу газу швидкість реакції окислювання вторинного оксиду азоту знижується і вона далі контролює весь процес кислотоутворення та обумовлює високий вміст оксидів азоту в газі, що відходить.Nitrogen monoxide, which is formed when nitrogen dioxide reacts with water. requires additional oxidation and, as a result, additional reaction volume. The process of oxidation of secondary nitrogen oxide occurs mainly in the interplate space in homogeneous conditions. As the concentration of nitrogen oxides decreases in the course of the gas, the rate of the secondary nitrogen oxide oxidation reaction decreases and it further controls the entire process of acid formation and determines the high content of nitrogen oxides in the outgoing gas.
З метою забезпечення достатнього часу для гомогенного окислювання монооксиду азоту, лінійну швидкість нітрозного газу в абсорбційній колоні підтримують в межах 0,3-0,4 м/с.In order to ensure sufficient time for homogeneous oxidation of nitrogen monoxide, the linear speed of nitrous gas in the absorption column is maintained within 0.3-0.4 m/s.
Абсорбційна колона обладнана 47-50 ситчатими тарілками, які забезпечують максимальну ступінь досягнення рівноваги. Продукційна азотна кислота із абсорбційної колони поступає в продувну колону, де проходить десорбція фізично розчинених оксидів азоту повітрям. Далі азотну кислоту направляють на склад, а продувні гази повертають вниз абсорбційної колони. Ступінь абсорбції (переробки) оксидів азоту в колоні становить 9995, а вміст оксидів азоту в газі, що відходить з колони - 0,195 об. (4).The absorption column is equipped with 47-50 sieve plates, which ensure the maximum degree of achieving equilibrium. Production nitric acid from the absorption column enters the purge column, where desorption of physically dissolved nitrogen oxides takes place with air. Next, the nitric acid is directed to the warehouse, and the purge gases are returned to the bottom of the absorption column. The degree of absorption (processing) of nitrogen oxides in the column is 9995, and the content of nitrogen oxides in the gas leaving the column is 0.195 vol. (4).
У виробничих умовах, де здебільшого використовують нітрозні гази із значно меншим ступенем окислюванності оксидів азоту в нітрозних газах (86-8795), а температуру води змушені витримувати не нижче 28-30"С, ступінь абсорбції (переробки) оксидів азоту в колоні становить менше 9995, вміст оксидів азоту в газі, що відходить з колони, становить (0,1-0,15)95 об. а концентрація продукційної кислоти не перевищує 58905 мас.In production conditions, where mostly nitrous gases are used with a much lower degree of oxidation of nitrogen oxides in nitrous gases (86-8795), and the temperature of the water is forced to withstand no lower than 28-30"С, the degree of absorption (processing) of nitrogen oxides in the column is less than 9995 , the content of nitrogen oxides in the gas leaving the column is (0.1-0.15)95 vol., and the concentration of the product acid does not exceed 58905 wt.
Недоліком відомого способу є недостатньо високий ступінь абсорбції (переробки) оксидів азоту в колоні, який не перевищує 9995, та високий вміст оксидів азоту в газі, що відходить з колони - (0,1-0,15)95 об.The disadvantage of the known method is the insufficiently high degree of absorption (processing) of nitrogen oxides in the column, which does not exceed 9995, and the high content of nitrogen oxides in the gas leaving the column - (0.1-0.15)95 vol.
Це обумовлено значним зменшенням швидкості реакції окислювання вторинного оксиду азоту по ходу нітрозного газу по мірі зниження концентрації оксидів азоту а також розосередженням процесу кислотоутворення в діапазоні концентрацій кислоти від 40 до 1095 мас, що відповідає нітрозному газу з окислюванністю 5095. Саме в цих умовах складно підвищити ступінь переробки оксидів азоту в кислоту, тому що в цій системі в рідкій фазі є стійка концентрація азотистої кислоти, яка легко утворюється в результаті гідролізу двооксиду азоту водою в слабкій азотній кислоті, а в газовій фазі є МО ж МО», які потребують додаткового реакційного об'єму і/або часу для гомогенного окислювання монооксиду азоту, швидкість якого контролює весь процес кислотоутворення.This is due to a significant decrease in the rate of oxidation of secondary nitrogen oxide in the course of nitrous gas as the concentration of nitrogen oxides decreases, as well as the dispersion of the acid formation process in the range of acid concentrations from 40 to 1095 mass, which corresponds to nitrous gas with an oxidizability of 5095. It is in these conditions that it is difficult to increase the degree processing of nitrogen oxides into acid, because in this system there is a stable concentration of nitric acid in the liquid phase, which is easily formed as a result of the hydrolysis of nitrogen dioxide with water in weak nitric acid, and in the gas phase there are MO and MO" that require an additional reaction volume him and/or time for homogeneous oxidation of nitrogen monoxide, the speed of which controls the entire process of acid formation.
В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу виробництва азотної кислоти, в якому шляхом зміни умов відомого способу, забезпечується можливість підвищення швидкості окислювання вторинного монооксиду азоту в гомогенних умовах міжтарілчаного простору у верхній частині колони і зосередження процесу кислотоутворення в нижній частині колони в діапазоні концентрацій від 40 до 60905 з високим ступенем окислювання та абсорбції оксидів азоту.The invention is based on the task of improving the method of nitric acid production, in which, by changing the conditions of the known method, it is possible to increase the rate of oxidation of secondary nitrogen monoxide in homogeneous conditions of the interplate space in the upper part of the column and to concentrate the acid formation process in the lower part of the column in the concentration range from 40 to 60905 with a high degree of oxidation and absorption of nitrogen oxides.
Поставлена задача досягається тим, що у способі виробництва азотної кислоти абсорбцією оксидів азоту з нітрозних газів азотною кислотою та водою в абсорбційній колоні, в яку воду подають вверх колони, а нітрозний газ та повітря подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді, що стікають вниз по тарілках колони, згідно з запропонованим винаходом, воду в колону подають двома потоками: перший потік води подають вверх колони, а другий потік - в середню частину колони; повітря в колону також подають двома потоками: перший потік - вниз колони, а другий потік - в середню частину колони нижче вводу другого потоку води.The task is achieved by the fact that in the method of production of nitric acid by absorption of nitrogen oxides from nitrous gases by nitric acid and water in an absorption column, in which water is fed up the columns, and nitrous gas and air are fed down the columns to meet the nitric acid and water flowing down the plates of the column, according to the proposed invention, water is fed into the column in two streams: the first stream of water is fed to the top of the column, and the second stream - to the middle part of the column; air is also supplied to the column in two streams: the first stream - down the column, and the second stream - in the middle part of the column below the input of the second water stream.
Поставлена задача вирішується тим, що вверх колони подають 70-8095 мас. води від її загальної кількості, а її залишок 30-2095 мас. подають в середню частину колони.The task is solved by the fact that 70-8095 wt. of water from its total amount, and its balance is 30-2095 wt. served in the middle part of the column.
Поставлена задача вирішується також тим, що вниз колони подають 30-7095 об. повітря від його загальної кількості, а його залишок подають в середню частину колони нижче вводу другого потоку води.The set task is also solved by the fact that the columns provide 30-7095 revolutions down. air from its total amount, and its remainder is fed into the middle part of the column below the input of the second water flow.
Поставлена задача вирішується тим, що азотну кислоту подають в середню частину колони та на нижчерозташовані тарілки.The task is solved by supplying nitric acid to the middle part of the column and to the lower plates.
Поставлена задача вирішується тим, що отриману в абсорбційній колоні азотну кислоту продувають повітрям, яке після продування направляють в абсорбційну колону.The task is solved by the fact that the nitric acid obtained in the absorption column is blown with air, which after blowing is sent to the absorption column.
Зміна умов введення в колону води та повітря, забезпечує можливість зосередження процесу кислотоутворення в нижній частині колони в діапазоні концентрацій від 40 до 6095 з високим ступенем окислювання та абсорбції оксидів азоту, з одночасним зменшенням навантаження по кислотоутворенню у верхній частині колони та збільшенням у цій частині колони окислювального реакційного об'єму і концентрації повітря в гомогенних умовах міжтарілчаного простору, що спричинює підвищення швидкості окислювання вторинного оксиду азоту та абсорбції водою оксидів азоту в збіднених оксидами азоту нітрозних газах.Changing the conditions for introducing water and air into the column provides the possibility of concentrating the acidification process in the lower part of the column in the concentration range from 40 to 6095 with a high degree of oxidation and absorption of nitrogen oxides, with a simultaneous decrease in the load on acidification in the upper part of the column and an increase in this part of the column of the oxidizing reaction volume and air concentration in the homogeneous conditions of the interplate space, which causes an increase in the rate of oxidation of secondary nitrogen oxide and water absorption of nitrogen oxides in nitrogen oxide-depleted nitrous gases.
Інакше кажучи, процес переробки оксидів азоту в абсорбційній колоні умовно розділяють на дві стадії: на першій стадії, у нижній частині колони, здійснюють переробку нітрозних газів, додатково розбавлених повітрям, з поданням на їх зрошення розчину азотної кислоти концентрацією 30-4095 мас., яку одержують змішуванням в колоні другого потоку води, азотної кислоти, яка стікає з верхньої частини колони з концентрацією 5-1095, і кислоти, яку подають з холодильника-конденсатора з концентрацією 45-4795 маб.In other words, the process of processing nitrogen oxides in the absorption column is conditionally divided into two stages: in the first stage, in the lower part of the column, processing of nitrous gases, additionally diluted with air, is carried out, with the application of a solution of nitric acid with a concentration of 30-4095 wt. to their irrigation, which is obtained by mixing in the column the second stream of water, nitric acid, which flows from the top of the column with a concentration of 5-1095, and acid, which is supplied from the refrigerator-condenser with a concentration of 45-4795 mab.
Таким чином, процес кислотоутворення зосереджують в діапазоні концентрацій кислоти 40-6095 мас. з високим ступенем окислювання та абсорбції нітрозного газу. На другій стадії, тобто у верхній частині колони, здійснюють переробку збіднених оксидами азоту нітрозних газів, що виходять з нижньої частини колони, які додатково збагачують повітрям. Абсорбцію оксидів азоту на цій стадії здійснюють меншою кількістю води, тому що частину води (другий потік) уже використано на першій стадії. Таким чином, верхня частина колони працює з меншим навантаженням по кислотоутворенню, маючи при цьому достатній окислювальний об'єм в гомогенних умовах міжтарілчаного простору, підвищену концентрацію повітря, і рідку фазу, ненасичену азотистою кислотою. Такі умови роботи верхньої частини колони забезпечують збільшення швидкості реакції окислювання вторинного монооксиду азоту в гомогенних умовах міжтарілчаного простору, що, в свою чергу спричинює збільшення швидкості реакції поглинання (абсорбції) діоксиду азоту, дозволяє приблизитись до еквімолекулярної суміші кількість МО, що окислюється, до кількості МО2, що поглинається, та обумовлює зменшення концентрації оксидів азоту на виході з колони.Thus, the acid formation process is concentrated in the acid concentration range of 40-6095 wt. with a high degree of oxidation and absorption of nitrous gas. At the second stage, that is, in the upper part of the column, processing of nitrous gases depleted of nitrogen oxides, coming from the lower part of the column, which are additionally enriched with air, is carried out. The absorption of nitrogen oxides at this stage is carried out with a smaller amount of water, because part of the water (the second stream) has already been used at the first stage. Thus, the upper part of the column works with a lower load on acid formation, while having a sufficient oxidizing volume in homogeneous conditions of the interplate space, an increased air concentration, and a liquid phase unsaturated with nitrous acid. Such operating conditions of the upper part of the column ensure an increase in the oxidation reaction rate of secondary nitrogen monoxide in the homogeneous conditions of the interplate space, which, in turn, causes an increase in the absorption (absorption) reaction rate of nitrogen dioxide, allows the amount of oxidized MO to approach the equimolecular mixture, to the amount of MO2 , which is absorbed and causes a decrease in the concentration of nitrogen oxides at the exit from the column.
В порівнянні з прототипом (4) запропонований спосіб дозволяє: - Збільшити ступінь переробки оксидів азоту з 99,0 до 99,5-99,7965, - зменшити вміст оксидів азоту, що відходять з вихлопним газом після абсорбційної колони -- до (0,0695-0,09)95 мас.Compared with the prototype (4), the proposed method allows: - to increase the degree of processing of nitrogen oxides from 99.0 to 99.5-99.7965, - to reduce the content of nitrogen oxides leaving with the exhaust gas after the absorption column - to (0, 0695-0.09)95 wt.
Запропонований спосіб зовсім не потребує ніяких додаткових витрат, зокрема, води, повітря та додаткового обладнання, тому що поліпшення зазначених показників процесу досягається за рахунок перерозподілу загальних витрат води та повітря, які використовуються в способі-прототипі. Здійснення процесу у виробничих умовах дозволить майже повністю переробляти оксиди азоту в азотну кислоту і, таким чином, зменшити витрати основної сировини, аміаку, який використовується для одержання азотної кислоти, та значно зменшити витрати на каталітичне очищення нітрозних газів, що виходять з колони.The proposed method does not require any additional costs, in particular, water, air and additional equipment, because the improvement of the specified process indicators is achieved due to the redistribution of the total costs of water and air, which are used in the prototype method. Implementation of the process in production conditions will allow almost complete processing of nitrogen oxides into nitric acid and, thus, reduce the costs of the main raw material, ammonia, which is used to obtain nitric acid, and significantly reduce the costs of catalytic cleaning of nitrous gases leaving the column.
Запропонований спосіб також забезпечує можливість інтенсифікації процесу абсорбції шляхом поліпшення або всіх зазначених показників (підвищення ступеня переробки оксидів азоту та концентрації продукційної азотної кислоти, зниження вмісту оксидів азоту в нітрозному газі на виході з колони), або двох при одному незмінному, або одного при двох незмінних.The proposed method also provides the possibility of intensifying the absorption process by improving either all of the indicated indicators (increasing the degree of processing of nitrogen oxides and the concentration of produced nitric acid, reducing the content of nitrogen oxides in the nitrous gas at the exit from the column), or two with one unchanged, or one with two unchanged .
Запропонований спосіб включає стадію абсорбції (переробки) оксидів азоту з нітрозного газу в абсорбційній колоні, обладнаній ситчатими тарілками. Нітрозний газ подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді. Причому воду в колону подають двома потоками: вверх та на нижчерозташовані тарілки колони в середню частину колони. Кислоту з концентрацією 45-4795 мас. подають в середню частину колони та на нижчерозташовані тарілки. Повітря подають двома потоками: перший потік - вниз колони разом з нітрозними газами, а другий потік - нижче вводу другого потоку води в середню частину колони.The proposed method includes the stage of absorption (processing) of nitrogen oxides from nitrous gas in an absorption column equipped with mesh plates. Nitrous gas is fed down the column to meet nitric acid and water. Moreover, water is supplied to the column in two streams: upwards and to the lower plates of the column in the middle part of the column. Acid with a concentration of 45-4795 wt. served in the middle part of the column and on the lower plates. The air is supplied in two streams: the first stream - down the column together with nitrous gases, and the second stream - below the introduction of the second stream of water into the middle part of the column.
Азотну кислоту 58-6095-ної концентрації відводять з куба колони і, при необхідності, направляють в продувну колону для виділення з неї фізично розчинених в ній оксидів азоту повітрям, яке подають вниз продувної колони. З куба продувної колони відводять продукційну азотну кислоту, а повітря, що містить оксиди азота, відводять зверху продувної колони і подають вниз абсорбційної колони разом з нітрозними газами.Nitric acid with a concentration of 58-6095 is removed from the cube of the column and, if necessary, sent to the blowdown column to extract from it the nitrogen oxides physically dissolved in it with air, which is fed down the blowdown column. Production nitric acid is removed from the purge column cube, and air containing nitrogen oxides is removed from the top of the purge column and fed to the bottom of the absorption column together with nitrous gases.
Запропонований спосіб пояснюється кресленням.The proposed method is explained by the drawing.
На кресленні приведена схема послідовно з'єднаних між собою колон: абсорбційної 1 та продувної 2.The drawing shows a diagram of series-connected columns: absorption 1 and purge 2.
Абсорбційна колона 1 обладнана ситчатими тарілками з розміщеними в нижній та середній частині колони теплообмінними елементами - змійовиками, в які подають воду для відводу тепла реакції. Нітрозний газ подають вниз колони назустріч азотній кислоті та воді. Воду подають двома потоками: вверх та - в середню частину колони 1. Кислоту з концентрацією 45-4795 мас. подають в середню частину колони та на нижчерозташовані тарілки. Повітря подають двома потоками: перший потік - вниз колони під першу тарілку разом з нітрозними газами та продувним повітрям з колони 2 для відбілювання (продувки), і другий потік повітря подають нижче вводу другого потоку води в середню частину колони.Absorption column 1 is equipped with mesh plates with heat exchange elements - coils placed in the lower and middle part of the column, into which water is supplied to remove the reaction heat. Nitrous gas is fed down the column to meet nitric acid and water. Water is supplied in two streams: upwards and in the middle part of column 1. Acid with a concentration of 45-4795 wt. served in the middle part of the column and on the lower plates. Air is fed in two streams: the first stream is down the column under the first plate together with nitrous gases and purge air from column 2 for bleaching (purging), and the second stream of air is fed below the introduction of the second stream of water into the middle part of the column.
Продукційну азотну кислоту виводять з куба колони 2, а нітрозні гази виводять зверху абсорбційної колони 1.Production nitric acid is removed from the cube of column 2, and nitrous gases are removed from the top of absorption column 1.
Запропонований спосіб пояснюється прикладом здійснення способу та роботи схеми колони. Спосіб включає стадію абсорбції (переробки) оксидів азоту з нітрозного газу в абсорбційній колоні, обладнаній 47 ситчатими тарілками. Нітрозний газ подають вниз колони 1 назустріч азотній кислоті та воді. Причому воду подають двома потоками: на верх колони на 47 тарілку та на нижчерозташовану 20 тарілку в середню частину колони. Кислоту з концентрацією 45-4795 мас. подають в середню частину колони - на 20-у тарілку та на 12 тарілку. Повітря подають двома потоками: перший потік - вниз колони під першу тарілку разом з продувним повітрям з колони 2, та другий потік - нижче вводу другого потоку води в середню частину колони 1. Отриману кислоту з куба колони 1 направляють в продувну колону 2. Продукційну кислоту виводять з куба колони 2, а очищені нітрозні гази виводять зверху колони 1.The proposed method is explained by an example of the implementation of the method and the operation of the column scheme. The method includes the stage of absorption (processing) of nitrogen oxides from nitrous gas in an absorption column equipped with 47 mesh plates. Nitrous gas is fed down column 1 towards nitric acid and water. Moreover, water is supplied in two streams: to the top of the column on the 47th plate and to the lower 20th plate in the middle part of the column. Acid with a concentration of 45-4795 wt. served in the middle part of the column - on the 20th plate and on the 12th plate. Air is supplied in two streams: the first stream - down the column under the first plate together with the purge air from column 2, and the second stream - below the introduction of the second stream of water into the middle part of column 1. The acid obtained from the cube of column 1 is sent to the purge column 2. Product acid are removed from the cube of column 2, and purified nitrous gases are removed from the top of column 1.
ПрикладExample
Ботис.мз/г нітрозного газу під тиском 0,6-0,7МПа з температурою 55-652С, концентрацією оксидів азоту 5,5-5,095 об., кисню 4,0-5,095 об., залишок - азот, подають вниз під першу тарілку абсорбційної колони 1.Botys.mz/g of nitrous gas under a pressure of 0.6-0.7MPa with a temperature of 55-652С, a concentration of nitrogen oxides of 5.5-5.095 vol., oxygen 4.0-5.095 vol., the remainder - nitrogen, is fed down under the first absorption column plate 1.
Воду (конденсат) в колону 1 подають з температурою 28-302С двома потоками: вверх колони 1 на 47 тарілку подають 3,75-4,5м3/г води (перший потік 7595 від загальної її кількості), а другий потік - 1,25-1,5м3/г (2595) подають в середню частину колони на 20 тарілку. На 20-ту та 12 тарілки подають 12,0т/г 4795-ної азотної кислоти. В колону 1 подають 10тис.м3/г повітря під тиском 0,9МПа двома потоками: перший потік дтис.мЗ/г (4095) подають вниз колони 1, із них Зтис.м3/г - продувне повітря з колони 2; другий потік - б,Отис.м3/г (6095) подають в середню частину колони нижче вводу другого потоку води та кислоти (під 20 тарілку). Воду в змійовики подають з температурою 30-2770.Water (condensate) is supplied to column 1 with a temperature of 28-302C in two streams: 3.75-4.5m3/g of water is fed to the top of column 1 on 47 plates (the first stream is 7595 of its total amount), and the second stream is 1.25 -1.5m3/g (2595) is fed into the middle part of the column on 20 plates. On the 20th and 12th plates, 12.0t/g of 4795-nitric acid is served. 10,000 m3/g of air under a pressure of 0.9MPa is supplied to column 1 in two streams: the first stream of dths.mZ/g (4095) is fed down column 1, of which 10,000 m3/g is purge air from column 2; the second flow - b,Otys.m3/g (6095) is fed into the middle part of the column below the input of the second flow of water and acid (under the 20th plate). Water is supplied to the coils at a temperature of 30-2770.
Процес переробки оксидів азоту з нітрозного газу здійснюють при температурі 28-50"С, тиску 0,85МПа.The process of processing nitrogen oxides from nitrous gas is carried out at a temperature of 28-50"C and a pressure of 0.85 MPa.
На першій стадії (1-20 тарілки) здійснюють переробку нітрозних газів, додатково розбавлених повітрям, з поданням на їх зрошення розчину азотної кислоти концентрацією «4095 мас., яку одержують змішуванням в колоні другого потоку води, азотної кислоти, яка стікає з верхньої частини колони з концентрацією 5-10905, і кислоти, яку подають з концентрацією 4790 мас. Таким чином, процес кислотоутворення зосереджують в діапазоні концентрацій кислоти від 40 до 6095 мас з високим ступенем окислювання нітрозного газу. З куба колони виводять 25т/годину 5895-ної азотної кислоти, яку направляють в продувну колону 2, куди подаютьAt the first stage (1-20 plates), nitrous gases, additionally diluted with air, are processed, with the application of a nitric acid solution with a concentration of 4095 wt. to their irrigation, which is obtained by mixing in the column the second flow of water, nitric acid, which flows from the top of the column with a concentration of 5-10905, and acid, which is served with a concentration of 4790 wt. Thus, the acid formation process is concentrated in the range of acid concentrations from 40 to 6095 mass with a high degree of nitrous gas oxidation. 25t/hour of 5895% nitric acid is removed from the cube of the column, which is sent to purge column 2, where it is fed
Зтис. м3/годину повітря. Продукційну кислоту виводять з куба колони 2. Продувне повітря зверху колони 2 направляють в колону 1.compression m3/hour of air. Product acid is removed from the cube of column 2. Blowing air from the top of column 2 is sent to column 1.
На другій стадії, тобто у верхній частині колони (22-47 тарілки), здійснюють переробку збіднених оксидами азоту нітрозних газів, які виходять з нижньої частини колони, додатково збагачених та розбавлених другим потоком повітря. Абсорбцію оксидів азоту на цій стадії здійснюють меншою кількістю води (7595), тому що 2595 води (другий потік) уже використано на першій стадії. Таким чином, верхня частина колони працює з меншим навантаженням по кислотоутворенню, маючи при цьому достатній окислювальний об'єм в гомогенних умовах міжтарілчаного простору, та підвищену концентрацію кисню, і рідку фазу, ненасичену азотистою кислотою. Концентрація оксидів азоту на виході колони - 0,0695 об, ступінь абсорбції або переробки оксидів азоту - 99,59. ре Енн - - 11 рити НAt the second stage, i.e. in the upper part of the column (22-47 plates), nitrous gases depleted of nitrogen oxides, which come from the lower part of the column, are further enriched and diluted by the second air stream, are processed. The absorption of nitrogen oxides at this stage is carried out with a smaller amount of water (7595), because 2595 of water (the second flow) has already been used in the first stage. Thus, the upper part of the column works with a lower load on acid formation, while having a sufficient oxidizing volume in homogeneous conditions of the interplate space, and an increased concentration of oxygen, and a liquid phase unsaturated with nitrous acid. The concentration of nitrogen oxides at the exit of the column is 0.0695 vol, the degree of absorption or processing of nitrogen oxides is 99.59. re Ann - - 11 ryty N
І ' : гAnd ': g
З- лей я Я іZ- ley I I and
Портрет рт 1-1. 1 н-яяя Ї/ 0Portrait of mouth 1-1. 1 n-yayaya Y/ 0
Щи ши ши дей ли І ншН МАЙ тен МнShchy shi shi dey li I nshN MAI ten Mn
Фіг.Fig.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2003043773A UA63483C2 (en) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Process for preparation of nitric acid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2003043773A UA63483C2 (en) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Process for preparation of nitric acid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA63483A UA63483A (en) | 2004-01-15 |
| UA63483C2 true UA63483C2 (en) | 2006-12-15 |
Family
ID=34515935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2003043773A UA63483C2 (en) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Process for preparation of nitric acid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA63483C2 (en) |
-
2003
- 2003-04-24 UA UA2003043773A patent/UA63483C2/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA63483A (en) | 2004-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2749600C2 (en) | Method and unit for synthesis of nitric acid, method for improvement | |
| KR100247865B1 (en) | Process for recovering high-purity hydrogen and high-purity carbon monoxide | |
| JPH05269333A (en) | Multistage cascade-sweep process for membrane gas separation | |
| AU2012298981A1 (en) | Improved nitric acid production | |
| KR100319437B1 (en) | Direct oxygen injection in nitric acid production | |
| US10035782B2 (en) | Relating to ethylene oxide recovery | |
| US4183906A (en) | Oxygen-enrichment columnar absorption process for making nitric acid | |
| CA2216477A1 (en) | Nitric acid production | |
| US3716625A (en) | Process for the production of nitric acid with a concentration of over 70 percent by weight | |
| US3542510A (en) | Production of highly concentrated nitric acid | |
| CN103072962B (en) | Preparation method of electronic grade nitric acid | |
| AU2014274405A1 (en) | Purification, recovery, and recycle of vent gas | |
| RU2547752C2 (en) | Manufacture of dinitrogen tetroxide | |
| UA63483C2 (en) | Process for preparation of nitric acid | |
| US4276277A (en) | Manufacture of concentrated nitric acid | |
| US3389960A (en) | Process for producing strong nitric acid | |
| CN206886672U (en) | The multi-level N of temperature production2O system | |
| CN106403500B (en) | Method and device for the method based on swell refrigeration purifying carbon oxide | |
| RU2738512C1 (en) | Apparatus for concentrating and purifying helium | |
| JP2572646B2 (en) | Nitrogen peroxide production method | |
| RU2785869C1 (en) | Method for production of highly enriched 13c carbon isotope | |
| RU2764773C2 (en) | Method for producing argon and nitrogen | |
| CN219058554U (en) | Multi-level high-purity nitric acid co-production system | |
| JPS59206033A (en) | Separation of at least one heavy isotope from hydrogen-containing compound or hydrogen-containing mixture by utilizing ammonia synthesis and hydrogen-nitrogen mixture | |
| RU2151736C1 (en) | Nitric acid production process |