一种中压法生产稀硝酸的生产工艺

摘要

一种中压法生产稀硝酸的生产工艺，其生产工艺步骤为：1)空气经过滤，压缩升温，制备成压缩空气；2)液氨蒸发为气氨，气氨经气氨预热器加热；3)压缩空气与经预热的气氨混合，经精滤，进入氧化炉进行氨氧化；生成NOx混合气体，再经废锅回收热量；4)NOx混合气进入铂回收捕集器，进行铂回收；5)NOx混合气在管道及一系列换热器内进行NO氧化，并进行热量回收和降温冷凝；6)降温冷凝后的NOx混合气体进入漂白氧化塔分离出稀硝酸，并进一步进行NO氧化，稀硝酸与脱盐水配成吸收液，吸收液进入吸收塔吸收NOx产出稀硝酸；7)吸收塔产生的稀硝酸经漂白塔中进行漂白后形成成品酸。本发明的生产工艺提高了装置的产能和能量利用率，降低了能耗和氨耗。

说明书

技术领域

本发明属于稀硝酸生产工艺领域，尤其涉及一种中压法生产稀硝酸的生产工艺。

背景技术

随着工业发展，一些硝酸下游产品对于特殊浓度的硝酸需求逐年增加，市场需求量较大，现在很多硝酸生产厂家在用高浓度的浓硝酸配制各种浓度的成品稀硝酸时，大多采用溶质和溶剂简单混合后，再通过循环泵强制循环的方法，但是发明人在实际生产和使用过程中发现，使用高浓度的浓硝酸配制各种浓度的成品稀硝酸时，总会出现物料混合不均匀，稀释热造成硝酸分解，致使产品酸中亚硝升高，导致稀硝酸质量不合格，并且生产成本比较高，污染大。

市场另一种稀硝酸生产使用双加压法，以氨为原料，氨与空气中的氧气在催化剂的存在下进行定向催化反应，生成一氧化氮，进一步氧化生成二氧化氮，二氧化氮用水吸收生成硝酸，但此方法投资大，循环水用量大，存在废热回收不充分，不能合理利用反应中产生的热量，造成热量的浪费，另外传统中压法成品酸浓度低，氨秏高。

发明内容

本发明目的在于提供一种中压法生产稀硝酸的生产工艺,以解决提高装置产能和能量利用率，降低能耗和氨耗，尾气达标排放的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种中压法生产稀硝酸的生产工艺的具体技术方案如下：

一种中压法生产稀硝酸的生产工艺，生产工艺步骤为：

1)空气经过滤、压缩升温后，制备成压缩空气；

2)液氨蒸发为气氨，气氨经气氨预热器加热；

3)压缩空气与经预热的气氨混合，经精滤，进入氧化炉进行氨氧化；生成NOx混合气体，氧化炉氧化温度为850～900℃，高温NOx混合气体经废锅回收热量；

4)NOx混合气进入铂回收捕集器，进行铂回收；

5)NOx混合气在管道及一系列换热器内进行NO氧化，并对NOx混合气进行热量回收和降温冷凝；

6)降温冷凝后的NOx混合气体进入漂白氧化塔分离出稀硝酸，分离后NOx气体进一步进行NO氧化，稀硝酸与脱盐水配成吸收液，对吸收液冷却，吸收液进入吸收塔进行NOx吸收，产出稀硝酸；

7)吸收塔产生的稀硝酸经漂白塔中进行漂白后形成成品酸；

8)吸收塔产生的含有NOx的尾气，经NOx吸附器吸附回收后的尾气冷却漂白氧化塔排出的NOx气体后，进入尾气膨胀机降温后对吸收液冷却后去排气筒放空。

进一步，所述步骤1)中空气经空气压缩机压缩升温为0.45～0.55MPa，温度为230～280℃的压缩空气，压缩空气通过低压锅炉与脱盐水进行热交换，脱盐水升温生成低压蒸汽并输出。

进一步，所述步骤2)中液氨在液氨蒸发器蒸发生成气氨，并对吸收塔输出的循环冷冻水进行降温；产生的冷冻水对吸收塔进行冷却，气氨再由气氨预热器，利用二次空气加热至120±5℃，其中经过气氨预热器的二次空气分别用于漂白塔成品酸的漂白、漂白氧化塔稀硝酸的漂白和NOx吸附器的反吹，并提供氧气。

进一步，所述步骤8)中NOx吸附器吸附吸收塔尾气中的NOx气体，利用经过气氨预热器的二次空气反吹至氧化炉出口，添加到氨氧化后的NOx混合气体中，进一步回收尾气中的NOx。

进一步，所述步骤5)中NOx混合气体，利用锅炉给水加热器和脱盐水预热器回收NOx气体余热，再经快速冷却冷凝器降温至40±2℃，脱盐水在脱盐水预热器中与NOx进行热交换升温，经加热的脱盐水经脱氧槽脱氧后进入锅炉给水加热器进一步吸收加NOx混合气体的热量加热升温，最后进入汽包吸收废锅内高温NOx混合气体的热量输出高压蒸汽。

进一步，所述步骤6)中漂白氧化塔内加入二次空气吹除稀硝酸中的NOx,带有NOx二次空气的混合气进入漂白氧化塔上段的氧化塔继续氧化NO，提高NO氧化度至90～95％，然后NOx混合气体由NOx冷却器利用NOx吸附器出口尾气冷却至40±2℃后进入吸收塔；分离后稀硝酸与脱盐水配成吸收液，利用经尾气膨胀机膨胀降温后的吸收塔尾气冷却，在吸收液冷却器中冷却至0～5℃后进入吸收塔吸收NOx气体。

本发明的一种中压法生产稀硝酸的生产工艺具有以下优点：本发明中对空气进行加压升温，设置了低压锅炉，使氨空比从9.5提高到10.5，提高装置产能，同时回收了压缩空气的热量，同时输出低压蒸汽，使热能得到综合利用，此外二次空气对气氨进行加热充分利用了热能；脱盐水多级重复利用NOx混合气体的热量，最终通过汽包和废锅产出高压蒸汽，回收了NOx混合气体的热能，减少了热量的浪费，减少了能耗，为快速冷却冷凝器节约了大量的循环冷却水的用量；吸收塔输出的循环冷冻水利用液氨蒸发为气氨产生的冷量降低了循环冷冻水的温度，提高了吸收塔的吸收率，降低循环冷却水用量；利用吸收塔输出的低温尾气冷却了氧化漂白塔出口的NOx及吸收液，节约了循环冷却水用量，进一步加强吸收塔的氧化吸收能力，减少吸收容积系数和提高成品酸浓度；利用NOx吸附器吸附吸收塔尾气中的NOx，及二次空气吹除漂白塔中成品稀酸中的NOx，使NOx气得到回收利用，降低了氨耗，并保证尾气排放。

附图说明

图1为本发明的一种中压法生产稀硝酸的生产工艺流程图。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种中压法生产稀硝酸的生产工艺做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明的一种中压法生产稀硝酸的生产工艺，其生产工艺步骤为：

1)空气经空气过滤器过滤，再经空气压缩机压缩为0.45～0.55MPa(优选0.50MPa)温度230～280℃的压缩空气，压缩空气在经过低压锅炉进行热交换降至温度为175±5℃，同时脱盐水通过低压锅炉利用压缩空气的热量生成低压蒸汽并输出，通过低压锅炉后的压缩空气一部分(一次空气)用于和气氨进行混合，另一部分(二次空气)用于为后面工序漂白氧化塔提供氧气进行氧化，同时二次空气可以吹出NOx吸附器和漂白塔内的NOx气体进行二次利用，并补充氧气，提高NO的氧化度；

2)液氨在液氨蒸发器中蒸发为气氨，再由气氨预热器利用二次空气给气氨加热至120±5℃，对这部分的二次空气的热能进行利用，提高了气氨的温度，减少了气氨在后续混合时吸收的热量；

3)一次空气与加热后的气氨混合，经混合气精滤器过滤，进入氧化炉在850-900℃(优选860℃)进行氨氧化，生成NOx混合气，由于设置了低压锅炉降低了压缩空气的温度，使氨空比从9.5提高到10.5，提高装置产能；

4)NOx混合气进入铂回收捕集器，进行铂回收；

5)NOx混合气在管道及一系列换热器内不断进行NO氧化，NO氧化成NO

6)NOx混合气体经过快速冷却冷凝器降温后进入漂白氧化塔分离出稀硝酸，稀硝酸与脱盐水在吸收液槽内配成吸收液，吸收液在吸收液冷却器中经尾气膨胀机膨胀冷却的低温尾气冷却至0～5℃(优选3℃)后进入吸收塔吸收NOx，同时漂白氧化塔下段漂白塔内加入二次空气吹除稀硝酸中的NOx,带有NOx二次空气的混合气进入漂白氧化塔上段的氧化塔继续氧化NO，提高NO氧化度至90～95％，再经NOx冷却器冷却至40±2℃进入吸收塔；吸收液在吸收塔内对NO

7)稀硝酸溶液在漂白塔内利用经气氨预热器冷却后的的二次空气进行漂白后形成成品酸；二次空气吹出稀硝酸中未反应完全的NOx，进入漂白氧化塔内继续氧化NO，回收NOx；

8)吸收塔排出的含有NOx的尾气，经NOx吸附器吸收NOx气体，利用二次空气进行反吹后送至氧化炉出口，回收吸附的NOx；经NOx吸附器吸附回收NOx气体后的尾气经NOx冷却器对漂白氧化塔上段的氧化塔氧化的NOx气体冷却后，进入尾气膨胀机降温，低温尾气经吸收液冷却器对吸收液降温后去排气筒放空，NOx吸附器吸附吸收塔尾气中的NOx回收利用，降低了氨耗同时也保证了尾气的达标排放。

实施例1.

1)空气经空气过滤器过滤，再经空气压缩机压缩升温为0.50MPa、温度260℃的压缩空气，压缩空气再经低压锅炉降至温度175℃，压缩空气一部分(一次空气)用于和预热后的气氨进行混合，另一部分(二次空气)用于为下面工序漂白氧化塔提供氧气进行氧化吸收，同时二次空气可以吹出NOx吸附器和漂白塔内的NOx气体进行二次利用；

2)液氨由液氨蒸发器蒸发为气氨，再由气氨预热器利用二次空气给气氨加热至120℃，提高了气氨的温度，减少了气氨在后续混合时吸收的热量；

3)经低压锅炉的二次空气与气氨混合，经混合气精滤器过滤，进入氧化炉在860℃进行氨氧化，生成NOx混合气，高温NOx混合气体经废锅回收热量，由于设置低压锅炉降低了压缩空气温度，使氨空比从9.5提高到10.5，提高装置产能；

4)NOx混合气进入铂回收捕集器，进行铂回收；

5)利用锅炉给水加热器和脱盐水预热器回收NOx气体余热，经快速冷却冷凝器降温至40℃；脱盐水由脱盐水预热器吸收NOx气体余热后，经脱氧槽脱氧后，加入锅炉给水加热器，脱盐水在锅炉给水加热器中进一步吸收的NOx气的热量提高温度，最后进入汽包吸收废锅内高温NOx混合气体的热量生成高压蒸汽并输出；

6)NOx混合气体经过快速冷却冷凝器降温后进入漂白氧化塔分离出稀硝酸，稀硝酸与脱盐水在吸收液槽内配成吸收液，吸收液在吸收液冷却器中经尾气膨胀机膨胀冷却的低温尾气冷却至3℃后进入吸收塔吸收NOx，同时漂白氧化塔下段漂白塔内加入二次空气吹除稀硝酸中的NOx,带有NOx二次空气的混合气进入漂白氧化塔上段的氧化塔继续氧化NO，提高NO氧化度至90～95％，再经NOx冷却器冷却至40℃进入吸收塔；吸收液在吸收塔内对NO2进行吸收产生稀硝酸，吸收产生的热量通过循环冷冻水和循环冷却水移走；

7)稀硝酸溶液在漂白塔内利用经气氨预热器冷却后的二次空气进行漂白后形成55％成品酸；二次空气吹出稀硝酸中未反应完全的NOx，进入漂白氧化塔内继续氧化NO；

8)吸收塔排出含有NOx的尾气，经NOx吸附器吸收NOx气体，利用二次空气进行反吹后送至氧化炉出口，回收吸附的NOx；经吸收NOx气体后的尾气经NOx冷却器对漂白氧化塔上段的氧化塔氧化的NOx气体冷却后，进入尾气膨胀机降温，低温尾气经吸收液冷却器对吸收液降温后去排气筒放空。

本实施例中生产的为55％浓度的成品酸，其氨耗为282Kg/吨酸(折百)，其循环冷却水消耗为112Kg/吨酸(折百)。

实施例2

1)空气经空气过滤器过滤，再经空气压缩机压缩升温为0.50MPa、温度260℃的压缩空气，压缩空气再经低压锅炉降至温度175℃，压缩空气一部分(一次空气)用于和预热后的气氨进行混合，另一部分(二次空气)用于为下面工序漂白氧化塔提供氧气进行氧化吸收，同时二次空气可以吹出NOx吸附器和漂白塔内的NOx气体进行二次利用；

2)液氨由液氨蒸发器蒸发为气氨，再由气氨预热器利用二次空气给气氨加热至120℃，提高了气氨的温度，减少了气氨在后续混合时吸收的热量；

3)经低压锅炉的二次空气与气氨混合，经混合气精滤器过滤，进入氧化炉在860℃进行氨氧化，生成NOx混合气，高温NOx混合气体经废锅回收热量，由于设置低压锅炉降低了压缩空气温度，使氨空比从9.5提高到10.5，提高装置产能；

4)NOx混合气进入铂回收捕集器，进行铂回收；

5)利用锅炉给水加热器和脱盐水预热器回收NOx气体余热，经快速冷却冷凝器降温至40℃；脱盐水由脱盐水预热器吸收NOx气体余热后，经脱氧槽脱氧后，加入锅炉给水加热器，脱盐水在锅炉给水加热器中进一步吸收的NOx气的热量提高温度，最后进入汽包吸收废锅内高温NOx混合气体的热量生成高压蒸汽并输出；

6)NOx混合气体经过快速冷却冷凝器降温后进入漂白氧化塔分离出稀硝酸，稀硝酸与脱盐水在吸收液槽内配成吸收液，吸收液在吸收液冷却器中经尾气膨胀机膨胀冷却的低温尾气冷却至3℃后进入吸收塔吸收NOx，同时漂白氧化塔下段漂白塔内加入二次空气吹除稀硝酸中的NOx,带有NOx二次空气的混合气进入漂白氧化塔上段的氧化塔继续氧化NO，提高NO氧化度至90～95％，再经NOx冷却器冷却至40℃进入吸收塔；吸收液在吸收塔内对NO2进行吸收产生稀硝酸，吸收产生的热量通过循环冷冻水和循环冷却水移走；

7)稀硝酸溶液在漂白塔内利用经气氨预热器冷却后的二次空气进行漂白后形成60％成品酸；二次空气吹出稀硝酸中未反应完全的NOx，进入漂白氧化塔内继续氧化NO；

8)吸收塔排出含有NOx的尾气，经NOx吸附器吸收NOx气体，利用二次空气进行反吹后送至氧化炉出口，回收吸附的NOx；经吸收NOx气体后的尾气经NOx冷却器对漂白氧化塔上段的氧化塔氧化的NOx气体冷却后，进入尾气膨胀机降温，低温尾气经吸收液冷却器对吸收液降温后去排气筒放空。

本实施例中生产的为60％浓度的成品酸，其氨耗为282Kg/吨酸(折百)，其循环冷却水消耗为119Kg/吨酸(折百)。

实施例3

1)空气经空气过滤器过滤，再经空气压缩机压缩升温为0.50MPa、温度260℃的压缩空气，压缩空气再经低压锅炉降至温度175℃，压缩空气一部分(一次空气)用于和预热后的气氨进行混合，另一部分(二次空气)用于为下面工序漂白氧化塔提供氧气进行氧化吸收，同时二次空气可以吹出NOx吸附器和漂白塔内的NOx气体进行二次利用；

2)液氨由液氨蒸发器蒸发为气氨，再由气氨预热器利用二次空气给气氨加热至120℃，提高了气氨的温度，减少了气氨在后续混合时吸收的热量；

3)经低压锅炉的二次空气与气氨混合，经混合气精滤器过滤，进入氧化炉在860℃进行氨氧化，生成NOx混合气，高温NOx混合气体经废锅回收热量，由于设置低压锅炉降低了压缩空气温度，使氨空比从9.5提高到10.5，提高装置产能；

4)NOx混合气进入铂回收捕集器，进行铂回收；

5)利用锅炉给水加热器和脱盐水预热器回收NOx气体余热，经快速冷却冷凝器降温至40℃；脱盐水由脱盐水预热器吸收NOx气体余热后，经脱氧槽脱氧后，加入锅炉给水加热器，脱盐水在锅炉给水加热器中进一步吸收的NOx气的热量提高温度，最后进入汽包吸收废锅内高温NOx混合气体的热量生成高压蒸汽并输出；

6)NOx混合气体经过快速冷却冷凝器降温后进入漂白氧化塔分离出稀硝酸，稀硝酸与脱盐水在吸收液槽内配成吸收液，吸收液在吸收液冷却器中经尾气膨胀机膨胀冷却的低温尾气冷却至3℃后进入吸收塔吸收NOx，同时漂白氧化塔下段漂白塔内加入二次空气吹除稀硝酸中的NOx,带有NOx二次空气的混合气进入漂白氧化塔上段的氧化塔继续氧化NO，提高NO氧化度至90～95％，再经NOx冷却器冷却至40℃进入吸收塔；吸收液在吸收塔内对NO2进行吸收产生稀硝酸，吸收产生的热量通过循环冷冻水和循环冷却水移走；

7)稀硝酸溶液在漂白塔内利用经气氨预热器冷却后的二次空气进行漂白后形成68％成品酸；二次空气吹出稀硝酸中未反应完全的NOx，进入漂白氧化塔内继续氧化NO；

8)吸收塔排出含有NOx的尾气，经NOx吸附器吸收NOx气体，利用二次空气进行反吹后送至氧化炉出口，回收吸附的NOx；经吸收NOx气体后的尾气经NOx冷却器对漂白氧化塔上段的氧化塔氧化的NOx气体冷却后，进入尾气膨胀机降温，低温尾气经吸收液冷却器对吸收液降温后去排气筒放空。

本实施例中生产的为68％浓度的成品酸，其氨耗为282Kg/吨酸(折百)，其循环冷却水消耗为135Kg/吨酸(折百)。

将实施例与传统中压法制备稀硝酸工艺的能耗指标对比如下表

注：现有中压技术无法生产68％硝酸；

将实施例运用于实际工业生产中，本发明申请人经一段时间生产情况统计后，统计出本发明氨耗降低1.4％～2.7％，循环水降低25％～30％，可以生产出55％～68％的硝酸；

综上所述，本发明中对空气进行加压升温，同时设置了低压锅炉，使氨空比从9.5提高到10.5，提高装置产能，回收了压缩空气的热量，同时输出低压蒸汽，使热能得到综合利用，此外二次空气对气氨进行加热充分利用了热能；脱盐水多级重复利用NOx混合气体的热量，，最终通过汽包和废锅产出高压蒸汽，回收了NOx混合气体的热能，减少了热量的浪费，减少了能耗，为快速冷却冷凝器节约了大量的循环冷却水的用量；吸收塔输出的循环冷冻水利用液氨蒸发为气氨产生的冷量降低了循环冷冻水的温度，提高了吸收塔的吸收率，降低循环冷却水用量；利用吸收塔输出的低温尾气冷却了氧化漂白塔出口的NOx及吸收液，节约了循环冷却水用量，进一步加强吸收塔的氧化吸收能力，减少吸收容积系数和提高成品酸浓度；利用NOx吸附器吸附吸收塔尾气中的NOx，及二次空气吹除漂白塔中成品稀酸中的NOx，使NOx气得到回收利用，降低了氨耗，并保证尾气达标排放。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。