7.4. Технологические схемы производства разбавленной азотной кислоты

Современные установки, работающие под повышенным давлением (от 0,2 до 1 МПа), и комбинированные разработаны по принципу энерготехнологических систем, в которых энергия отходящих газов (связанная с их высокой температурой и давлением) и теплота реакции окисления аммиака используются для сжатия воздуха и нитрозных газов, а также получения технологического пара. Этими же схемами предусмотрено возможно более полное использование низкопотенциальной теплоты.

В основу современной схемы АК-72, разработанной в СССР, положен замкнутый энерготехнологичекий цикл с двухступенчатой конверсией аммиака и охлаждением нитрозных газов под давлением 0,42-0,47 МПа и абсорбцией оксидов азота при давлении 1,1-1,26 МПа; продукция выпускается в виде 60%-ной HNO₃. Первый агрегат АК-72 мощностью 380 тыс. т/год был пущен в 1976 г.

На рис 7.3 представлена отечественная технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты под высоким давлением производительностью 350 т/сутки по моногидрату.

Основные показатели установки:

-давление на стадии окисления аммиака 0,73 МПа,

-давление на стадии абсорбции оксида азота (IV) 0,65 МПа,

-катализатор-платиновые сетки,

-концентрация азотной кислоты 0,55-0,58 мас.дол.,

-число агрегатов – 3.

В схеме предусматриваются:

-каталитическая очистка отходящих газов от оксида азота (IV), позволяющая снизить его концентрацию с 0,3 до 0,002% объемных,

-отбелка получаемой азотной кислоты, снижающая содержание в ней оксида

азота (IV) с 1,00 до 0,20% объемных,

-утилизация теплоты и потенциальной энергии сжатых газов и, как следствие, энергетическая автономность установки.

Воздух после очистки в фильтре 3 сжимается в турбокомпрессоре установки 4, приводимом в действие турбиной, работающей на очищенном выхлопном газе, и поступает в смеситель 2.

Газообразный аммиак, полученный испарением жидкого продукта и испарителе 1, смешивается с воздухом и в виде АмВС после очистки в фильтре 5 поступает в контактный аппарат 6.

В нижней части контактного аппарата встроен котел-утилизатор 7, в котором нитрозные газы, выходящие из контактной массы охлаждаются от 900⁰ до 170⁰С, при этом до 40% оксида азота (II)окисляется до оксида азота (IV). Охлажденные нитрозные газы из котла-утилизатора направляются в доокислитель 8, степень окисления оксида азота (II) возрастает до 85%. Пройдя затем холодильник-конденсатор 9, они поступают в сепаратор 10, в котором отделяется от газа сконденсировавшаяся азотная кислота, поступающая в абсорбционную колону 11. В нижнюю часть колонны направляются также нитрозные газы, а сверху подается вода. При этом за счет поглощения оксида азота (IV) концентрация кислоты увеличивается и на выходе из колонны достигает 55-58% об. Степень абсорбции оксидов азота достигает 99%. Для удаления растворенного в кислоте оксида азота (IV) она направляется в продувочную колонну 12, где оксиды азота отдуваются подогретым воздухом, а отбеленнная азотная кислота поступает на склад. Воздух, выходящий из продувочной колонны, содержащий оксиды азота, направляется для их поглощения в абсорбционную колонну.

Основными аппаратами установки высокого давления являются контактный аппарат 6 и абсорбционная колона 11.

Контактный аппарат (рис. 7.2.)диаметром 1,6-2,0 м выполнен в виде двух соединенных фланцами частей – верхней конусообразной и нижней цилиндрической, между которыми расположены 12 платиноидных катализаторных сеток, размещенных в специальных кассетах. В нижнюю часть аппарата встроен перегреватель котла-утилизатора. Производительность контактного аппарата составляет 360 т/сутки.

Абсорбционная колонна барботажного типа имеет диаметр 3,2 м и высоту 45 м. Она снабжена ситчатыми тарелками, между которыми расположены теплоотводящие змеевики, охлаждаемые водой, которые обеспечивают необходимый тепловой режим процесса абсорбции.

Основные характеристики и технико-экономические показатели установок по производству разбавленной азотной кислоты отечественной конструкции приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2.

ТЭП и расходные коэффициенты (РК) различных систем по

производству азотной кислоты

Показатель	Тип системы
	Комбинированная	Высокого давления	АК-72
Мощность агрегата,тыс.т/год Число агрегатов Удельные кап.затраты, % Себестоимость мкислоты, % Производительность труда, % РК (на 1 т аммиака): аммиак, т катализатор платин., г катализатор окисный, г электроэнергия, кВт.ч природный газ, нм3 вода, м3	50 8 100 100 100 0,293 0,049 3,9 266 -- 150	120 3 79 87 152 0,293 0,160 -- 40 120 120	380 1 75 80 195 0,293 0,100 3,0 14,4 82 130

Из данных табл. 7.2 следует, что в экономическом отношении наиболее совершенной является современная энерготехнологическая установка АК-72 с укрупненными агрегатами, в основу которой положена комбинированная технологическая схема с двумя ступенями давления.