Схемы производства азотной кислоты

Азотную кислоту в промышленности получают каталитическим окислением аммиака кислородом воздуха с последующей абсорбцией оксидов азота (неконцентрированная) и перегонкой 56-60 %-ной азотной кислоты в присутствии водоотнимающих средств (серной кислоты или плава нитрата магния) или прямым синтезом (концентрированная).

В зависимости от условий ведения производственного процесса различают типы схем:

- системы, работающие при атмосферном давлении;

- системы, работающие при повышенном давлении (4-8 и выше кГ/см²);

- комбинированные системы, в которых окисление аммиака проводится при более низком давлении, а абсорбция окислов – при более высоком давлении.

В настоящее время установки получения азотной кислоты с конверсией и абсорбцией при атмосферном давлении не эксплуатируются.

Независимо от применяемого давления основными стадиями производства неконцентрированной азотной кислоты являются:

- окисление аммиака кислородом воздуха на платиновых катализаторах;

- окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV), который абсорбируется водой с образованием азотной кислоты;

- очистка хвостового газа перед выбросом в атмосферу.

1) Схема, работающая под давлением 0,716 МПа.

Мощность производства азотной кислоты по схеме, работающей под давлением 0,716 МПа, определяется числом агрегатов. Мощность одного агрегата составляет 120 тыс. т\год (моногидрата (мнг) или 100%-ной азотной кислоты). Особенностью данной схемы является то, что стадии конверсии и абсорбции проходят под единым давлением. Восстановление оксидов азота происходит на алюмованадиевомарганцевом катализаторе АВК-10М в присутствии аммиака. Содержание оксидов азота в отходящих газах после каталитической очистки не более 0,005% (об.). Агрегаты, работающие под давлением 0,716 МПа, оснащены приборами автоматизации, позволяющими управлять процессом из ЦПУ. Эти агрегаты характеризуются высокой степенью использования энергии процессов, большой мобильностью при пуске, остановках и изменении нагрузок, большой единичной мощностью и эффективной очисткой отходящих газов от оксидов азота.

2) Крупнотоннажный агрегат АК-72.

Производство разбавленной азотной кислоты на агрегате АК-72 осуществляется по комбинированному методу: окисление аммиака проводится под давлением до 0,42 МПа, абсорбция оксидов азота - при 1,1 МПа.

При давлении 0,42 МПа можно достичь высокой степени конверсии аммиака (до 97%) и расход платины будет составлять не более 0,1-0,12 г\т азотной кислоты.

Особенностью агрегата АК-72 является то, что стадии конверсии и абсорбции в отличие от агрегатов, работающих по схеме УКЛ-7, проходят под различным давлением. Применение высокотемпературной каталитической очистки выхлопных газов от оксидов азота с помощью природного газа и подача горячих выхлопных газов в газовую турбину без предварительного охлаждения также является отличительной особенностью данной схемы от агрегатов, работающих по схеме УКЛ-7.

Агрегат АК-72 автоматизирован. Пуск и управление всех процессов осуществляется через ЦПУ.

Производительность агрегата АК-72 составляет 1150 т\сутки.

3) Крупнотоннажный модернизированный агрегат АК-72М.

Комплексное устранение недостатков в агрегате АК-72 достигнуто исключением из схемы высокотемпературной каталитической очистки выхлопных газов; исключено применение катализатора АПК-2, в котором используется дефицитный металл – палладий; выхлопные газы не содержат оксидов углерода и метана, но добавляется до 0,01% (об.) аммиака. Энергозатраты снижены на 15%, но для повышения надежности и стабильности работы агрегата холодильники-конденсаторы изготовляют из титана.

На стадии конверсии окисление аммиака проводят на платиновом катализаторе и неплатиновом катализаторе НК-2У. На стадии селективной очистки от оксидов азота применяется алюмомедьцинковый катализатор АМЦ-10.

Производительность 380 тыс.т\год (1150 т\сутки), концентрация товарной кислоты ≈60%.

4) Комбинированная схема с давлением на стадии абсорбции 0,35-0,4 МПа.

Система мощностью 45-50 тыс.т\год (в пересчете на 100%-ную азотную кислоту). Концентрация продукционной кислоты 47-50% (масс.).

Большая часть агрегатов, работающих под давлением 0,35-0,4 МПа, оснащена установками селективной очистки отходящих газов от оксидов азота на ванадиевом катализаторе с применением в качестве восстановителя аммиака.

На стадии окисления аммиака используют платиновый катализатор, на стадии каталитической очистки - ванадиевый катализатор АВК-10М.

По сравнению с другими системами эта система характеризуется приблизительно на 40% меньшими капитальными затратами. К недостаткам системы относится повышенный расход электроэнергии, малая мощность агрегатов.

Неконцентрированную азотную кислоту на ОАО «Акрон» получают по схеме УКЛ под единым давлением (5 агрегатов) и по схеме АК-72 под комбинированным давлением (2 агрегата).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: