双加压硝酸装置的节能技术及应用

双加压硝酸装置的节能技术及应用

廖德富

重庆飞华环保科技有限责任公司重庆401221

摘要：本文首先介绍了硝酸的性质和应用，硝酸生产技术的工艺方案的比较，分析了方案的差异，通过比较几种方法的双加压力硝酸生产过程，详细分析当前双加压生产的方法，以及生产硝酸装置存在的问题。本文着重介绍了目前最先进的双压生产硝酸的工艺流程，并阐述了先进的双加压生产硝酸的若干技术突破。

关键词：双加压硝酸装置；节能技术；应用

1前言

硝酸工业发展有一百多年的历史，由于硝酸实现工业化生产，所以大规模生产成为可能，通过不断实践发展，硝酸生产由原电弧方法开发出目前主流的氨接触氧化法，由常压力方法开发为双加压工艺，不仅使设备生产继续改善，经济技术指标也在不断优化，同时提高设备运行的安全性和可靠性。随着科学技术的进步，金属材料技术、设备机械制造技术、催化剂技术和控制技术的不断发展，硝酸生产逐步实现了先进自动化、控制手段的自动化，具有很大的发展空间。对硝酸工艺技术的优化和提高设备生产能力的研究不仅能实现节能和消耗，而且还能带来显著的安全与环境效益。

2硝酸生产工艺的发展及现状分析

2.1硝酸的物理性质

硝酸是一种无色、刺激性、挥发性的液体，在室温下是黄色的。在-41℃（冻结）时呈白细胞形状的晶体。硝酸溶液的结晶温度与硝酸浓度有关。硝酸和水是相互可溶的，可以用硝酸盐溶液的任何比例配制。浓硝酸很容易溶解二氧化氮，使得硝酸的比例会显著增加。当硝酸溶解过多的二氧化氮时，它呈棕黄色，称为发烟硝酸。硝酸浓度随浓度的增加而增加，不受温度的影响。在同一浓度下，随着温度的升高，比例降低。低浓度、硝酸溶液的沸点增加与硝酸的浓度的增加，但当浓度为68.4%，沸点峰值达到最高为121.92℃，然后再下降，硝酸水溶液粘度变化与沸点有相同的变化趋势，但其热容将逐渐减少随着浓度的增加。

2.2双加压法硝酸的制备工艺

硝酸工业的不断发展产生了许多不同的工艺过程，主要是由于材料和设备的不断改进而产生的。它们属于正规的的接触氧化氨硝酸盐，其过程包括：NO的制备、NO的氧化，二氧化氮的吸收、成品酸脱硝、尾气除有害气体、能源回收等。常见的工艺包括：大气压、全压、合成、双加压力。它们在生产效率、原材料消耗和设备布局上有很大的差异。受经济成本、生产过程的影响。双加压法稀硝酸的生产是世界上最先进的技术。在高吸收量和低吸收温度下，成品酸中HNO3含量通常高达60%。目前国内的双压硝酸装置没有考虑到空气脱水的问题，即空气压缩机进氨空气混合器的入口不是为任何散热设备设计的。因为大气中水蒸气，尤其是在中国的南部空气湿度大，空气的水蒸气含量相当高，如果不考虑除了脱水措施的设计，此部分水蒸汽在系统中被冷凝成水，对成品稀硝酸浓度起到了稀释的作用。

3双加压工艺流程的节能措施

3.1概述

人类社会的发展离不开能源，相当多的能源属于不可再生，不断创造人类社会活动能量的同时，大量的能量可以实现国家的可持续发展，所以节约能源是关键。在人类社会活动中，工业生产消耗了大量的能源，所以在企业的生产经营活动，培养节能意识，节能措施的创新对企业的业务和利润尤为重要，这一设备在生产过程中有了小的改进，降低了硝酸的成本，增强了公司的竞争力。

3.2工艺在节能方面的优势

根据硝酸生产原理：氨氧化和酸吸收过程都是放热反应过程，在生产过程中释放出大量的热量：双加压法在高温下进行氨氧化过程，在低温下进行酸吸收过程，在高压下可以大大压缩废气的技术，所以合理利用能源是非常重要的。稀硝酸工艺除了小的大气压、中压装置、大部分硝酸装置、其驱动压缩机所需的能量，都依赖于副产压力蒸汽的能量回收和能源供应中，还有多余的蒸汽输出。采用液氨蒸发冷却冷却冷却水，可以降低吸收温度，提高吸收率。

3.3提高原料氨利用率

提高原料中氨的利用率也是降低稀硝酸能量消耗的关键。该工艺技术具有较高的氨氧化率和较低的氨消耗，大大降低了设备的能耗。空气过滤装置采用四种立式过滤机，滤袋在所有层面上分为一、二、三层，滤袋在各个层面内，滤袋各处的压力都是均匀的。压缩机油、催化剂粉、铁锈和水是液态氨中的主要杂质。液氨在进入蒸发器前经过过滤器过滤。除去液氨中的杂质，达到氨净化的目的进而保护了催化剂，因为原料中存在许多杂质时，催化剂的比例大大降低，反应速率降低，造成原料的浓度降低，不利于反应。

3.4充分利用反应过程中的余热

稀硝酸装置气态氨与空气中氧的化学反应将产生大量的热，产生余热的综合利用过程中，蒸汽供汽轮机输出驱动，多余的蒸汽降温减压后可供其他换热器使用提供热量，实现能量回收，气体在不断氧化为二氧化氮的过程中，仍然在发生放热反应，使用热预热锅炉给水，减少循环水的使用，提高废热利用的工艺效率，节约大量的能源消耗。

该工艺采用管式换热器组、汽轮机和尾气透平机回收能量。汽轮机提供初始能源系统启动，尾气透平机是使用大量的废气和热压力，60%的总能量回收系统，减少了传动设备能量转换过程的效率损失，提高能源利用效率，自产蒸汽供私人使用。

3.5提高热回收率

硝酸生产中是放热过程，化工生产中设备的热回收效率的保温效果的装置，我们通过加强设备和管道的保温和保温措施，如减少设备的热量损失，最大限度地利用反应热。

4双加压硝酸装置的节能技术应用

4.1节水措施

在实际生产过程中，硝酸装置的大部分热量回收气气换热器，并再次使用，但仍有部分低温热量无法回收，且二氧化氮的氧化和吸收都需要低温环境，需要通过循环水来实现，整个过程热量交换量大需要大量循环水，所以我们应该提高换热器的换热效率来减少循环水的消耗，达到节能环保的目的。

4.2氨还原反应流程的优化

应对日益严重的环境压力，许多制造商开始新的削减氨反应器，解决尾气超标的问题，但在传统的反应堆一般耐高压部分产生更大的系统阻力，严重影响尾气透平机的效率，浪费了大量的能量。我们在合成氨时为了减少阻力，很多变换炉的改造中，它的主要目的是减少阻力和考虑催化剂的要求是相同的，因此，可以满足中间进，上下出的方法，对催化剂的要求并没有提高。通过改进，效果比较理想，废气中的氮氧化物可以在目标范围内控制，以满足环境要求。

4.3电力驱动改为蒸汽驱动降低电耗

二次循环水泵驱动电机是10KV的高压电机，该电机功率220KW，占硝酸生产电耗成本的49%，而硝酸装置的自产蒸汽有富余能满足驱动二次循环水泵，故可将二次循环水泵由电机驱动改为蒸汽驱动降低硝酸生产成本。

4.4环境管理

环境管理与企业生产经营、生产管理、劳动管理、财务管理、销售管理等同样重要，也是一种专业的管理。运用行政、经济、技术、法律和教育的生产管理，协调发展与环境保护的关系，全面管理环境问题，以实现生产的发展，提高经济效益，保护环境。

5结束语

在工业发展的过程中，材料也更先进，我们必须在不断的化学生产过程中，积累和加强对各种业务的研究，从物质方面尝试不断的创新和优化，使得硝酸装置更节能，更环保，更高效。

参考文献：

【1】徐德安.我国双加压法稀硝酸生产工艺技术浅析[C].中国石油化工，2011（04）：34-37

【2】孙立辉.硝酸生产中的节能降耗技术及其应用[A].第六届全国硝酸硝酸盐技术交流会论文资料集[C]2011（11）：26-28

【3】周建国，杨富海，云峰.10万吨/年双加压硝酸装置尾气透平的改造及系统提压[A].第七届全国硝酸硝酸盐技术交流会论文资料集[C]